海南大學(xué)農(nóng)業(yè)氣象學(xué)第二章 輻射.ppt

1、1. 有關(guān)輻射的基本知識(shí) 2. 太陽(yáng)與地球 3. 太陽(yáng)輻射 4. 長(zhǎng)波輻射 5. 輻射與農(nóng)業(yè)生產(chǎn),1. 有關(guān)輻射的基本知識(shí),一、什么叫輻射 二、電磁波譜 三、輻射能與輻射強(qiáng)度 四、輻射的吸收、反射和透射 五、有關(guān)輻射的基本定律,什么叫輻射,輻射：物體以電磁波形式傳遞能量的一種方式。,（1）自然界中任何物體都在不停地向外發(fā)送電磁輻射；,（2）電磁輻射傳播不需要任何介質(zhì)；,（3）電磁波可以用波長(zhǎng)（）和頻率（）表示，波速（V）為一常數(shù)，真空中為3108m/s，用 C 表示，即： C,電磁波譜,可見(jiàn)光,紅外,紫外,輻射能與輻射強(qiáng)度,（1）輻射是以光子形式存在的，每一光子的能量為： e h hC/ 式中

2、h為普朗克常數(shù)：6.63*10-34 J.s 每個(gè)光子的能量很小，實(shí)際應(yīng)用中常用摩爾光量子為單位，1摩爾光子稱(chēng)作1愛(ài)因斯坦（Ei）,請(qǐng)分別計(jì)算1Ei波長(zhǎng)為0.5微米和頻率為2450MHz的光量子的能量,（2）表示輻射強(qiáng)弱的物理量稱(chēng)作輻射強(qiáng)度。按照輻射方向 的不同，可以有不同的稱(chēng)呼：,輻出度：從物體表面向外發(fā)送的輻射，單位面積上單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送的輻射能稱(chēng)輻出度。,輻照度：某表面單位時(shí)間內(nèi)單位面積上接受周?chē)矬w向其發(fā)送的輻射能。,輻射通量密度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)穿過(guò)空間單位面積的輻射能。,輻射強(qiáng)度與光照度的區(qū)別：,二者是不同的概念，光照度特指可見(jiàn)光的，為單位面積上光通量，簡(jiǎn)稱(chēng)照度，單位為lux (lx) 。

3、二者沒(méi)有換算關(guān)系，一般大氣上界的光照度約14萬(wàn)lx，而晴天中午，地面照度約為68萬(wàn)lx。,輻射強(qiáng)度和照度都不是理想的表示作物需光的物理量，因?yàn)樽魑锊煌纳砘顒?dòng)需要不同波段的“光”，且同波段內(nèi)“光”的有效性也有差異。輻射強(qiáng)度更強(qiáng)調(diào)能量，光照度主要強(qiáng)調(diào)可見(jiàn)光的亮度。,輻射的吸收、反射和透射,自然界中任何物體都在不停地向外發(fā)送著輻射能，同時(shí)，也吸收到達(dá)其表面的輻射能，物體對(duì)于到達(dá)其表面的輻射能一部分吸收，一部分反射，部分可以透過(guò)物體 即： Q總 Q吸Q反Q透 等式兩邊同除Q總，去除量綱， 則分別表示吸收率、反射率和透過(guò)率。 a r d 1,物體的吸收率、反射率及透射率是物體的固有屬性，且其數(shù)值隨著

4、不同波長(zhǎng)的輻射以及其自身表面溫度的變化而不同，即它們都是波長(zhǎng)和溫度的函數(shù)： a、r、d f（、T）,玻璃：對(duì)于可見(jiàn)光其透射率很大，而對(duì)于紅外線(xiàn)則基本不透明。雪對(duì)可見(jiàn)光反射率很高，可達(dá)0.95，而對(duì)紅外線(xiàn)其吸收率為0.98。,有關(guān)輻射的基本定律,Stefan-Boltzman 定律,表達(dá)式： E T4 E為黑體的輻射強(qiáng)度， T為其表面溫度， 為Stefan-Boltzman常數(shù)。 5.67 * 10-8 w/m2k4,請(qǐng)分別計(jì)算太陽(yáng)表面（6000K）和地球表面（約300K）的輻射強(qiáng)度,Wein定律,Wein定律描述的是物體輻射能量的主要分布波段范圍。,表達(dá)式：max 2897/T T：物體表面溫

