氣象學(xué)第二章輻射

氣象學(xué)第二章輻射第1頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本章主要內(nèi)容輻射的基本知識(shí)日地關(guān)系和季節(jié)的形成太陽(yáng)輻射地面有效輻射和地面凈輻射太陽(yáng)輻射與植物生長(zhǎng)第2頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第一節(jié)輻射的基本知識(shí)

(Basicknowledgeofradiation)一、輻射的概念(conceptofradiation)1.定義：輻射：物體以電磁波或粒子的形式放射或輸送能量的過程。輻射能：物體以輻射的方式放射或輸送的能量。

輻射有兩個(gè)基本屬性：

①輻射的波動(dòng)性：λ×γ=c各種頻率的電磁波在真空中傳播的速度相等即相當(dāng)于光速.第3頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月l光速c=3.0x108ms-1c=lγ波長(zhǎng)頻率波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系圖2.1第4頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電磁輻射波譜：圖2.2電磁波譜:把電磁波按波長(zhǎng)大小順序排列，稱為電磁波譜。第5頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②輻射的粒子性

輻射的粒子學(xué)說認(rèn)為，電磁輻射由許多具有一定質(zhì)量、能量和動(dòng)量的微粒子組成，這些微粒稱為粒子（量子）。粒子（量子）的概念：微觀世界的某些物理量不能連續(xù)變化而只能以某一最小單位的整數(shù)倍發(fā)生變化，這些最小單位就稱為該量的粒子（量子）。如電子。

這些粒子或量子每一個(gè)所具有的能量為：e＝h×γ，或e=hC/λ

h

＝6.626×10-34J·s，h為普朗克常數(shù)。

植物光合作用的研究常利用輻射的粒子性。第6頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.表征輻射的物理量（1）輻射通量：定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過任一表面的輻射能。單位：J·s－1或W（2）輻射通量密度定義：?jiǎn)挝幻娣e上的輻射通量。單位：J·s－1·m-2或W·m-2。

輻照度輻出度第7頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）光通量、光通量密度、照度光通量定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過某一表面的可見光能量。單位：流明（lm）光通量密度定義：?jiǎn)挝幻娣e上的光通量。單位：流明/米2（lm·m-2）光照度(照度）定義：?jiǎn)挝幻娣e上接收的光通量。單位：lx，勒克斯，1lx=1lm·m-2第8頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月吸收Qa入射Q反射Qr透射Qt定義：吸收率a=Qa/Q

反射率r=Qr/Q

透射率t=Qt/Q則有：

a+r+t=11.吸收率、反射率和透射率假設(shè)有一束能量為Q的入射光，照射到某一物體表面，其中被物體吸收的能量為Qa，反射的能量為Qr，透射過物體的能量為Qt，則：Q=Qa+Qr+Qt。二、物體對(duì)輻射的吸收、反射和透射第9頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.關(guān)于a、r、t的幾點(diǎn)討論a、r、t是0～1之間的無量綱量。若輻射不能透過物體，t＝0，則a＋r＝1，吸收率越大，反射率越小，反之亦然。物體對(duì)輻射的吸收、反射和透射具有選擇性。吸收率等于1的物體為黑體。吸收率為小于1的常數(shù)，且不隨波長(zhǎng)變化的物體叫灰體。第10頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、輻射的基本定律定律：在一定溫度下，物體對(duì)某一波長(zhǎng)的輻射能力(eλ,T)與物體對(duì)該波長(zhǎng)的吸收率(aλ,T)的比值是一常數(shù)，即:

EλT是黑體的輻射能力，它是波長(zhǎng)和溫度的函數(shù)，與物體的性質(zhì)無關(guān)。1、基爾霍夫定律第11頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

推論：★

放射能力較強(qiáng)的物體，吸收能力也較強(qiáng)；反之，放射能力弱者，吸收能力也弱，黑體的吸收能最強(qiáng)，所以它也是最強(qiáng)的放射物體。★

