1、第二章 大气的热能和温度,第一节 太阳辐射,大气的热能和温度是天气变化的一个基本因素，也是气候系统状态及演变的主要控制因子。 观测表明，大气的冷暖变化，在空间上分布很不均衡，在时间上有周期性和非周期性变化。这些变化是如何发生的？能量来自哪里？ 地球上能量的基本来源是太阳辐射。,第一节 太阳辐射,一年中整个地球可由太阳获得5.441024J的辐射能量,太阳辐射,（一）什么是辐射,一、辐射的基本知识,二、太阳辐射,（二）物体对辐射的吸收、反射和透射,（三）辐射差额 （四）辐射的基本定律,（一）太阳辐射光谱和太阳常数 （二）太阳辐射在大气中的衰减 （三）到达地面的太阳辐射 （四）地面对太阳辐射的反射
2、,一、辐射的基本知识,（一）辐射与辐射能 在物体中，带电粒子在原子或分子内部的振动可以产生电磁波。由于带电粒子作热运动时具有加速度，而且有不同的频率，因而发出各种不同波长的电磁波。 自然界中的一切物体都以电磁波的方式向四周放射能量。 辐射就是以各种各样电磁波的形式放射或输送能量。 由辐射传播的能量称为辐射能，也简称辐射。,一、辐射的基本知识,（一）辐射与 辐射能,2、特点：辐射透过空间并不需要媒介物质，真空中也可以进行能量的传输（不像声音在120公里的稀薄大气中就不能传播了）有许多辐射使我们感觉不到的，我们四周的物体都向外辐射能量，火炉向四周传送的热量就是辐射的形式。 其速度为V=C; 太阳辐
3、射就是以光速从太阳向四周发射的。,1、定义：自然界中的一切物体，只要温度高于-273 （0k）都可以以电磁波的形势时可不停的向外传送能量，这种传送能量的方式及其所传送的能量都叫辐射。,一、辐射的基本知识,（一）辐射与辐射能,3、波长：电磁波长范围有很大的差异，如宇宙射线的波长为10-10 微米，而无线电波长可达几公里根据波长可将电磁波分为射线、射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波。气象学研究的是太阳、地球、大气的热辐射，他们的波长范围大约在0.15120微米。,电磁波谱,不同电磁波的具体波长范围,可见光波长范围,两个概念（一般性了解）：,辐射通量密度（E） 单位时间内通过单位面积的辐射能量入
4、射辐射通量密度 放射辐射通量密度：辐射能力/放射能力,辐射强度（I） 点辐射源在单位立体角内所放射的辐射通量 通过垂直于选定方向上的单位面积的辐射能E 与 I 关系密切,辐射通量密度（E）及单位,定义：单位时间通过 单位面积上的辐射通量。,单位： Js-1m-2或Wm-2,E=dF/(ds.dt),辐射通量密度又被称为辐射强度、辐射能力或放射能力。 （没有限定方向，可以是入射、可以是放射。表示能力大小）,入射辐射通量密度,放射辐射通量密度,I,E,I=E/COS,I：辐射强度:单位时间内，通过垂直于选定方向上的单位面积的辐射能量。,4、单位：一个物体的辐射能力可以用辐射通量密度E来表示，E：辐
5、射通量密度: 单位时间内通过单位面积的辐射能量I：辐射强度: 单位时间内，通过垂直于选定方向上的单位面积的辐射能量。即E没有方向性，可以是垂直的，也可以是有一个倾角的能量，强度必须是光线无论从哪个方向射来垂直于平面的那个分量（E)。,太阳辐射,（一）什么是辐射,一、辐射的基本知识,二、太阳辐射,（二）物体对辐射的吸收、反射和透射,（三）辐射差额 （四）辐射的基本定律,（一）太阳辐射光谱和太阳常数 （二）太阳辐射在大气中的衰减 （三）到达地面的太阳辐射 （四）地面对太阳辐射的反射,（二）物体对辐射的吸收、反射和透射,入射辐射,吸收,反射,透射,Qo,Qa,Qr,Qd,能量守恒：Qa+Qr+Qd=