5、度 max：最大單色輻射波長(zhǎng),分別計(jì)算太陽(yáng)和地球輻射的最大單色輻射波長(zhǎng)。,2. 太陽(yáng)與地球,一、太陽(yáng)與太陽(yáng)系 二、地球的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn) 三、地球的經(jīng)緯度與時(shí)區(qū),太陽(yáng)系家族,太陽(yáng)系家族各行星,太陽(yáng)系各行星數(shù)據(jù),太陽(yáng)系各天體的圖片（欣賞）,地球的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn),地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)軌道面橢圓性，稱(chēng)為黃道面。 太陽(yáng)處于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，另一焦點(diǎn)在太陽(yáng)邊緣。 地球公轉(zhuǎn)一周稱(chēng)一回歸年，為365.2422個(gè)太陽(yáng)日。 近日點(diǎn)距太陽(yáng)1.47億公里，遠(yuǎn)日點(diǎn)距太陽(yáng)1.52億公里，平均距離為1.50億公里，稱(chēng)一個(gè)天文單位。 地球自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道面成6633，形成地球上季節(jié)的變化。,地球的公轉(zhuǎn)與季節(jié)的形成,自轉(zhuǎn)軸與黃道面傾

6、角,地球公轉(zhuǎn)和二十四節(jié)氣,二十四節(jié)氣,季節(jié),二十四節(jié)氣含義,立春、立夏、立秋、立冬分別表示四季的開(kāi)始?！傲ⅰ奔撮_(kāi)始的意思。公歷上一般在每年的2月4日、5月5日、8月7日和11月7日前后。 夏至、冬至表示夏天、冬天到了。“至”即到的意思。夏至日、冬至日一般在每年公歷的6月21日和12月22日。 春分、秋分表示晝夜長(zhǎng)短相等?！胺帧奔雌椒值囊馑肌＿@兩個(gè)節(jié)氣一般在每年公歷的3月21日和9月23日左右。 雨水表示降水開(kāi)始，雨量逐步增多。公歷每年的2月18日前后為雨水。 驚蟄春雷乍動(dòng)，驚醒了蟄伏在土壤中冬眠的動(dòng)物。這時(shí)氣溫回升較快，漸有春雷萌動(dòng)。每年公歷的3月5日左右為驚蟄。 清明含有天氣晴朗、空氣清新明

7、潔、逐漸轉(zhuǎn)暖、草木繁茂之意。公歷每年大約4月5日為清明。 谷雨雨水增多，大大有利谷類(lèi)作物的生長(zhǎng)。公歷每年4月20日前后為谷雨。 小滿(mǎn)其含義是夏熟作物的籽粒開(kāi)始灌漿飽滿(mǎn)，但還未成熟，只是小滿(mǎn)，還未大滿(mǎn)。大約每年公歷5月21日這天為小滿(mǎn)。 芒種麥類(lèi)等有芒作物成熟，夏種開(kāi)始。每年的6月5日左右為芒種。 小暑、大暑、處暑暑是炎熱的意思。小暑還未達(dá)最熱，大暑才是最熱時(shí)節(jié)，處暑是暑天即將結(jié)束的日子。它們分別處在每年公歷的7月7日、7月23日和8月23日左右。 白露氣溫開(kāi)始下降，天氣轉(zhuǎn)涼，早晨草木上有了露水。每年公歷的9月7日前后是白露。 寒露氣溫更低，空氣已結(jié)露水，漸有寒意。這一天一般在每年的10月8日。

