第二章 大气的热能旱耐温度.pptVIP

第二章大气的热能和温度;第一节 太阳辐射;辐射概述 ;辐射的基本定律 ; 在一定温度下，任何物体对于一定波长的放射能力 e（λ，t）和吸收率K（λ，t）的比为一常数E（λ，t） E（λ，t）= e（λ，t）/ K（λ，t）。 该常数E（λ，t）仅与波长和湿度有关，而与物体的性质无关。 ; ①对于不同物体而言，放射能力较强的，其吸收能力也强。黑体的吸收率最大，所以它也是最好的放射体。 ②对于同一物体而言，如果在温度T时，它放射某一波长的辐射，那么在同样T下，它也吸收同一波长的辐射。 基尔霍夫定律说明，不管什么物体，只要T、λ相同，它的放射率和吸收率的比值是一样的。 E（λ，t）= e（λ，t）/ K（λ，t）=e0（λ，t）/1= e0（λ，t） 对于任何物体m而言，他在温度T时，对于某一波长λ的放射能力em（λ，t）与同温下对同波长的吸收率之比就等于黑体在同温度T下对同一波长的放射能力。 这样，基尔霍夫定律就把物体的放射、吸收与黑体的辐射能力联系起来，从而有可能通过研究黑体辐射来了解一般物体的辐射。 基尔霍夫定律适用于处于辐射平衡的任何物体，对流层、平流层和地表均可看作是处于辐射平衡状态，因此可直接应用这一定律。 ;斯蒂芬（Stefan）-玻耳兹曼（Boltzman）定律 ;黑体放射能力与波长、温度的关系;维恩（Wein）位移定律 ;太阳辐射;大气对太阳辐射的吸收;1、当太阳辐射遇到的是直径比波长小的空气质点时，波长越短，散射越强。这被称为分子散射或蕾利散射。;云的反射最强，对太阳辐射的反射可达50-55%。;到达地面的太阳辐射 ;太阳直接辐射的强弱和许多因子有关，其中最主要的有两个，即太阳高度角和大气透明度。 ;大气透明度 在相同的大气质量下，到达地面的太阳辐射也不完全一样，因为还受大气透明度的影响。 一个地区在一天中大气透明度的变化很小，所以影响直接辐射的主要因子是太阳高度角。 ;直接辐射有显著的年变化、日变化和随纬度的变化。这种变化主要由太阳高度角决定。 ①同一地区，在一天当中日出、日没时太阳高度最小，直接辐射最弱；中午太阳高度角最大，直接辐射最强。同样道理，在一年当中，直接辐射在夏季最强，冬季最弱。但是，有的地区夏季云量多，云层厚直接辐射的最大值在盛夏前后。 ②不同地区，低纬度地区一年各季太阳高度角都很大，地表面得到的直接辐射较中、高纬度地区大得多。; 散射辐射也要受太阳高度、大气透明度的影响，同时与云量、海拔高度有关。在上述因子影响下，表现为随高度脚增大而增大，随大气透明度变小而增大，随云量增多而增多，随海拔增大而减小。 ;地面获得的总辐射一般来说是随着太阳高度的增大而增大随大气透明度的提高而增大。 ;投射到地面的太阳辐射，并非完全被地面所吸收，其中一部分被地面所反射。 地表对太阳辐射的反射率，决定于地表面的性质和状态。陆地表面对太阳辐射的反射率约为10％—30％。 ;第二节 地面和大气的辐射; 地面和大气一方面要吸收太阳辐射，同时也依据其本身的温度时刻不停的向外放出辐射。 地面的平均温度为300K（27℃），对流层的平均温度约为250K（-23℃）。在这样的温度下，地面和大气的辐射主要集中在3—120μm的波长范围内，这些都是用肉眼直接看不到的红外辐射。 太阳辐射波长的波长范围为0.15—4μm，地面辐射和大气辐射要比太阳辐射长的多。因此地面和大气辐射为长波辐射，太阳辐射为短波辐射。 长波辐射是地面和大气之间进行热量交换的重要方式，大气直接吸收的太阳辐射很少，仅占整个大气层太阳辐射的24%，所以大气主要靠地面的长波辐射而增温。 ; 地面有效射是指地面通过长波辐射向外放出的辐射（Eg）与地面吸收的大气逆辐射（δEa）之差，以F0 表示，则F0=Eg-δEa (2·20)。地面有效射也即地面通过长波辐射实际损失的热量。 由于地面温度高于大气温度，地面有效辐射为正值。这意味着通过长波辐射的放射和吸收，地表面经常失去热量。 地面有效辐射的大小，同地面温度和底层大气温度之间差值有关，差值越大，有效辐射也越大。同时地面有效辐射的大小还与大气湿度、云况和云量等有关系。云不仅能强烈吸收地面辐射，同时也能强烈的向地面放出辐射，以增强大气逆辐射，从而缓解地面失热的程度。正因如此，在冬季有云的夜晚通常比无云的夜晚要暖一些。在冬季，释放“人造夜幕弹”防霜冻的原理也即如此。 P32 2、大气中长波辐射的特