6、Qo,Qa / Qo +Qr / Qo +Qd / Qo =1,a + r + d =1,吸收率 反射率 透射率 分别表示物体对辐射吸收、反射和透射的能力,（二）物体对辐射的吸收、反射和透射,对于一般物体来讲是不透明的，则用于透射的能量为零，d=0,则公式变为a+r=1对于同一物体，吸收率大则反射率小，反之，吸收率小则反射率大。,a + r + d =1吸收 反射 透射,入射辐射,吸收,反射,透射,Qo,Qa,Qr,Qd,物体的a、r、d具有随辐射波长和物体性质而改变的特性，这种特性称为物体对辐射吸收、反射和透射的选择性。 如：干洁空气，对红外线近似透明，d1水汽，对红外线强烈吸收， a大雪面
7、，对太阳辐射反射率大， r大对地面、大气辐射全部吸收， a=1,某种物体，如能把投射来的所有波长的辐射全部吸收， a =1， r =0， d =0，这种物体称为黑体。该物体被任何波长的光照射时均呈黑色。 黑体是理想的辐射体，实际上自然界并不存在真正的黑体，但是为了研究方便，在一定条件下（例如在一定的波长范围内），可以把某些物体近似地看成黑体。,太阳辐射,（一）什么是辐射,一、辐射的基本知识,二、太阳辐射,（二）物体对辐射的吸收、反射和透射,（三）辐射差额 （四）辐射的基本定律,（一）太阳辐射光谱和太阳常数 （二）太阳辐射在大气中的衰减 （三）到达地面的太阳辐射 （四）地面对太阳辐射的反射,（三
8、）辐射差额,定义：自然界中的一切物体，不仅不停地向外放出辐射能，而且还不停地吸收别的物体放出的辐射能，在某一时段内，收支差额即为辐射差额额。 若： 收入支出 差额为正 温度升高收入=支出 差额为零 温度不变收入支出 差额为负 温度降低,太阳辐射,（一）什么是辐射,一、辐射的基本知识,二、太阳辐射,（二）物体对辐射的吸收、反射和透射,（三）辐射差额 （四）辐射的基本定律,（一）太阳辐射光谱和太阳常数 （二）太阳辐射在大气中的衰减 （三）到达地面的太阳辐射 （四）地面对太阳辐射的反射,（三）辐射差额,（四）辐射的基本定律 1、基尔霍夫定律 2、斯蒂芬波尔兹曼定律 3、维恩定律,固体或液体，在任何温
9、度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征仅与温度有关。,固体在温度升高时颜色的变化,热辐射现象,炼钢的热辐射,热辐射强度按波长(频率)的分布和温度有关，,高温物体发出的是紫外光。,炽热物体发出的是可见光，,低温物体发出的是红外光，,温度 短波长的电磁波的比例 。,任何物体（气、液、固）在任何温度下，都会有热辐射。,热辐射波谱是连续谱，各种波长(频率)都有，但是强度不同。,热辐射,红外照相机拍摄的人的头部的热图,热的地方显白色，冷的地方显黑色,红外夜视仪拍的照片,室温下，反射光,1100K，自身辐射光,一个黑白花盘子的两张照
10、片,原来白底的地方吸收的少（反射的多），发射的光强也就弱；,基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff,18241887）德国物理学家,辐射能力越强的物体，其吸收能力也越强。,推论,对不同性质的物体，放射能力较强的物体，吸收能力也较强； 反之，放射能力弱者，吸收能力也弱， 黑体的吸收能最强，所以它也是最强的放射物体。,辐射的基本定律,基尔荷夫(kirchoff)定律(选择吸收定律),定律,在一定温度下，任何物体对于某一波长的放射能力(e,T) 与物体对该波长的吸收率(k,T)的比值，只是温度和波长的函数，而与物体的其它性质无关。 如果物体m1、m2、m3的放射能力是e1、e2、e