8、 霜降天氣漸冷，開(kāi)始有霜。霜降一般是在每年公歷的10月23日。 小雪、大雪開(kāi)始降雪，小和大表示降雪的程度。小雪在每年公歷11月22日，大雪則在12月7日左右。 小寒、大寒天氣進(jìn)一步變冷，小寒還未達(dá)最冷，大寒為一年中最冷的時(shí)候。公歷1月5日和該月的20日左右為小、大寒。,地球的大小,地球的經(jīng)緯度和時(shí)區(qū),為標(biāo)定地球表面任一點(diǎn)的具體位置設(shè)定經(jīng)緯度； 把經(jīng)過(guò)地軸的平面與地球表面的交線(xiàn)稱(chēng)經(jīng)圈，經(jīng)圈被南北極點(diǎn)一分為二為兩個(gè)半圓，稱(chēng)作子午線(xiàn)或經(jīng)線(xiàn)； 將通過(guò)英國(guó)倫敦格林威治天文臺(tái)舊址的子午線(xiàn)定為本初子午線(xiàn)，即0經(jīng)線(xiàn)，向東的稱(chēng)為東經(jīng)，向西的稱(chēng)西經(jīng)。,格林尼治天文臺(tái),本初子午線(xiàn),地球的經(jīng)緯度和時(shí)區(qū),把垂直于地軸的

9、平面與地表面的交線(xiàn)稱(chēng)作緯圈； 經(jīng)過(guò)地心的垂直于地軸的平面與地表面交線(xiàn)為赤道，定義為緯度0； 赤道以北的稱(chēng)北緯，以南的稱(chēng)南緯； 地表任一點(diǎn)的緯度為該點(diǎn)與地心連線(xiàn)與赤道面的夾角。,地表經(jīng)緯度,以太陽(yáng)直射本地經(jīng)線(xiàn)定義為地方時(shí)12點(diǎn)； 經(jīng)線(xiàn)相差1其地方時(shí)相差4min； 以0經(jīng)線(xiàn)時(shí)間為基準(zhǔn)，東西各7.5的區(qū)域?yàn)?時(shí)區(qū)，向東西各增加15為一個(gè)新的時(shí)區(qū)，分別為東一區(qū)、東二區(qū)、西一區(qū)、西二區(qū)，該區(qū)域內(nèi)時(shí)間以中間經(jīng)線(xiàn)時(shí)間為其區(qū)時(shí)，相鄰時(shí)區(qū)時(shí)間相差1小時(shí)，東邊的早，東西十二時(shí)區(qū)重疊。,地球的經(jīng)緯度和時(shí)區(qū),問(wèn)題：北京時(shí)間12點(diǎn)時(shí)，海口（110 E，20 N）地方時(shí)為多少？,3. 太陽(yáng)輻射,一、太陽(yáng)輻射光譜和太陽(yáng)常數(shù)

10、 二、太陽(yáng)高度角和日照時(shí)間 三、大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的減弱 四、到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射 五、地表對(duì)太陽(yáng)輻射的反射,一、太陽(yáng)輻射光譜和太陽(yáng)常數(shù),太陽(yáng)輻射能量隨波長(zhǎng)的分布稱(chēng)太陽(yáng)輻射光譜。,太陽(yáng)輻射光譜可以分成三個(gè)區(qū)域：紫外線(xiàn)區(qū)占總能量的約7，可見(jiàn)光區(qū)占總能量的約50，紅外線(xiàn)區(qū)占總能量的約43。,問(wèn)題：到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射中，紫外線(xiàn)約占總能量的7。,太陽(yáng)常數(shù)： 當(dāng)處于日地平均距離，地球大氣上界、垂直于太陽(yáng)平行光線(xiàn)，單位時(shí)間穿過(guò)單位面積的太陽(yáng)輻射能，數(shù)值上約13677 w/m2。 太陽(yáng)常數(shù)隨著太陽(yáng)活動(dòng)而發(fā)生變化，范圍約13251457 w/m2。 大氣上界，太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的平均光照強(qiáng)度為1.351.4105lx，稱(chēng)

