地球科学科篇名不同物质反照率影响全球暖化程度分析作者李玮瑄.PDFVIP

投稿類別：地球科學科 篇名： 不同物質反照率影響全球暖化程度分析 作者： 李瑋瑄。臺北市立陽明高級中學。高二11 班 陳孟涵。臺北市立陽明高級中學。高二11 班 指導老師： 林承恩老師 不同物質反照率影響全球暖化程度分析 壹 、前言 將欲實驗的材料，放入自製的白色壓克力箱中，先測得室內溫度，再給一個穩定的光源， 以每5 分鐘測得一個氣溫數據，將數據變化率列成表格並以公式計算出物體反照率。另外， 利用ImageJ 計算出的物質反照率數據與網路上的數據對照，再加上自製實驗的數據，證實網 路數據的準確性。探討反照率與全球暖化的關係，研究各地質的反照率是否真會影響大氣溫 度。 貳 、正文 一、研究動機 我們看了一期科學人雜誌，文章名為《北極冰融全球暖化》，其中一篇是有關於全球暖化 的文章，全球暖化是現在大家最關心的議題，當中提到讓地球暖化的原因有很多種，其中之 一就是反照率。當夏季海冰融化，又因海冰與海水對短波輻射的反照率相差懸殊，造成海冰 覆蓋率減少，使得海溫增加而大大加速冰塊融化，形成一種冰反照率正回饋機制，也使地球 溫度漸漸上升。透過這篇文章讓我們更加了解反照率，以及它對地球的影響，也促使我們對 它產生極大的興趣，因此決定深入探究反照率及全球暖化的關聯性。 氣溫上升 地表吸收較多 冰川快速融化 短波輻射 平均反照率降低 更多陸地裸露 二 、研究目的及研究問題 (一) 收集不同物質各在２個小時的燈光照射下的溫度變化趨勢。 (二) 用實驗數據計算得到各物質的反照率。 (三) 用ImageJ 算出各實驗物的反照率並與網路數據和自製實驗數據對照。 (四) 計算比較反照率對全球暖化的實際影響。 1 不同物質反照率影響全球暖化程度分析 三、研究設備及器材 (一) ５０公分＊５０公分白色壓克力箱（無蓋） (二) ５５公分＊５５公分透明壓克力板 (三) 電子溫度計 (四) ＬＥＤ燈 (五) 魔術黏土(封箱用) (六) 白紙(對照實驗品) (七) 相機 (八) 研究素材：鋁箔紙、水、冰塊、沙子、水泥砂、枯葉、土壤、海水、柏油路 四、研究過程或方法及進行步驟 (一) 反照率簡介： 1. 指物體反射太陽輻射與該物體表面接收太陽總輻射的兩者比率或分數度量。 2. 指反射的輻射通量密度和入射輻射通量密度之比。 3. 受入射光角度分布、大氣透射率、物體表面顏色、物體粗糙度及物體含水量影響。 4. 除了朗伯表面，其分散是以餘弦函數輻射在所有的方向上，因此反照率是獨立分布 的事件。 5. 地球的整體平均反照率，是行星反照率，因為雲層的覆蓋，是30 到35% ，但由於不 同的地質環境特徵，不同地區會有不同的反照率。 6. 地球表面反照率是由各種組成表面、不同波長、不同入射角的反射特性的綜合效應。 其中包括地表反照率、水面反照率、海面反照率。 (二) 地表反照率主要是受入射角影響，也就是說反照率隨太陽仰角的變動很大。太陽仰角 增加反照率便會減小，那是因為直射光和漫射光比例改變。當漫射光所佔比例越大， 則反照率隨仰角增減變動幅度便越小。 (三) 水面反照率所受變數很多，對於平靜無波的水面而言，水面反照率是可以用理論方法 求出的。平靜時的水面可用菲涅耳方程式求出反照率。菲涅耳方程式用於描述光在兩 種不同折射率的介質中傳播時的反射和折射 ，且方程式建立在反射面是平面，介質是 光滑的，入射光是平面波，邊際效應可被忽略的狀態。其中我們也可將入射角與折射 角利用司乃耳定律算出折射率。司乃爾定律是