大氣輻射學(xué)課后答案及解析

1、 .wd.習(xí)題1、由太陽(yáng)常數(shù)=1367 W/m2，請(qǐng)計(jì)算：太陽(yáng)外表的輻射出射度；全太陽(yáng)外表的輻射通量；整個(gè)地球得到的太陽(yáng)輻射通量占太陽(yáng)發(fā)射輻射通量的份數(shù)。輻射出射度P66：輻射通量密度W/m2任意距離處太陽(yáng)的總輻射通量不變：答案：6.3´107W/m2；3.7´1026W；4.5´10-10, 約占20億分之一。2、設(shè)大氣上界太陽(yáng)直接輻射通量密度在近日點(diǎn)時(shí)d1=1.47´108km為S1，在遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)d2=1.52´108km為S2，求其相對(duì)變化值是多大。答案：6.5%同11：3、有一圓形云體，直徑為2km，云體中心正在某地上空1km處。如果能把

2、云底外表視為7的黑體，且不考慮云下氣層的削弱，求此云在該地外表上的輻照度。174W/m2云體：余弦輻射體+立體角根據(jù)：又由絕對(duì)黑體有所以此云在該地外表上的輻照度為4、設(shè)太陽(yáng)外表為溫度5800K的黑體，地球大氣上界外表為300K的黑體，在日地平均距離d0=1.50×108km時(shí)，求大氣上界處波長(zhǎng)l=10mm的太陽(yáng)單色輻照度及地球的單色輻射出射度。答案：0.286 Wm-2mm-1，31.2 Wm-2mm-1Planck law(5.2.6)+習(xí)題112)5、如果太陽(yáng)常數(shù)增加4%，太陽(yáng)外表有效溫度升高多少度，地球外表有效溫度升高多少度行星反射率為0.3。 答案：58K，2.6K解：設(shè)太陽(yáng)

3、、地球外表有效溫度為T日e、T地e，地球半徑為r，行星反射率為R1因?yàn)橐匀招臑橹行?，以太?yáng)半徑R和日地平均距離d0為半徑的兩個(gè)球面上通過(guò)的太陽(yáng)輻射通量應(yīng)該相等，即對(duì)1式兩邊取對(duì)數(shù)求微分，整理得當(dāng)比擬小時(shí)，可以用差分增量去近似微分，于是上式可近似為所以2當(dāng)?shù)貧庀到y(tǒng)到達(dá)輻射平衡時(shí)，有得到 與前面類似，對(duì)2兩邊取對(duì)數(shù)微分，再用差分近似微分，那么有所以太陽(yáng)外表有效溫度升高57.77度，地球外表有效溫度升高2.55度6、求夏至日在赤道與極點(diǎn)j= 90°N大氣上界水平面上太陽(yáng)輻射日總量的比值。答案：0.73如第7題，夏至日在赤道與極點(diǎn)j= 90°N大氣上界水平面上太陽(yáng)輻射日總量分別為3

4、.45´107J m-2d-1、4.71´107J m-2d-1，二者比值為3.45´107/4.71´107=0.737、假設(shè)不考慮日地距離變化，假定d = d0，求出緯度j =0°、40°、90°處，在春分、夏至、秋分、冬至?xí)r大氣上界水平面上太陽(yáng)輻射日總量的值Qd。說(shuō)明這三個(gè)緯度上Qd年變化的不同特點(diǎn)。答案：QdJ m-2d-1的數(shù)值如下：緯度春分夏至秋分冬至 = 0°3.76´1073.45´1073.76´1073.45´107 =40°2.88´

5、1074.33´1072.88´1071.3´107 =90°04.71´10700春分=0；夏至=23O27；秋分=0；冬至=-23O278、設(shè)有一氣層，可只考慮其吸收作用，有一平行輻射，波長(zhǎng)為l，射入氣層前的輻射通量密度為10Wm-2 mm-1，經(jīng)氣層中吸收物質(zhì)的含量u = lg/cm2的吸收后，輻射通量密度為5W mm-1。求該氣層的吸收率及質(zhì)量吸收系數(shù)kl。答案：0.7 cm2/g或9、波長(zhǎng)l = 0.6mm的平行光束，垂直入射10m厚的人工云層，射入前及透過(guò)云層后的輻照度分別為：F0=100(mWcm-2)及F=28.642(mWcm