11、太陽(yáng)光量常數(shù)。,二、太陽(yáng)高度角和日照時(shí)間,太陽(yáng)高度角指太陽(yáng)平行光線(xiàn)與地平面的夾角。,Sinh = sinsin + coscoscos h: 太陽(yáng)高度角 ： 緯度 ： 赤緯 ： 時(shí)角,太陽(yáng)高度有什么變化規(guī)律？,二、太陽(yáng)高度角和日照時(shí)間,赤緯：太陽(yáng)直射點(diǎn)的地理緯度，北半球?yàn)檎?，南半?為負(fù)。（兩至直射回歸線(xiàn)，兩分直射赤道） 時(shí)角：以角度表示時(shí)間，太陽(yáng)“圍繞”地球旋轉(zhuǎn)一周為24小時(shí)，即每小時(shí)15，以正午的時(shí)角為0，下午為正，上午為負(fù)。 正午太陽(yáng)高度角： 由于0，前太陽(yáng)高度角表達(dá)式可簡(jiǎn)化為 h正午90+ 計(jì)算：?？冢?10 E，20 N）夏至日正午太陽(yáng)高度角。,二、太陽(yáng)高度角和日照時(shí)間,日照時(shí)間：從

12、日出到日落所持續(xù)的時(shí)間稱(chēng)可照時(shí)間； 問(wèn)題：可照時(shí)間有什么變化規(guī)律？ 推導(dǎo)：將地球當(dāng)成正球體，則日出、日落是對(duì)稱(chēng)的，太陽(yáng)高度角為0，所以日出（落）的時(shí)角為 costgtg 結(jié)論1：赤道上永遠(yuǎn)晝夜均分；春分（秋分）時(shí)地表各點(diǎn)晝夜均分； 結(jié)論2：北半球春分到秋分（夏半年）日長(zhǎng)大于12小時(shí)，緯度越高，日 長(zhǎng)越長(zhǎng)；冬半年相反。,實(shí)際上，由于大氣的折射作用，實(shí)際日長(zhǎng)比理論日長(zhǎng)要略長(zhǎng)，這種差異隨緯度的增加而增加，我們將其稱(chēng)作曙暮光。,計(jì)算：?？诖悍秩杖粘鰰r(shí)間（北京時(shí)）和日長(zhǎng)。,二、太陽(yáng)高度角和日照時(shí)間,雖然不同緯度每天的日照時(shí)間不同，但就全年來(lái)說(shuō)總數(shù)是相同的，即365*124380小時(shí)，加上曙暮光時(shí)間，高緯

13、要略大一點(diǎn)（見(jiàn)附錄）。 上面說(shuō)的是理論上日照時(shí)間，實(shí)際上，由于地形、植被、天氣等因素，實(shí)際得到的日照時(shí)間要少得多，我們將實(shí)際得到的日照時(shí)間稱(chēng)作實(shí)照時(shí)數(shù)，它與理論上得到的日照時(shí)間（可照時(shí)間）的比值稱(chēng)日照百分率。 日照百分率各地差異很大，多數(shù)地方年日照百分率在4060之間，而各月的差異可變化于1090。,三、大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的減弱,太陽(yáng)輻射在穿越大氣層時(shí)，大氣組分對(duì)其阻礙，使其減弱，減弱的方式主要有： 大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收作用 大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射作用 大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的反射作用,大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收作用,（1）大氣的吸收光譜 太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)整層大氣時(shí)，在波長(zhǎng)小于0. 29m的波段中，吸收率接近于1。也

14、就是說(shuō)，大氣把太陽(yáng)光譜中0. 29m以下的紫外輻射幾乎全部吸收了。而在可見(jiàn)光區(qū)，大氣吸收很少，只有不強(qiáng)的吸收線(xiàn)帶。但在紅外區(qū)則有很多很強(qiáng)的吸收帶。,（2）大氣中各種成份對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收 大氣中吸收太陽(yáng)輻射的物質(zhì)主要是氧、臭氧、水汽和液態(tài)水，其次是二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、塵埃等。 氧（O2） 氧對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收主要在0.25m以下的紫外區(qū)，吸收很強(qiáng)。并在吸收后發(fā)生光化反應(yīng)產(chǎn)生臭氧。這一吸收作用主要在高層大氣中進(jìn)行，以致使0.25m以下的太陽(yáng)輻射很少到達(dá)一般觀測(cè)所及的高度。在可見(jiàn)光區(qū)，氧還有兩個(gè)較弱的吸收帶，A帶位于0.76m附近，B帶位于0.69m附近。它們對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱不大。 臭氧（O3