11、3；吸收能力是k1、k2、k3，则:e1/k1=e2/k2=e3/k3= e0/k0=E,T,E,T只是波长和温度的函数。,绝对黑体m0的吸收能力k01，所以他的放射能力e0= E0,T 这样对于任何物体的放射能力和吸收能力的比即为： e/k E0,T 这表明：某一物体在某一温度T，对于某一波长的放射能力的比值等于绝对黑体在同一温度下对同一 波长的放射能力。,这表明：,在平衡热辐射时，有规律：,利用这个定律可撇开材料的具体性质，来普遍地研究热辐 射本身的规律。,与材料无关，是一个普适函数！,原来黑花纹的部分吸收的多（反射的少），发射的光强也就强；,基尔霍夫定律:,研究太阳辐射是，可以用其他材料
12、来替代进行,问题提出：是否存在一种这样一种物体其吸收比与频率和温度 无关？,eK E(，T),基尔荷夫定律,表明了物体放射能力和吸收率之间的关系。 把一般物体的辐射、吸收与黑体辐射联系起来，从而有可能通过对黑体辐射的研究来了解一般物体的辐射，极大地简化了一般辐射的问题。 适用于处于辐射平衡的任何物体。 对流层和平流层大气以及地球表面都可认为是处于辐射平衡的，因而可直接应用这一定律。,能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射，折射和透射的物体称为绝对黑体。简称黑体,黑体辐射实验规律,不透明的材料制成带小孔的的空腔,可近似看作黑体。,黑体模型,研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。,1)
13、.黑体辐射测量的实验装置,对黑体加热，会放出热辐射。,通过光栅可得到黑体辐射的频谱。,通过热电偶可得到黑体辐射的光谱辐出度。,黑体辐射谱（即 关系）的规律,黑体辐射谱（实验规律）,不同温度下的黑体辐射曲线,曲线与横轴围的面积就是 ET,斯蒂芬波尔兹曼(Stefan-Boltzmann)定律,黑体的总放射能力（ET）与它本身绝对温度（T）的四次方成正比。即：,ET T 4 (3-5),式中5.6710-8W.m-2.K-4为斯蒂芬波尔兹曼常数。,意义,物体温度愈高，其放射能力愈强。,Stefan（德）Boltzman（奥）, 斯特藩 玻耳兹曼常量,斯蒂芬 玻耳兹曼定律和维恩位移定律是测量高温、遥
14、感和红外追踪等的物理基础。,1879年斯蒂芬从实验上总结而得到,1884年玻尔兹曼从理论上证明,总辐出度E(T)与黑体温度的四次方成正比,斯蒂芬波尔兹曼(Stefan-Boltzmann)定律,ET T 4,黑体的总放射能力与它本身的绝对温度的四次方成正比：ET=T4 ， 为斯玻常数。 可计算出黑体在T时的辐射强度，也可由黑体的辐射强度求得其表面温度。,6 维恩位移定律,m = C T,C = 5.8801010 Hz/K,或,1893年由理论推导而得,（Wien displacement law）,测得,T表面 = 5700K,若视太阳为黑体，,峰值波长,定出：,热辐射定律的发现,斯特藩玻耳
15、兹曼定律和维恩位移律是测量高温、遥感和红外追踪等技术的物理基础。,维恩 (Wilhelm Wien 德国人 1864-1928),1911年 诺贝尔物理学奖获得者,mC/T 或 m T=C,如果波长以nm为单位，则常数C2,897103nm K, 于是(3-6)式为：,维恩(Wien)位移定律,绝对黑体的放射能力最大值对应的波长(m) 与其本身的绝对温度(T)成反比。即：,mT2897103nmK,当T6000K，计算波长：? 相当于?光部分,不同温度下黑体辐射强度与温度的关系,意义,物体的温度愈高，放射能量最大值的波长愈短，随着物体温度不断增高，最大辐射波长由长向短位移。,太阳辐射是短波辐射
