地表辐射平衡.ppt

第四章地表辐射平衡第一节到达地面的太阳辐射（1）无大气时，到达地面的天文辐射(2)影响太阳直接辐射的两个主要因子则：（b）太阳高度角愈小，太阳辐射穿过的大气层愈厚，如图所示。当太阳高度角最大时，通过大气层的射程为AO；当太阳高度角变小，光线沿CO方向斜射时，通过大气的射程为CO。显然，大气厚度CO＞AO，因此太阳辐射被减弱也较多，到达地面的直接辐射就较少。考虑到大气的透明度时，则：
(3)正午时太阳辐射随纬度的变化设I是单位时间内的太阳辐射能量，ds为dt时间内的辐射能，则地球表面得到的太阳辐射通量密度为：对一天可照时间积分，积分从日出-ω0到+ω0日落，得到太阳辐射日总量：(1)在春分点，δ=0，ω0=π/2，则：(3)在极地，φ=π/2，则：(a)在夏半年，太阳辐射总量在一相当宽的纬度带内发生变化甚小，在极地达到最大。这是由于在夏半球，日照时间随纬度增加而增长，从而使太阳辐射日总量随纬度增加而增大，补偿了因太阳高度随纬度增加而减小造成的太阳辐射日总量随纬度增加而减小的现象。

(b)在冬半年，日照时间随纬度增大而缩短，太阳高度角随纬度的增加亦减小，因此冬半年太阳辐射日总量随纬度的变化较大，南北梯度大。2.散射辐射太阳高度角增大时，到达近地面层的直接辐射增强，散射辐射也就相应地增强；相反，太阳高度角减小时，散射辐射也弱。大气透明度不好时，参与散射作用的质点增多，散射辐射增强；反之，减弱；云也能强烈地增大散射辐射。上图是在我国重庆观测到的晴天和阴天的散射辐射值。由图可见，阴天的散射辐射比晴天的大得多。
同直接辐射类似，散射辐射的变化也主要决定于太阳高度角的变化。一日内正午前后最强，一年内夏季最强。3.总辐射(b)有云天空总辐射的计算公式：(2)总辐射的日变化(3)世界总辐射的空间分布特点(4)我国总辐射的空间分布特点中国总辐射的年总量地理分布有以下几个特点：
(1)年总辐射量多在3768×l03-8374×l03千焦耳／米2之
间；
(2)因受季风和地形影响，总辐射等值线不呈东西带状
分布，东部平原区在3768×l03-5442.8×l03
千焦耳／米2之间，西部干旱地区在6280.2×l03
千焦耳／米2以上；
(3)青藏高原为中国总辐射量最多地区，达
6698.9×l03-192l×l03千焦耳／米2左右，是中国太
阳辐射能资源最丰富的地区；
(4)川黔一带多阴雨，年总辐射量最少，不足
3349×l03千焦耳／米2，是中国太阳辐射能最少的
地区；
(5)东北与华南虽然纬度相差25—30°，但年总辐射量
差别不大，为5024×l03千焦耳／米2左右。4.地面对太阳辐射的反射第二节地表辐射平衡影响有效辐射的主要因子有:地面温度，空气温度，空气湿和云况。还与地表面的性质有关，平滑地表面的有效辐射比粗糙地表面有有效辐幅射小；有植物覆盖时的有效辐射比裸地时的有效辐射小。

有效辐射的日变化:其日变化具有与温度日变化相似的特征。在白天，由于低层大气中垂直温度梯度增大，所以有效辐射值也增大，中午12-14时达最大；而在夜旬由于地面辐射冷却的缘故，有效辐射值也逐渐减小，在清晨达到最小。当天空有云时，可以破坏有效辐射的变化规律。有效福射的年变化:有效福射的年变化也与气温的年变化相似，夏季最大．冬季最小。但由于水汽和云的影响使有效辐射的最大值不一定出现在盛夏。我国秦岭、淮河以南地区有效辐射秋季最大，春季最小；华北、东北等地区有效辐射则春季最大，夏季最小，这是由于水汽和云况的影响。

3.地面辐射平衡:某段时间内，单位面积地表所吸收的太阳总辐射与它的有效辐射之差为地面辐射平衡或地面辐射差额或地面净辐射量。
则单位面积在单位时间内的辐射平衡R方程可写为：
R=(S+D)(1-α)-F0
其中S、D、F0分别为直接辐射、散射辐射和有效辐射，α为反射率。地面辐射能量的收支，决定于地面的辐射差额。当Rg>0时，即地面所吸收的太阳辐射大于地面的有效辐射，地面将有热量的积累；当Rg<0时，则地面因辐射而有热量的亏损。

影响地面辐射差额的因子:影响地面辐射差额的因子很多，除了总辐射和有效辐射的因子外，还应考虑地面反射率的影响。反射率是由不同的地面性质决定的，所以不同的地理环境、不同的气候条件下，地面辐射差额值有显著的差异。

地面辐射差额的日变化:一般夜间为负，白天为正。由负值转到正值的时刻一般在日出后1h，由正值转到负值的时刻一般在日落前1-1.5h。地面辐射差额的年变化:引起年变化的原因是太阳高度的年变化、地表状况反射状况的变化、各雨带的季节性变化。在一年中，一般夏季辐射差额为正，冬季为负值。通常最大值在夏季，受雨季的影响，地面辐射差额的最大值可能出现在雨季的前后；最小值在冬季。不同纬度上，地面辐射差额年变化不同，在23.5SN纬度之间，地面辐射差额的