15、）：臭氧在紫外區(qū)和可見(jiàn)光區(qū)都有吸收帶，其最強(qiáng)的吸收帶位于0.20.32m之間稱(chēng)為哈特萊帶，另一個(gè)吸收帶位于0.32-0.36m稱(chēng)為漢琴斯帶。由于這個(gè)波段的輻射被臭氧吸收，使它不能到達(dá)地面，因而保護(hù)了地面上生物免受過(guò)量紫外線(xiàn)的傷害。位于可見(jiàn)光的吸收帶其波長(zhǎng)范圍在0.440.75m。此吸收帶雖弱，但因位于太陽(yáng)輻射最強(qiáng)的波段內(nèi)、所以吸收的能量并不少。,水汽和液態(tài)水（H2O）：水汽對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收帶和吸收線(xiàn)很多，在可見(jiàn)光區(qū)有很多吸收帶，但都很弱。在紅外區(qū)從波長(zhǎng)0.932.85m之間有七個(gè)主要的吸收帶，水汽對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收與水汽含量的多少有關(guān)，水汽含量愈多，吸收的也愈多。一般來(lái)說(shuō)，水汽在主要的太陽(yáng)輻射光

16、譜中沒(méi)有極強(qiáng)的吸收帶。大氣中的水分不僅處于氣態(tài)，也有處于液態(tài)的，大氣中的液態(tài)水同樣能夠吸收太陽(yáng)輻射。液態(tài)水具有比水汽強(qiáng)得多的吸收帶，這些吸收帶的位置相對(duì)于水汽吸收帶向波長(zhǎng)較長(zhǎng)的方向移動(dòng)。 二氧化碳（CO2）：二氧化碳在波長(zhǎng)大于2m的紅外區(qū)有若干個(gè)吸收帶，比較強(qiáng)的中心位于2.77和4.3m。但該波段內(nèi)太陽(yáng)輻射比較弱，因此在研究太陽(yáng)短波輻射時(shí)，可以忽略。,大氣中的飄塵、其它固態(tài)物質(zhì)及大氣中的污染物質(zhì)，像甲烷（CH4）等對(duì)太陽(yáng)輻射也有吸收作用。大氣中這些物質(zhì)的含量是隨時(shí)間和地點(diǎn)而變化的，它們的來(lái)源與特性也有很大的差異，因此研究它們對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收是比較困難的。但也可以肯定，大氣中這些物質(zhì)的含量越高，

17、對(duì)太陽(yáng)輻射吸收減弱得越厲害。所以在工業(yè)中心、森林山火及火山爆發(fā)的地區(qū)，太陽(yáng)輻射將會(huì)有明顯的減弱。 由上討論可知，大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收，在平流層以上主要是氧和臭氧對(duì)紫外輻射的吸收，平流層以下，主要是水汽對(duì)紅外輻射的吸收，整層大氣吸收作用約削弱掉太陽(yáng)輻射能的24。因而對(duì)于對(duì)流層大氣來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)輻射不是其主要的熱源。,大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射作用,光波在遇到大氣分子或氣溶膠粒子等時(shí)，便會(huì)與它們發(fā)生相互作用，重新向四面八方發(fā)射出頻率與入射光的相同，但強(qiáng)度較弱的光(稱(chēng)子波)，這種現(xiàn)象稱(chēng)光散射。子波稱(chēng)散射光，接受原入射光并發(fā)射子波的空氣分子或氣溶膠粒子稱(chēng)散射粒子。當(dāng)散射粒子的尺度遠(yuǎn)小于入射光的波長(zhǎng)時(shí)（a0.32