同一物體，如果在溫度T時(shí)它可放射某一波長(zhǎng)的輻射，那么，在同一溫度下它也可吸收該波長(zhǎng)的輻射。第12頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.維恩位移定律定律：黑體放射能力的最大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)(λmax)與其本身的絕對(duì)溫度(T)成反比。即：λmax·T=C如果波長(zhǎng)以μm為單位，則常數(shù)C＝2897μm·K。意義：物體溫度愈高，其放射能力愈強(qiáng)。定律：黑體的放射能力（ET）與它本身絕對(duì)溫度（T）的四次方成正比。即：ET

＝σT4

式中σ＝5.67×10-8W·m-2·K-4為斯蒂芬—波爾茲曼常數(shù)。2.斯蒂芬—波爾茲曼定律第13頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖2.4不同溫度下黑體輻射強(qiáng)度與溫度的關(guān)系

物體的溫度愈高，輻射能量最大值的波長(zhǎng)愈短，即黑體輻射具有最大輻射能力的波長(zhǎng)隨溫度升高逐漸向短波方向移動(dòng)。第14頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一.日地關(guān)系地球是一個(gè)橢球體，赤道半徑6378.0km，極半徑6356.8km，在繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的同時(shí)又繞地軸自西向東自轉(zhuǎn)。公轉(zhuǎn)形成四季，自轉(zhuǎn)形成晝夜。

第二節(jié)太陽(yáng)輻射的基本概念及其預(yù)備知識(shí)第15頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

近日距：1月3日，1.47×108km

遠(yuǎn)日距：7月4日，1.52×108km1.地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：公轉(zhuǎn)軌道為一橢圓,公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為一年。2.地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng):繞地軸旋轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)一周為一天。3.地軸與地球公轉(zhuǎn)軌道面的交角為66.5°,且地球在公轉(zhuǎn)過程中，地軸方向保持不變.

公轉(zhuǎn)軌道為一近圓形的橢圓，太陽(yáng)位于一個(gè)焦點(diǎn)上，日地平均距離1.495×108km。第16頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第17頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（一）太陽(yáng)輻射光譜和太陽(yáng)常數(shù)1.太陽(yáng)輻射光譜定義：把太陽(yáng)輻射按波長(zhǎng)的分布稱太陽(yáng)輻射光譜。太陽(yáng)輻射的波長(zhǎng)范圍較廣，幾乎包括了所有的電磁波，其能量的99％集中在0.15～4μm波段，因此說太陽(yáng)輻射光譜主要包括紅外線、可見光和紫外線光譜。二、太陽(yáng)輻射的基本概念第18頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.太陽(yáng)常數(shù)定義：當(dāng)日、地間處于平均距離時(shí)(約1.496×108km)，在大氣上界垂直于太陽(yáng)光線的平面上單位面積、單位時(shí)間內(nèi)所接收的太陽(yáng)輻射能，稱為太陽(yáng)常數(shù)。用S0表示。其值為1367±7W·m-2

我國(guó)采用的太陽(yáng)常數(shù)值為1367W·m-2。影響太陽(yáng)常數(shù)的因子有日地距離、太陽(yáng)黑子數(shù)等。第19頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/23三、太陽(yáng)高度角和方位角

（一）、太陽(yáng)高度角（h）1.定義:太陽(yáng)平行光線與地表水平面之間的夾角。

(0°≤h≤90°)

水平面上得到的太陽(yáng)輻射能隨著h的增加而增加。圖2.6太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)輻射強(qiáng)度第20頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.任意時(shí)刻及正午時(shí)刻太陽(yáng)高度角的計(jì)算⑴任意時(shí)刻h的計(jì)算sinh＝

sinφsinδ+cosφcosδcosω式中：φ為觀測(cè)點(diǎn)緯度，δ為赤緯，ω是時(shí)角。

★δ的含義：太陽(yáng)直射點(diǎn)的地理緯度.范圍-23.5

°～+23.5°。

δ的計(jì)算:

δ＝23.5sinN°

第21頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月說明：式中N°以度為單位，是距春分日或秋分日最近的總天數(shù)。春分日至秋分日取正值，否則，取負(fù)值?！锾厥馊掌讦牡闹担?北半球）(南半球相反）春分日(21/3)或秋分日(23/9)：δ＝0°夏至日(22/6)：δ＝23.5°冬至日(22/12)：δ＝-23.5°