16、，人、地面和大气辐射是长波辐射。,有此三个基本定律，绝对黑体的辐射规律就容易确定。对非黑体，只要知道它们的温度和吸收率，利用基尔荷夫定律，它们的辐射能力也可以确定。,太阳辐射,（一）什么是辐射,一、辐射的基本知识,二、太阳辐射,（二）物体对辐射的吸收、反射和透射,（三）辐射差额 （四）辐射的基本定律,（一）太阳辐射光谱和太阳常数 （二）太阳辐射在大气中的衰减 （三）到达地面的太阳辐射 （四）地面对太阳辐射的反射,这张由SOHO远紫外成像望远镜(EIT)拍摄的照片其实是由三种不同波长的照片合成的,太阳辐射,二、太阳辐射,( 一)太阳辐射光谱和太阳常数 1、太阳辐射光谱：按太阳辐射光线的波长顺序而
17、成的波谱叫做太阳辐射光谱。 三个光谱区： 紫外线光谱区（波长小于0.4m）可见光光谱区（波长在0.40.76m）红外线光谱区（波长大于0.76m）。,三个光谱区： 紫外线光谱区（波长小于0.4m）可见光光谱区（波长在0.40.76m）红外线光谱区（波长大于0.76m）。,可把太阳辐射看作为黑体辐射，斯玻定律和维恩定律都可应用于太阳辐射。 太阳辐射最强的波长为0.475m，相当于青光。为什么太阳不是以青色为主，而看起来偏黄？ 太阳辐射光谱曲线不对称，并不是以0.475m为中峰线，其余均衡分布在两侧；而是大部分次强波长在波长偏长的黄、红一侧，所以看起来偏黄。,2、太阳常数太阳辐射通过星际空间到达地
18、球表面，中间首先到达大气上界。在日地平均距离处在大气上界垂直于太阳光线的1平方厘米的面积上，1分钟内所获得的太阳辐射能量即为太阳辐射常数。 到达地面是什么状态？,太阳常数 （S0） 太阳常数及变化范围 定义：当地球位于日地平均距离时(约为1.496108km)，在地球大气上界投射到垂直于太阳光线平面上的太 阳辐射强度。,变化范围： 1325 Wm-2 1457 Wm-2 我国采用的太阳常数值为1382 Wm-2 。,月球白天130C，日出前170C 地球温度平均15 月球无大气的保护，温差很大；地球有大气保护，温差较小的结论。 为什么大气的存在能使地球表面白天的温度不会很高？夜晚的温度不会很低
19、？大气是怎样起作用？ 大气对太阳辐射有削弱作用，对地面有保温作用。,太阳辐射,（一）什么是辐射,一、辐射的基本知识,二、太阳辐射,（二）物体对辐射的吸收、反射和透射,（三）辐射差额 （四）辐射的基本定律,（一）太阳辐射光谱和太阳常数 （二）太阳辐射在大气中的衰减 （三）到达地面的太阳辐射 （四）地面对太阳辐射的反射,二、太阳辐射,（一）太阳辐射光谱和太阳常数 （二）太阳辐射在大气中的衰减,（二）太阳辐射在大气中的衰减,1、大气的吸收有选择性占大气体积的99%以上的氮、氧对太阳辐射的吸收微弱，而含量不多的水气、二氧化碳和臭氧可以吸收某些波段的太阳辐射能。,吸收作用,氧、臭氧、水汽和CO2,减弱方
20、式,主要的吸收成分吸收具有的选择性,各成分的吸收波段,水的吸收区域,臭氧吸收带,大气上界太阳辐射,地球表面太阳辐射,大气通过太阳辐射增温每天不足1， 可见，大气温度升高不是通过吸收太阳辐射来的。 大气的吸收 对太阳辐射的减弱作用不明显,1、吸收： （1）选择性，穿过大气的太阳辐射光谱变得极不规则；（2）吸收对太阳辐射的减弱作用不大；即大气直接吸收的太阳辐射并不多，特别是对于对流层大气而言，太阳辐射不是主要的直接热源。,（二）太阳辐射在大气中的衰减,2、散射太阳辐射通过大气时遇到空气分子、尘埃、云滴等介质质点时，都要发生散射，但散射并不像吸收那样把辐射变成热能，而是改变了辐射的方向，使太阳辐射的