18、），稱(chēng)分子散射或瑞利散射，散射光分布均勻且對(duì)稱(chēng)。,分子散射具有選擇性，它的散射強(qiáng)度與入射光的波長(zhǎng)四次方成反比。所以，不同入射光被散射的比例差別很大。,問(wèn)題：為什么晴朗天空呈蔚藍(lán)色？,大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射作用,當(dāng)散射粒子的尺度與入射光波長(zhǎng)可比擬時(shí)(例如飄塵粒子對(duì)可見(jiàn)光的散射)，散射光的強(qiáng)度分布不對(duì)稱(chēng)而是分布復(fù)雜，稱(chēng)為米散射。,米散射（粗粒散射）沒(méi)有選擇性，所以入射光與散射光在光譜組成上是一致的。,思考：霧的顏色。,散射對(duì)太陽(yáng)輻射減弱作用強(qiáng)烈，使得直射光一大部分變成了散射光，即天空輻射（或稱(chēng)散射輻射）；散射的方向四面八方，一部分經(jīng)一次或多次散射而到達(dá)地表，另一部分回到宇宙空間，這也是我們從太空中可

19、以觀察到地球的大氣的原因?；氐接钪婵臻g的約占總輻射能的4左右。,大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的反射作用,大氣中云層和較大顆粒的埃塵能將太陽(yáng)輻射中的一部分能量反射到宇宙空間去。其中反射最明顯的是云。不同的云量，不同的云狀，云的不同厚度所發(fā)生的反射是不同的。高云平均反射25，中云平均反射50，低云平均反射65，很厚的云層反射可達(dá)90?；\統(tǒng)地講，云量反射平均達(dá)5055。假設(shè)大氣層頂?shù)奶?yáng)輻射是100。那么太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣后發(fā)生散射、吸收和反射(反射云量反射表示)，向上散射占4，大氣吸收占21,云量吸收占3,云量反射占23。,到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射,直接輻射 自太陽(yáng)表面發(fā)射，未被大氣散射而直接到達(dá)地表的太陽(yáng)平行光的輻射

20、強(qiáng)度稱(chēng)直接輻射。 影響直接輻射數(shù)值大小的主要因素有： 太陽(yáng)高度角、大氣透明度、大氣質(zhì)量數(shù) 散射輻射 大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射作用而使部分部分輻射自天空到達(dá)地表的稱(chēng)散射輻射。 影響散射輻射數(shù)值變化的因素： 太陽(yáng)高度角、大氣透明度 總輻射 直接輻射和散射輻射之和稱(chēng)總輻射。,中國(guó)年太陽(yáng)總輻射能分布,地表對(duì)太陽(yáng)輻射的反射,到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射，一部分被地面吸收，其余的被地面反射回大氣層，而透過(guò)的量可以忽略不計(jì)。 地面反射量的大?。ǖ孛娣瓷渎剩┡c地表的性質(zhì)相關(guān)。,4. 長(zhǎng)波輻射,一、地面有效輻射 二、地表凈輻射 三、地面輻射平衡,一、地面有效輻射,地氣系統(tǒng)在接受太陽(yáng)輻射的同時(shí)，也在不停地發(fā)送著長(zhǎng)波輻射，整個(gè)地

21、氣系統(tǒng)從能量的角度來(lái)看是平衡的。 地表發(fā)送輻射的方向單一地指向大氣，被下層大氣所吸收。 RluT4 ：比輻射率 地表大多數(shù)物體的比輻射率介于0.900.98之間 大氣發(fā)送的輻射在大氣層內(nèi)部指向整個(gè)球面，我們可以將其分成兩部分：其一指向更高層大氣，另一部分指向地表；指向上層的輻射被高層大氣吸收，熱量就這樣逐級(jí)向上傳遞；而指向下層的大氣對(duì)其起到保溫作用。,大氣輻射指向地表的部分稱(chēng)為大氣逆輻射。 地面一方面通過(guò)長(zhǎng)波輻射向大氣傳遞熱量，同時(shí)，接收大氣的逆輻射。地面長(zhǎng)波輻射與大氣逆輻射被地面所吸收的部分之差稱(chēng)地面有效輻射。 Rln = Rlu- Rld,青藏高原（五道梁）觀測(cè)的地面輻射(a)和大氣輻射(