δ＝23.5sinN°

第22頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ω的確定:ω是用角度表示的時(shí)間，每15°為一小時(shí)正午：ω＝0

上午：ω＜0

下午：ω＞0第23頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵正午時(shí)刻h的計(jì)算

例1：計(jì)算屯溪（29o40′N,118o20′E）夏至日和冬至日正午時(shí)刻的太陽(yáng)高度角？解：根據(jù)公式h＝90°―φ＋δ，夏至日δ＝+23.5o，冬至日δ＝-23.5o夏至日h=90°―29o40′＋23.5o=83o50′冬至日h=90°―29o40′-23.5o=36o50′注意：當(dāng)計(jì)算所得h為鈍角時(shí)，取其補(bǔ)角為太陽(yáng)高度角。h正午＝90°-φ+δ第24頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑶太陽(yáng)高度角隨緯度和季節(jié)的變化

表2.1太陽(yáng)高度角隨緯度和季節(jié)的變化緯度(N°)春分日夏至日秋分日冬至日90°0°23°27′0°－23°27′66°30′23°27′46°54′23°27′0°50°40°63°27′40°16°33′40°50°73°23′50°26°33′23°27′66°33′90°66°33′43°06′20°70°86°33′70°46°33′10°80°76°33′80°56°33′0°90°60°33′90°66°33′第25頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）太陽(yáng)方位角（A）1.定義：太陽(yáng)平行光線在水平地面上的投影和當(dāng)?shù)刈游缇€之間的夾角。2.計(jì)算公式：

式中A值：正南：A=0°正南以西：A＞0°正南以東：A＜0°日出日沒時(shí)h＝0°，cosA＝－sinδsecφ第26頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.北半球一年內(nèi)太陽(yáng)出沒的方位★

冬半年內(nèi)，日出東偏南方向，日沒西偏南方向；且愈近冬至日，日出日沒方位愈偏南。

★除北極外，一年中只有春分日和秋分日，日出正東日沒正西?！?/p>

夏半年內(nèi)，日出東偏北方向，日沒西偏北方向；且愈近夏至日，日出日沒方位愈偏北。第27頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、晝長(zhǎng)（可照時(shí)數(shù)）1.概念：在無遮陰情況下，日出到日沒太陽(yáng)可能照射的時(shí)間間隔。2.計(jì)算：晝長(zhǎng)=2ω0/15°3.晝長(zhǎng)的變化cosω0＝-tgφtgδ★

相同緯度，晝長(zhǎng)冬短夏長(zhǎng)，春秋介于二者之間。第28頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月★夏季晝長(zhǎng)隨緯度升高而加長(zhǎng)，冬季晝長(zhǎng)隨緯度升高而縮短，春、秋分則不隨緯度升高而變。

4.實(shí)照時(shí)數(shù)和日照百分率實(shí)照時(shí)數(shù)：地面上用日照計(jì)實(shí)際測(cè)量的日照時(shí)數(shù)。日照百分率日照百分率＝

—————

×100%實(shí)照時(shí)數(shù)可照時(shí)數(shù)第29頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.光照時(shí)間曙暮光

在日出前和日落后，太陽(yáng)光線在地平線以下時(shí)，光通過大氣散射到地表產(chǎn)生一定的光照強(qiáng)度，這種光稱為曙光和暮光。光照時(shí)間＝可照時(shí)數(shù)＋曙暮光時(shí)間第30頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的減弱一.減弱方式三種方式：吸收、散射、反射1.吸收作用特點(diǎn)：選擇性吸收第31頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要吸收成分強(qiáng)吸收波段弱吸收波段O2<0.2μm的遠(yuǎn)紫外輻射0.69~0.76μm的可見光O30.2~0.3μm的紫外輻射0.6μm的可見光CO24.3μm附近的輻射水汽0.93~2.85μm的紅外光（三個(gè)強(qiáng)吸收帶）0.6~0.7μm的可見光（三個(gè)弱吸收帶）