21、以质点为中心向四面八方传播。 因而，经过散射，一部分太阳辐射就不会沿原方向到达地面。,（二）太阳辐射在大气中的衰减,2、 散射作用,散射概念,当太阳辐射通过大气时，遇到大气中的各种质点 (空气分子、尘埃、云滴等介质质点时 ) ，太阳辐射能的一部分散向四面八方，称为散射。,分类,由入射辐射波长 与散射质点的相对大小d，将散射分为分子散射（雷莱散射）和米（Mie）散射。,d 时，分子散射。,d 时，米散射。,（2）散射分类 分子散射（雷莱散射）有选择性d ,波长愈小散射能力越强，波长较短的可见光为青蓝紫光，这是天空蓝色的原因。,空气质点的短波散射 散射作用有选择性,如果太阳辐射遇到的是直径比波长小
22、的空气分子，则辐射的波长愈短，被散射愈厉害。 其散射能力与波长的对比关系是：对于一定大小的分子来说，散射能力和波长的四次方成反比，这种散射是有选择性的。例如波长为0.7微米时的散射能力为1，波长为0.3微米时的散射能力就为30。,因此，太阳辐射通过大气时，由于空气分子散射的结果，波长较短的光被散射得较多。 雨后天晴，天空呈青兰色就是因为辐射中青兰色波长较短，容易被大气散射的缘故。,粗粒散射没有选择性 这种质点往往是直径较大的灰尘、冰晶等。各种波长的太阳辐射都要被散射。如：当空中存在较多的尘埃、或雾等粗粒时，太阳辐射的长短波都被同等的散射，使天空呈现灰白色，也叫漫射。,气溶胶粒子的漫射散射作用有
23、选择性,3、反射无选择性 云层、尘埃具有强烈的反射作用对各种波段的光都反射，因而呈白色。随着云层增厚反射能力也增强。平均为50%55% 大气对太阳辐射的减弱，依次为：反射散射吸收 从全球平均状况来看：大气直接吸收的太阳辐射占20%；散射占到30%，只有50%到达地面被吸收。,碧空和阴天时散射光谱能量的分布,厚云层的反射与散射,云层的反射,三种方式中：反射作用：最重要散射作用：次之共约30%，行星反射率吸收作用：最小，约20%到达地面：约50%,太阳辐射,（一）什么是辐射,一、辐射的基本知识,二、太阳辐射,（二）物体对辐射的吸收、反射和透射,（三）辐射差额 （四）辐射的基本定律,（一）太阳辐射光
24、谱和太阳常数 （二）太阳辐射在大气中的衰减 （三）到达地面的太阳辐射 （四）地面对太阳辐射的反射,（三）到达地面的太阳辐射,有两部分： 1、直接辐射：太阳以平行光线的形式直 接投射到地面上。 2、散射辐射：经过散射辐射后自天空投射到地面上。二者之和称为总辐射。,（三）到达地面的太阳辐射,1、直接辐射,太阳以平行光线的形式直接投射到地面上的称为直接辐射,其大小取决于两个条件：,（1）太阳高度角（h)：太阳光线和水平面的夹角。 （2）大气透明度,A 太阳高度角越小，等量的太阳辐射散布的面积就越大，因而地表单位面积上所获得的太阳辐射就越小。“手电筒效应”,太阳直射,太阳斜射,1、直接辐射： 太阳高度
25、（角）、大气透明度,（1）太阳高度角（h）： 太阳光线与水平面间的 夹角；h不同， 地表单位面积上所获得的太阳辐射也就不同。,B A,C,S,S,h,设AB单位面积上每分钟所受 到的太阳辐射能为 I,垂直 I,则 IS = IS,而 S/S = AC/AB = sinh,所以 I = S/S I = I sinh朗伯（白）特定律,I 一定，地面获得的辐射量大小I 与 h 有关。,h越小，太阳辐射穿过的大气层越厚,地球,O点的地平线,O,A,C,h2,h1,h1 h2,AO CO,太阳辐射被减弱也较多（吸收、 反射、散射等），到达地面的直 接辐射就较少。,一个大气质量：地面为标准气压（1013h