22、b),二、地表凈輻射,地面吸收的太陽(yáng)短波輻射與地面有效輻射的差值，稱(chēng)地表凈輻射(或地表輻射差額)。 Rn (RsbRsd)(1r)Rln 影響凈輻射大小的主要因素為太陽(yáng)短波輻射，地面有效輻射由于地溫和氣溫的變化不大，對(duì)其影響較小，所以太陽(yáng)短波輻射強(qiáng)弱的日變化和年變化基本上就決定了凈輻射的日、年周期變化。 年凈輻射量隨緯度的增加而減小，極圈內(nèi)常為負(fù)值,地面輻射平衡,地面獲得的平均凈輻射一般都大于0，但地球并沒(méi)有因此使地表溫度持續(xù)上升，因?yàn)楂@得的能量用于了加熱空氣、蒸發(fā)水汽等，就總體來(lái)說(shuō)，全球能量是平衡的。 輻射平衡表達(dá)式： RnH+LE+G 輻射平衡各因子占凈輻射能的比例的高低是決定一個(gè)地方小氣

23、候的物理基礎(chǔ)。 例：沙漠與綠洲小氣候的差異,全球地氣系統(tǒng)能量平衡模式,5. 輻射與農(nóng)業(yè)生產(chǎn),太陽(yáng)輻射光譜與農(nóng)作物生產(chǎn) 農(nóng)田中光能分布 光照強(qiáng)度與農(nóng)作物生長(zhǎng) 光照時(shí)間與農(nóng)作物生長(zhǎng) 提高光能利用率途徑,太陽(yáng)輻射光譜與農(nóng)作物生產(chǎn),光合有效輻射（PAR） 太陽(yáng)輻射中對(duì)植物光合作用有效的光譜成分。波長(zhǎng)范圍0.40.7m。 葉綠素吸收光譜的最強(qiáng)吸收只有兩個(gè)：一個(gè)在波長(zhǎng)為640660納米的紅光部分，另一個(gè)在波長(zhǎng)為430450納米的藍(lán)紫光部分。類(lèi)胡蘿卜吸收光譜主要是藍(lán)紫光。色素對(duì)其他波長(zhǎng)的光一般不吸收。,光合光量子通量密度：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)單位面積的光合光量子數(shù)，數(shù)值單位是 mol/m2.s，測(cè)量?jī)x器為光量子輻射

24、儀。,太陽(yáng)輻射光譜與農(nóng)作物生產(chǎn),太陽(yáng)輻射中光合有效輻射的含量,太陽(yáng)輻射光譜與農(nóng)作物生產(chǎn),不同光譜成分對(duì)植物的影響： 波長(zhǎng)大于1.0m的紅外線(xiàn)：熱效應(yīng)，提供熱量、促進(jìn)蒸騰； 波長(zhǎng)1.00.72m：伸長(zhǎng)效應(yīng)，光周期效應(yīng)； 波長(zhǎng)0.720.61m：紅橙光，強(qiáng)光合作用； 波長(zhǎng)0.610.51m：綠光，弱光合、弱成形作用； 波長(zhǎng)0.510.40m：藍(lán)紫光，強(qiáng)光合、成形作用； 波長(zhǎng)0.400.32m：成形作用，果實(shí)著色； 波長(zhǎng)小于0.32m：對(duì)植物生長(zhǎng)有害，甚至能致其死亡； 昆蟲(chóng)的趨光性：昆蟲(chóng)的可見(jiàn)光范圍約0.250.7m 農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用：如覆蓋塑料薄膜；修枝整形；鋪反光膜等,農(nóng)田中光能分布,葉片對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收、反射和透射： 葉片對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收率約8090%，其余被反射、透射，其數(shù)值大小取決于葉片的傾斜角； 對(duì)不同波長(zhǎng)的太陽(yáng)輻射其吸收率等不同；,理想綠葉對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收狀況,農(nóng)田中光能分布,在一均勻冠層獲得的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度： RsR0e-Lk,實(shí)際上，由于植物葉片分布并不均勻，冠層下光照也是不均勻的，存在光斑和陰影，使得其光照分布復(fù)雜，同時(shí)，其光譜成分差別也