表2.2大氣各成分的吸收波段第32頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月各種波長(zhǎng)的太陽(yáng)輻射都可以被散射2.散射作用定義：當(dāng)太陽(yáng)輻射通過大氣層時(shí)，遇到大氣中的各種質(zhì)點(diǎn)，太陽(yáng)輻射能的一部分以電磁波的形式從這些質(zhì)點(diǎn)向四面八方散開的現(xiàn)象，稱為散射。

根據(jù)散射質(zhì)點(diǎn)直徑d和入射輻射的波長(zhǎng)λ的相對(duì)大小，把散射作用分為以下兩種形式：第33頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)d＜λ時(shí)，為分子散射。分子散射能力與入射光波長(zhǎng)的四次方成反比。當(dāng)d＞λ時(shí)，稱為粗粒散射。入射光波長(zhǎng)愈短，散射能力愈強(qiáng)。散射質(zhì)點(diǎn)對(duì)各波長(zhǎng)輻射的散射能力一致。第34頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/2335拉薩街頭第35頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/2336內(nèi)蒙的草原第36頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月日出日落時(shí)太陽(yáng)為什么呈紅色？第37頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.反射作用

參與反射作用的物質(zhì)：大氣中較大的塵粒和云滴、云層。

云的反射作用其反射能力隨云狀、云量和云厚而不同。云量愈多，云層愈厚，反射愈強(qiáng)。云層平均反射率為50%～55%。

反射作用沒有選擇性。

從以上三個(gè)方面來看，太陽(yáng)輻射通過地球大氣層時(shí)，由于大氣的吸收、反射和散射作用，使到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射受到削弱，削弱的主要部分是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外線和波長(zhǎng)較短的紫外線，而可見光部分被削弱的較少，所以到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射主要集中在可見光部分。可見光區(qū)集中了太陽(yáng)輻射一半的能量，它給予地球表面以巨大的能量，是發(fā)生在地理環(huán)境里各種現(xiàn)象和過程的最重要的能量源泉。第38頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二.影響減弱的因素1.大氣（質(zhì)）量(m)

定義：太陽(yáng)光通過大氣路徑的長(zhǎng)度與大氣在垂直方向上厚度的比值來表示。

m隨h的變化表2.3在各太陽(yáng)高度時(shí)的大氣量h(度)906030105310m11.152.05.610.415.427.035.4

大氣量m隨太陽(yáng)高度的增高而減小，當(dāng)太陽(yáng)高度低時(shí)，m值的增大特別迅速。第39頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

m的計(jì)算當(dāng)h在30°～90°時(shí),m可近似地表示為：圖2.7不同太陽(yáng)高度角下的大氣量第40頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.大氣透明系數(shù)(P)定義：

透過一個(gè)大氣質(zhì)量(m＝1)后的輻射通量密度(S1)與透過前的輻射通量密度(S0)之比，即：

思考題：一年中那個(gè)季節(jié)P最大？那個(gè)季節(jié)最?。?＜P＜1；λ短→P小；濕度大，塵埃多→P??；第41頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三.減弱的規(guī)律布格爾-蘭勃特(Bouguer-Lambert)定律（貝爾減弱定律）S＝S0Pm

表明：地表垂直于太陽(yáng)光線平面上的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度隨大氣透明系數(shù)增大而增大，隨大氣量增加而減小。第42頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射

到達(dá)地面的太陽(yáng)總輻射由太陽(yáng)直接輻射和散射輻射組成。一.太陽(yáng)直接輻射(Sb)

通常以到達(dá)地平面上的太陽(yáng)直接輻射通量密度（Sb）（也稱太陽(yáng)直接輻射輻照度）來表示太陽(yáng)直接輻射的強(qiáng)弱。1.水平地面上的太陽(yáng)直接輻射（Sb）的大小Sb＝S·sinh第43頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

如圖示，平面ABCD為垂直太陽(yáng)光線的平面，ABC′D′為其在水平地面上的投影。由此圖我們可以推出：Ｓb/Ｓ＝Ｍ/Ｍ′=AD/AD′＝sinhＳb·Ｍ′＝Ｓ·Ｍ即