26、pa）时，太阳 光垂直投射到地面所经路程中，单位截面积的空气柱的质量。,h 不同，大气质量数不同；大气质量数随h减小而增大。,因太阳高度角和方位引申的另一个因素大气质量数(m),定义,太阳光通过大气路径的长度与大气铅直厚度之比。,m随h的变化,在各太阳高度时的大气质量,大气质量m随太阳高度的增高而减小，当太阳高度低时，m值的增大特别迅速。,1、直接辐射： 太阳高度（角）、大气透明度,（1）太阳高度角（h）（2）大气透明度,（2）大气透明度,I为到达地面的太阳辐射强度 I0为太阳位于天顶时的大气上界的辐射强度,大气干净的程度。它取决于大气中所含水汽、水汽凝结物和尘粒杂质的多少这些物质越多，大气透
27、明度越差。如西北的沙尘暴遮天蔽日，飞沙走石，白天尚需电灯透明度低，而大雨大雪后的天空是澄净的大气透明度高。,大气透明度可以用透明系数来表示（p）,实质上p表示太阳辐射穿过大气后的削弱程度，若p=0.8 就表示削弱了20% ，若p=1则大气透明度为 最大。,综合考虑太阳高度角和大气透明度，可用布格公式表示,到达地面的太阳辐射的多少，最主要是受到太阳高度角的影响。,P决定于大气中所含水汽、水汽凝结物和尘粒杂质的多少；多，大气透明度差， P小，太阳辐射被减弱得多，到达地面的太阳辐射相应减少。,I=IOPm,太阳直接辐射随时间空间的变化 规律： 同一地点:在同一天，日出日暮时太阳高度角最小，直接辐射最
28、弱；中午太阳高度角最大直接辐射最强。在一年中，夏季最强；冬季最弱。不同纬度，低纬度一年各季太阳高度角都很大， 地面得到的直接辐射较中、高纬度大得多。,（三）到达地面的太阳辐射,有两部分： 1、直接辐射：太阳以平行光线的形式直 接投射到地面上。 2、散射辐射：经过散射辐射后自天空投射到地面上。二者之和称为总辐射。,2、散射辐射：太阳高度角 大气透明度,h 大，到达近地面的直接辐射增强，散射辐射也相应增强；h小，弱。（与直接辐射同向） 大气透明度，小，参与散射作用的质点增多，散射辐射增强；好，减弱。（与直接辐射反向） 云：能强烈地增大散射辐射。日、年变化，也主要决定于h的变化，一日内正午前后最强，
29、一年内夏季最强。,太阳散射辐射随时间空间的变化 规律：,太阳高度角（h),大 散射辐射强小 散射辐射弱,大气透明度（p）,大 散射辐射弱小 散射辐射强,太阳的颜色： 日出日落由于太阳光斜射到地面，光波通过地球的大气层较厚，短波的青光散射减弱，波长较长的低温红光和黄光穿过大气层较多，故日出日落时刻太阳呈现黄红色。,太湖日出,鄱阳湖的黄昏,（三）到达地面的太阳辐射,有两部分： 1、直接辐射：太阳以平行光线的形式直 接投射到地面上。 2、散射辐射：经过散射辐射后自天空投射到地面上。二者之和称为总辐射。,3、太阳总辐射 强度及其影响因素,太阳总辐射强度,太阳 直接辐射强度 和 散射辐射强度 的总和。,
30、Q = S+ D,影响因子,太阳高度角(h) 太阳总辐射与太阳高度呈正相关关系。,大气透明度(P) 大气透明度差，到达地面的太阳直接辐射减少，故太阳总辐射减少。,大气质量(m) 大气质量m愈大，到达地面的太阳总辐射愈少。,纬度 纬度愈高，太阳总辐射愈低。,海拔 海拔愈高，地面接受的太阳总辐射愈强。,坡度坡向 北半球北回归线(23.5N)以北地区，纬度愈高，愈是表现出南坡向阳、北坡背阴，冬季比夏季显著。,云 一般云愈厚，愈多，太阳直接辐射愈弱，散射辐射的比例增大。,3、总辐射,总辐射=直接辐射+散射辐射,二者都达到最大值,相等,只有散射辐射,直接辐射0,8,总辐射随维纬度的分布一般是: 纬度越低
