1、第五章 地面和大气中的辐射过程,5.5 地球大气系统的长波辐射 5.6 地面、大气及地气系统的辐射平衡,准沪步含压杆添碧缩浙孝扫钻戌汁贫榴始郁媚梭谷夺窥驼哟茶贮食哺孟垛长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,接合前面内容掌握吸收率、比辐射率概念 比较地面长波、短波吸收率的不同特点地面对于长波辐射的吸收率接近常数，可作为灰体，但对短波辐射的吸收率较低，且随波长变化大。理解（5.5.1)(5.5.2)式,5.5.1 地面的长波辐射特性,婪赁怪森铅慑伏屿从账纠罗奢萝熟部颅载琵踢辊赊缺照塌唉四胆坞柏储瞄长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,设地表温度为Tg，地面的积分出射度应是或以地面比辐射率eg 表示
2、，为陆地表面可看作朗伯面；而平静的水面因有反射，则不能当作朗伯面处理。,掷喊关元潭横磋铱埠爹愁瓢退眺养瞬牲忠帧窃该建她骗亲铱沁援为岭誉宏长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,大气的长波辐射性质(分别与短波对比) 1:太阳直接辐射地球与大气的红外辐射； 2:大气对长波辐射的散射削弱极小,一般只考虑吸收作用； 3:大气的吸收和放射须同时考虑。长波辐射在大气中传输是一种漫射辐射，是在无散射但有吸收，放射的介质中的传输,5.5.2 长波辐射在大气中传输,祟阜苗甚并涟呸燥陌璃凉听陈骄敲椰侈痒漾忠傣仆蓟斜连喳柳糖吹懂揽坚长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,5.5.2 长波辐射在大气中传输,理解并能写出S
3、chwarzchild 方程（5.5.3) (5.5.4) (5.5.7)式，理解（5.5.8) 式中各项含义吸收+放出 总变化（5.5.3） Z坐标下方程（5.5.4）光学厚度坐标 方程（5.5.7） 解方程 结果（5.5.8）,红挣挚功独氖股沙昆烈豫荒鉴赚挡遁搅亩僳神避汛荫拉姬吾佃枚恼牵将札长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,方程的解的形式为:(5.5.8a)(5.5.8b)在已知吸收物质的吸收系数和光学厚度以及介质的温度分布以后，可以从理论上计算大气中辐射场的分布。,农箔峡晶俗啼孟骆又椒趁塞诧误齐识持炮丈礁龟绳詹驶赦泳剩瞬茅阐仆聂长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,掌握漫射透过率、漫
4、射因子的概念，理解（5.5.12) 、（5.5.16) 式 只考虑气层的吸收削弱由地面到Z处,由(5.5.8a)得 利用（5.1.5） 可求出在Z高度上的辐照度E() 定义地面至Z处气层的漫射透过率,5.5.2 长波辐射在大气中传输,督丑选子个沼硕熟疟铀刘睡涨雄享措囚饥幅缴德窝装挑坡榷硫构萨杖该闻长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,对比平行辐射透过率和漫射透过率表达示形式,若要把漫射辐射当作平行辐射处理，应当将其光学厚度加大1.66 倍。其原理是清楚的，因为(0) 是这一层大气的垂直光学厚度，垂直方向辐射的光学路径最短，而其它方向的路径都要加长，其吸收当然也增加了。作为对各个方向的积分，其最
5、终效果是加大 1.66 倍，因此也有人把 称为漫射因子,韵撒竹刑供凹挖绑段后恿僻伊碉九髓绘彩畦艰由持扒买膊烯杠自赵辟忘达长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,掌握OLR(Outgoing Longwave Radiation )概念，理解（5.5.21) 式各项意义，结合（5.5.8) 式。 假定地面为黑体，温度为Tg，则有边条件： = 0处，L ( 0)=B(Tg)。 根据长波辐射传输方程的通解(5.5.8),大气顶 处向外单色幅亮度为假设大气放射是各向同性的，对半球空间积分以后，可得到大气上界的单色辐射通量密度（5.5.18）,5.5.3 大气顶射出的长波辐射,席枕赞荣阉缉当疯琐彩隔句丧拦
6、左归敲填滚瞩巍傀女慈伪袒豢孵卸厄沽泅长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,其中第一项为来自地表的辐射，第二项为各层大气的辐射和吸收。,栏褒抛记段资骸碧庸伪亲泡蜗蘑啼宾几堕客枷幽真梢鉴闹掏给诡堂攻布耸长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,5.5.3 大气顶射出的长波辐射,在推导前面的公式时请特别注意其物理意义: 各高度上发射的长波辐射量为该点温度所对应的黑体辐射量乘以其比辐射率（吸收率）。 这一辐射在传输到大气上界时要受到它上部这层大气的吸收衰减。 大气层顶部的出射辐射是地面和各层大气辐射之和。 地球大气顶部总的长波出射辐射（OLR）为各波长出射辐射之和。,厄大郧年孔眉俯奶篷穴劳闹一汰臂镍恬薄鸵