Sb＝S·sinh第44頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.影響水平面上太陽(yáng)直接輻射輻照度的因子S＝S0Pm

Sb＝S·sinh可得出：Sb＝S0Pmsinh即：影響水平地面上太陽(yáng)直接輻射輻照度的因子為：太陽(yáng)高度角和大氣透明度或太陽(yáng)高度角、大氣透明系數(shù)和大氣質(zhì)量。3.太陽(yáng)直接輻射的日、年變化第45頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月太陽(yáng)直接輻射強(qiáng)度圖2.8一天中太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的日變化太陽(yáng)直接輻射的日變化第46頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月太陽(yáng)直接輻射的年變化太陽(yáng)直接輻射的年最小值在冬季，最大值隨各地氣候而異。二、散射輻射(Sd)1.概念

太陽(yáng)光被大氣散射后，單位時(shí)間內(nèi)以散射光形式到達(dá)地表單位水平面積上的太陽(yáng)輻射能。

北京直接輻射的年變化第47頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.影響因子

主要受太陽(yáng)高度角（h）、大氣透明系數(shù)(P)和大氣量(m)影響，此外，緯度、海拔、云量、下墊面反射率有直接和間接的影響。

散射輻射的日、年變化基本與太陽(yáng)高度角一致。一天中最大值出現(xiàn)在正午前后，一年中最大值出現(xiàn)在夏季。3.散射輻射的日年變化第48頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.概念

到達(dá)地面的太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度是太陽(yáng)直接輻射強(qiáng)度和散射輻射強(qiáng)度的總和。St=Sb+Sd

2.影響因子太陽(yáng)高度角(h)：碧空時(shí)，隨h增大St迅速增加；有云時(shí)，St的大小取決于Sb和Sd的比例。三、太陽(yáng)總輻射（

St）第49頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

緯度：緯度愈高，太陽(yáng)總輻射愈低。

海拔：海拔愈高，地面接收的太陽(yáng)總輻射愈多。大氣質(zhì)量(m)：大氣質(zhì)量m愈大，到達(dá)地面的太陽(yáng)總輻射愈少。大氣透明系數(shù)(P)：大氣透明度差，到達(dá)地面的太陽(yáng)直接輻射減少，故太陽(yáng)總輻射減少。云：有云時(shí)，太陽(yáng)總輻射既可增加也可減少，主要視云狀和云量而定。第50頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

太陽(yáng)輻射的日總量：一日中，到達(dá)地面單位面積上的太陽(yáng)輻射的累積值，稱為太陽(yáng)輻射的日總量。

太陽(yáng)輻射年總量：一年中，到達(dá)地面單位面積上的太陽(yáng)輻射累積值，稱為太陽(yáng)輻射年總量。太陽(yáng)輻射總量不僅取決于太陽(yáng)高度角、大氣透明系數(shù)，還和日照時(shí)數(shù)有關(guān)。

3.太陽(yáng)輻射總量第51頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第52頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、地面對(duì)太陽(yáng)輻射的反射1.地面反射率

地面反射的太陽(yáng)總輻射與投射到地面的太陽(yáng)總輻射之比。

2.不同性質(zhì)下墊面的反射率

顏色不同的下墊面對(duì)太陽(yáng)輻射可見光部分有選擇性地反射。各種顏色表面的最強(qiáng)反射光譜帶就是它本身顏色的波長(zhǎng)。有色地膜的使用是這一理論在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的具體運(yùn)用。第53頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表2.4不同性質(zhì)下墊面的反射率種類反射率（%）種類反射率（%）新鮮雪面80~95棉花20~22一般雪面60~70甜菜18~25污穢雪面40~50馬鈴薯19~27干黑土14水稻田17~22濕黑土8牧草田15~25新耕地17針葉林10~15冬小麥16~23闊葉林15~20第54頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.影響反射率的因素

反射率與地面性質(zhì)和狀態(tài)有關(guān)，如植被，土壤，水面，其中顏色、濕度、粗糙度等影響較大。也與太陽(yáng)高度角有關(guān)。地球表面平均反射率為5%。