31、总辐射越大。反之，越小。一般情况下，一年中总辐射量最大的时候往往不会出现在雨季云量最大的时间。在我国北方出现在雨季到来之前的5、6月份。根据计算，考虑了纬度、大气、云的共同影响到达地面的有效辐射最大值不在赤道，而在20N热赤道。 我国年总辐射量最高的地区在 西藏青海、新疆、黄河流域长江流域、华南地区,我国年辐射总量分布,最高地区在西藏，青海、新疆、黄河流域次之，长江流域与大部分华南地区反而少。因为： 西藏海拔高度大（青藏高原，世界屋脊），太阳辐射穿过大气层到达高原表面所经路程短，空气稀薄，被削弱得少。 西北、华北气候干燥，晴天多。 长江流域与大部分华南地区，气候湿润，阴雨天多、云量多。,从上世
32、纪80年代开始，西藏相继实施“科学之光”“阳光计划”“阿里光电计划”等环保型能源推广计划。目前，西藏已建成10千瓦100千瓦规模的县级太阳能光电站7座，各类太阳能光电设施容量超过2.3兆瓦；新建160座乡村小水电站，新增电站装机1.79万千瓦。 拉萨宗角禄康公园里的太阳能路灯 通过建设小型光伏电站和发放户用系统，解决.万农牧民群众的用电问题。,西藏地处世界最高的地方，日照充足，是中国太阳辐射能最多的地区。年均日照时间在3000小时以上，年辐射量为60008000兆焦尔/平方米。 利用太阳能，西藏每年节能折算可以达到13.5万吨标准煤，价值超过了1亿元人民币。 西藏太阳能和地热资源利用,太阳辐射
33、,（一）什么是辐射,一、辐射的基本知识,二、太阳辐射,（二）物体对辐射的吸收、反射和透射,（三）辐射差额 （四）辐射的基本定律,（一）太阳辐射光谱和太阳常数 （二）太阳辐射在大气中的衰减 （三）到达地面的太阳辐射 （四）地面对太阳辐射的反射,复习：物体对辐射的吸收、反射和透射,对于一般物体来讲是不透明的，则用于透射的能量为零，d=0,则公式变为a+r=1对于同一物体，吸收率大则反射率小，反之，吸收率小则反射率大。,a + r + d =1吸收 反射 透射,入射辐射,吸收,反射,透射,Qo,Qa,Qr,Qd,物体的a、r、d具有随辐射波长和物体性质而改变的特性，这种特性称为物体对辐射吸收、反射和
34、透射的选择性。 如： 雪面，对太阳辐射反射率大， r大,某种物体，如能把投射来的所有波长的辐射全部吸收， a =1， r =0， d =0，这种物体称为黑体。该物体被任何波长的光照射时均呈黑色。 黑体是理想的辐射体，实际上自然界并不存在真正的黑体，但是为了研究方便，在一定条件下（例如在一定的波长范围内），可以把某些物体近似地看成黑体。,（四）地面对太阳辐射的反射,投射到地面的辐射，并非完全被地面吸收，其中一部分被地面所反射。反射的多少，取决于地表面的性质和状态。,（四）地面对太阳辐射的反射,陆地表面对太阳辐射的反射率为10%30%。 其中深色土浅色土；粗糙土平滑土；潮湿土干燥土。雪面的反射率很
35、大为90%；水的反射率随太阳高度角的增大而减小；总的来说水面的反射率比陆面要小些。,不同性质下垫面的反射率,深色土壤小于浅色土壤。,潮湿土壤小于干燥土壤。,新雪表面大于陈雪表面。,可见，即使到达地面的总辐射的强度一样，地表性质不同，所真正得到的太阳辐射仍有很大差异，这也是地表温度分布不均匀的重要原因之一。,北极冰盖加速消融1,北极冰盖,温带湿草原,温带草原,半荒漠景观 1,太阳辐射,（一）什么是辐射,一、辐射的基本知识,二、太阳辐射,（二）物体对辐射的吸收、反射和透射,（三）辐射差额 （四）辐射的基本定律,（一）太阳辐射光谱和太阳常数 （二）太阳辐射在大气中的衰减 （三）到达地面的太阳辐射 （四）地面对太阳辐射的反射,