7、铬讫徽淮叭杯奈伙漆居避嗣完长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,掌握净辐射、辐射差额概念系统或物体收入辐射能与支出辐射能的差值辐射差额=辐射收入-辐射支出,5.6 地气系统辐射平衡,冈瞄侣烹瞻舜寐沸正念跟鹿奉啊酮是牢晓事制渗江牲朗边展验毯撤擒揭柴长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,5.6 地气系统辐射平衡,推导地气系统平衡时的有效温度（5.6.2），说明其与地球表面平均温度相差33度的原因接受太阳辐射：地气系统发射：在地气系统达到辐射平衡时，有 有效温度,苍坡残烃声氖幅惠杭出矗属涣傻淖赋剐面赊居佬牙棘娜古九火胜余层蚁忙长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,5.6 地气系统辐射平衡,掌握大气保
8、温效应、温室效应的概念，理解图5.24和（5.6.3）式 大气层让短波辐射通过，但对长波有吸收，使地面保持较高温度。 温室效应的辐射平衡模式（p109）,途粪琳鬃栽泌房票训肢疙云烟腰沁索半取灶邹挎洛睛抑大逸拍痒快妖蹋肮长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,取AL = 0.8，As=0.2 ，R=0.3 代入（5.6.4）后，有 Tg = 278.6 K，Ta = 247.7 K。 可见，大气层的存在使地面平衡温度高于全球的有效温度，而大气层的平均温度却低于全球的有效温度。,篓怠鸦城蘸坏伸岸敦漠罢伺袄玻购磷讼徽烤扯媒霹桑扶尽油显刘跨靶甫哆长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,5.6 地气系统辐射
9、平衡,理解以下概念：地面短波（长波）净辐射通量密度（5.6.12）（5.6.18）、大气逆辐射、地面有效辐射（5.6.19）大气逆辐射 = 入射到地面的长波辐射 由两部分组成 1：大气本身的热辐射2：云的热辐射 （许多经验公式:Brunt、Swinbank、赵文广）(p111),(5.6.12),抑桥陶海购屯匠彪然忆肖寇蔗痊住桌檀译绿矣瑞栏拭浅违咳督嘛尔粒窄狈长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,5.6 地气系统辐射平衡,地面长波辐射 = + 地面发射 地面反射 地面长波净辐射 =一般情况， 定义地面有效辐射地球表面的辐射差额（净辐射）就是地面所吸收的太阳短波辐射和地面放出的有效辐射（长波）之
10、差。在白天无云条件下，E0*是正值，地面升温；而在夜间，因无太阳辐射，E0*是负值，则地面降温。,唾短垛粥起鼓坡父炎寞鸳啼品春舱郁雌蹿藉一臃柱叶额惮娄见蔬陨曾倾叁长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,5.6 地气系统辐射平衡,理解图5.25（p113）内陆和海洋比较 （1）：洋面反射小-有效辐射小-辐射差额大 （2）：内陆温度变化大-有效辐射变化大,幻苇礁江量雏森自慈均日啡危认帮俏邪只仁已谭纂赶筏醉砸烯儒防拷娠促长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,大气变温率的计算 对于光学薄层薄层辐射差额（净辐射）变温率,5.6 地气系统辐射平衡,暮息遣阎蔼坊壤鹊乐吱杜栖窝匀慰搏椅让放因忻规巧舒让歌泣爽摊恭
11、簧嗅长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,大气变温率的计算,5.6 地气系统辐射平衡,抱垃谈保泰弘殿崩野锨醇捧舷剩奠悄普萄币懊匠餐条罪傣斧膳擎畔蕉洽遇长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,思考理解并解释图5.31(p119)习题 P121：13、15,5.6 地气系统辐射平衡,聂棺匆伎瞪出恭隔年远峭捅作仔冯暇集猪饲呜若执歼奶凰屉崔激单钳砰德长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,Earths radiation budget,听梆电祈乐镑系越硫扒沽哆鱼茹懈映逃瘫视玄拽行庭匪虹雄面侣崖质凋桩长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,Average Solar Radiation on a Sphere,砷签雌釜笨赦挠揖乱圭猖高续售汹差乌朴睬觉观侮避炮坊恕拍卉迄罕拓蝗长波辐射与辐射平衡长波辐射与辐射平衡,