水面的反射率一般比陸面小，但在太陽(yáng)高度角小于10°時(shí)，往往大于陸地。第55頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)地面輻射、大氣輻射和地面凈輻射

一、地面輻射(Lo)1.定義地面晝夜不停的向外放射輻射能，稱為地面輻射(Lo)。

2.波長(zhǎng)范圍3.0～80μm

，最大放射能力對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)約為10.0μm

。3.日變化白天>夜間二、大氣輻射第56頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.定義大氣輻射：大氣向四面八方發(fā)射的輻射。大氣逆輻射(La)：大氣輻射朝向地面的部分。2.波長(zhǎng)范圍4～120μm

，最大放射能力波長(zhǎng)約為11.6μm

。

三、地面有效輻射(Ln)1.定義：地面輻射與被地面吸收的大氣逆輻射之差。2.計(jì)算公式Ln＝Lo-δLa

其中：δ為地面吸收率，平均取0.95.第57頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.影響因子

地面溫度、空氣溫度、空氣濕度、云況、風(fēng)力、海拔、地面狀況和植被等。4.地面有效輻射的意義夜間Ln的大小，可決定地溫的高低和地溫降低的快慢。Ln大，地面降溫多，易形成露、霜、低溫災(zāi)害等。Ln大小

經(jīng)常用來作為預(yù)報(bào)地面最低溫度和霜凍的重要依據(jù)。第58頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、地面凈輻射(B)1.定義

在單位時(shí)間內(nèi)，單位面積地面所吸收的輻射與放出的輻射之差，稱為地面凈輻射(B)。也稱地面輻射差額。2.計(jì)算公式

陰天：B＝St(1–r)–Ln夜晚：B＝-Ln

晴天：第59頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.影響因素

太陽(yáng)輻射：

白天，B>0，靠近正午時(shí)B達(dá)到最大值。

夜間，B=-Ln，B<0。B由正變負(fù)的時(shí)間在日落前1小時(shí)；由負(fù)變正在日出后1小時(shí)。夏季，B>0；冬季，B<0。天氣狀況：有云的情況下，會(huì)使B的絕對(duì)值減小。

緯度：緯度愈低，B保持正值的月份愈多。我國(guó)大致在39oN以南的地區(qū)各月都為正值,39oN以北冬季某些月份為負(fù)值，且緯度越高，負(fù)值的時(shí)間越長(zhǎng)。

地面凈輻射在天氣、氣候以及小氣候的形成與變化中有重要的作用。農(nóng)林業(yè)上可以通過覆蓋、松土、灌溉等方法改變地面凈輻射，調(diào)節(jié)土壤的溫度。第60頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)太陽(yáng)輻射與植物生長(zhǎng)太陽(yáng)輻射對(duì)植物的影響：熱效應(yīng)、光合效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)，決定了植物產(chǎn)量、形成及地理分布.

一、太陽(yáng)輻射光譜成份對(duì)植物的影響1.不同光譜成分對(duì)植物的影響

植物生長(zhǎng)是在日光的全光譜作用下進(jìn)行的，不同光譜成分對(duì)植物的光合作用、色素形成、向光性、形態(tài)形成的誘導(dǎo)等影響是不同的。

第61頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月植物吸收最多的是紅橙光和藍(lán)紫光，以參與光合作用。光譜對(duì)植物的影響有三個(gè)作用和三個(gè)效應(yīng)：可見光的光效應(yīng)，產(chǎn)生光合作用；紅外線的熱效應(yīng)，促進(jìn)果實(shí)成熟；紫外線的化學(xué)效應(yīng)，起成型作用。意義：根據(jù)不同光譜成分對(duì)植物的影響，可以通過人工改變光質(zhì)來改善植物的生長(zhǎng)。近年來有色薄膜在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，受到國(guó)內(nèi)外的廣泛注意。第62頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.光合有效輻射（PAR）PAR=0.43Sb+0.57Sd定義：太陽(yáng)光譜中對(duì)植物光合作用有效的光譜成份稱為光合有效輻射，大致包括0.38～0.71μm波段的