6、-2)。設(shè)云中水滴數(shù)密度N個(gè)/cm3及云滴半徑r = 10mm各處均一。只考慮Mie的一次散射。求云層的容積散射系數(shù)bl=?；云中水滴數(shù)密度N；假設(shè)光束與云層法線成60°角入射，那么射出云層后的輻照度F =？。答案：1.25´10-3 cm-1；200個(gè)/ cm3；8.2(mWcm-2)12310、對(duì)于l=0.32mm的太陽(yáng)輻射，假設(shè)只考慮大氣的氣體分子散射與O3的吸收，當(dāng)?shù)孛鏆鈮簽?個(gè)大氣壓，O3總含量uO=2mm，太陽(yáng)天頂角q=40°時(shí)，求整層大氣對(duì)此波長(zhǎng)的透射率。答案：0.25411、地面氣壓為760mm時(shí)，測(cè)量在1.51.6mm波段內(nèi)的太陽(yáng)直接輻射SDl，

7、得到以下數(shù)據(jù)：天頂角q40°50°60°70°SDl (Wm-2)13.9512.5510.467.67求大氣的透明系數(shù)PDl，光學(xué)厚度tDl及大氣上界處SDl,0=？答案：0.68465，0.373，22.31 Wm-2即為長(zhǎng)法求大氣頂太陽(yáng)輻射通量密度。 (5.4.39) (5.4.40)假定不同太陽(yáng)天頂角時(shí)大氣性質(zhì)不變，那么透過(guò)率為常數(shù)。當(dāng)測(cè)得幾組觀測(cè)值后，可用線性回歸求出斜率和截距：40506070m=sec：1.30371.55251.99272.8999S：13.9512.5510.467.67lnS：-3.91202-4.01738-4.19

8、971-4.50986A=3.10932S0=22.4058 (Wm-2)B=-0.3726 (光學(xué)厚度tDl)透明系數(shù)：透過(guò)率：exp(B)=0.6889412、由飛機(jī)探測(cè)得到各高度的水平面上向上、下的輻射通量密度如下表P為各高度氣壓值：P(hPa)1010786701672.9725.2751.756.982.394.1求各高度間氣層的輻射變溫率/24h。 答案：1.46/24h各高度E*為：P(hPa)1010786701E*Wm-2616642.9657.656.982.394.11010-786hPa:786-701hPa13、設(shè)有一溫度T=300K的等溫氣層，對(duì)于波長(zhǎng)l=14mm的

9、定向平行輻射當(dāng)只有吸收削弱時(shí)，垂直入射氣層的透射率Tr=0.6587。試求：氣層對(duì)該輻射的吸收率，假設(shè)氣層的光學(xué)質(zhì)量u=0.4175(g/cm2)求質(zhì)量吸收系數(shù)kl；氣層的漫射輻射透射率Tfl，氣層本身的輻射出射度。答案：0.3413，1cm2/g，0.5，229.6 Wcm-2 因?yàn)橹挥形障魅酰晕章蕿橛赏干渎使?，求得氣層的漫射輻射透射率Tfl=氣層本身的輻射出射度14、假設(shè)將某行星外表視為黑體，其外由一層等溫大氣覆蓋，該大氣層對(duì)短、長(zhǎng)波的吸收率分別為A及A1，大氣上界與太陽(yáng)光垂直的水平面上太陽(yáng)輻射的輻照度為F0，忽略行星-大氣系統(tǒng)的反射效率。（1） 當(dāng)行星-大氣系統(tǒng)到達(dá)輻射平衡時(shí)，計(jì)算行星外表的溫度Tp；(2)該大氣層一定具有保溫作用嗎？試分析說(shuō)明之。利用P109圖5-24和6-36-4式寫出行星外表和大氣頂?shù)妮椛淦胶夥匠糖蠼饪傻脽o(wú)大氣時(shí)，行星外表溫度為見(jiàn)書后答案15、如在夜間地面上空布滿云層，設(shè)地面為黑體，T0=300K，氣壓為P0=1000hPa，云底為黑體，溫度Tb=280K，氣壓為Pb=800hpa，中間大氣為等溫T=285K的灰體，其長(zhǎng)波漫射透射率Tf=0.4。試求：1地面的有效輻射，2中間氣層的溫度是要增加還是降低，求出變溫率(/3h),3如果云底溫度Tb改為26