地面辐射与大气辐射
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地面和大气的辐射汇总
“太阳暖大地” “大气还大地” “大地暖大气”
大气温室效应和阳伞效应：
温室效应：大气中各种微尘和二氧化碳成分的存
在，犹如温室覆盖的玻璃一样，阻挡了地面向外的辐 射，增强大气逆辐射，对地面有保温和增温作用，这 种现象称为大气温室效应。
阳伞效应：大气中微尘和二氧化碳的增加，犹如
在阳光下撑了一把伞，减弱了到达地面的太阳辐射，
第二节
地面和大气的辐射
2019/2/15
1
太阳辐射虽然是地球上的主要能源，但因为大气本 身对太阳辐射直接吸收很少，而水、陆、植被等地球表
面(又称下垫面)却能大量吸收太阳辐射，并经转化供给
大气，从这个意义来说，下垫面是大气的直接能源。为 此，在研究大气的热状况时，必须了解地面和大气之间 交换热量的方式及地—气系统的辐射差额。
2019/2/15 10
项目 辐射类型
长波辐射 漫射辐射
太阳辐射 平行辐射
大气本身的长波辐射
散射作用
考虑
不考虑
不考虑
考虑
2019/2/15
11
1.4 大气逆辐射和地面有效辐射
1.4.1 大气逆辐射和大气保温效应
大气逆辐射：大气辐射中指向地面的那一部分称大 气逆辐射。
地面辐射是向上的；
大气辐射既有向上的，也有向下的。
2019/2/15
2
一、地面、大气的辐射和地面有效辐射
1.1 地面辐射、大气辐射 地面辐射：地面吸收太阳辐射后(45%反射掉)转变为 热能后，使地面增温，然后日夜不停的向外放射辐射， 这就是地面辐射。 宇宙中的任何物质，只要它的温度高于绝对零度时 都能放射能量。
大气辐射：大气对太阳辐射的吸收很少(24%)但能强 烈的吸收地面的辐射，大气主要靠吸收地面辐射后升温， 它也日夜不停的向外放出辐射，叫大气辐射。
地面和大气的辐射
§2.2 地面辐射与大气辐射
一、地面、大气的辐射和地面有效辐射 二、地面及地气系统辐射差额
1
下垫面——大气的直接热源
大气吸收太阳直接辐射很少，下垫面（水、 陆、植被等地球表面）却能大量吸收太阳 辐射，并供给大气。
在研究大气热状况时，须了解地面和大气 之间交换热量的方式及地-气系统的辐射差 额。
4
长波辐射
当地面温度为15C时，根据维恩定理：
定义：地表面的实际平均温度约为300K,对流层大
气的平均温度约为250K。在这样的温度条件下,地面 和大气的辐射能主要集中在3—120微米的波长范围内 ,均为肉眼所不能看见的红外辐射。
这比太阳辐射的波长(0.15—4微米)要长得多。因 此,气象学上把地面和大气的辐射称为长波辐射。
夜晚： T=-183℃
17
2.地面有效辐射
地面放射的辐射（Eg）与地面吸收的大气逆辐射 （δEa）之差，称为地面有效辐射。以F0表示，则
F0=Eg-δEa 影响有效辐射的主要因子有：地面温度，空气温度，空 气湿度和云况。
18
有效辐射的时间变化
有效辐射具有明显的日变化和年变化。其日变化具有与温度 日变化相似的特征。
2
一、地面、大气的辐射和地面有效辐射
大气对太阳短波辐射吸收很少，但对地面的长波辐射却 能强烈吸收。
通过长波辐射，地—气之间，以及大气中气—气之间， 相互交换热量，并也将热量向宇宙空间散发。
3
（一）地面和大气辐射的表示
地面和大气不是绝对黑体 Eg=δσT4 （地面的辐射能力），δ地面相对辐射率 Ea=δ′σT4 (大气的辐射能力)，δ′大气相对辐射率
10
大气窗口主要有：
8～14μm，即远红外波段。 主要来自物体热辐射的能量，适于夜间成像，测量
一、地面、大气的辐射和地面有效辐射 二、地面及地气系统辐射差额
1
下垫面——大气的直接热源
大气吸收太阳直接辐射很少，下垫面（水、 陆、植被等地球表面）却能大量吸收太阳 辐射，并供给大气。
在研究大气热状况时，须了解地面和大气 之间交换热量的方式及地-气系统的辐射差 额。
4
长波辐射
当地面温度为15C时，根据维恩定理：
定义：地表面的实际平均温度约为300K,对流层大
气的平均温度约为250K。在这样的温度条件下,地面 和大气的辐射能主要集中在3—120微米的波长范围内 ,均为肉眼所不能看见的红外辐射。
这比太阳辐射的波长(0.15—4微米)要长得多。因 此,气象学上把地面和大气的辐射称为长波辐射。
夜晚： T=-183℃
17
2.地面有效辐射
地面放射的辐射（Eg）与地面吸收的大气逆辐射 （δEa）之差，称为地面有效辐射。以F0表示，则
F0=Eg-δEa 影响有效辐射的主要因子有：地面温度，空气温度，空 气湿度和云况。
18
有效辐射的时间变化
有效辐射具有明显的日变化和年变化。其日变化具有与温度 日变化相似的特征。
2
一、地面、大气的辐射和地面有效辐射
大气对太阳短波辐射吸收很少，但对地面的长波辐射却 能强烈吸收。
通过长波辐射，地—气之间，以及大气中气—气之间， 相互交换热量，并也将热量向宇宙空间散发。
3
（一）地面和大气辐射的表示
地面和大气不是绝对黑体 Eg=δσT4 （地面的辐射能力），δ地面相对辐射率 Ea=δ′σT4 (大气的辐射能力)，δ′大气相对辐射率
10
大气窗口主要有：
8～14μm，即远红外波段。 主要来自物体热辐射的能量，适于夜间成像，测量
第二章 地面和大气辐射
大气对地面长波辐射的选择性，如图： 大气窗：8-12 μm，20%的能量头过大气窗
（3）.影响大气辐射强弱的因子
大气温度 大气中的成分
Li= εσTa4
3 、大气逆辐射和地面有效辐射(Ln)
大气逆辐射 大气辐射指向地面的部分 大气的保温效应： 定义：把大气易让太阳短波辐射进入地面，而不易让地面 长波辐射逸出大气，并且又以大气逆辐射的方式返还给地 面一部分辐射能，从而使地面温度有所升高的效应。 意义：使地面平均温度提高了38度，若无大气，地面平均 温度为零下23度 地面有效辐射 地面发射的辐射与地面吸收的大气逆辐射之差,表示地面的长 波辐射支出量 影响因子 地面温度 、空气温度、空气湿度、云况、风力、海拔、地面状况和植
一、地球辐射
1、地面辐射 2、大气辐射 3、大气逆辐射和地面有效辐射
1、地面辐射 Lo （long-wave radiation-up) 定义：地球表面按其本身温度不断向外发射长 波辐射称地面辐射,属长波辐射。 波长：3-80μm, 最大辐射能所对应的波长为 10 μm
影响地面辐射能力的因子
8、影响地面净辐射的因子是什么？地面净辐射随纬度和时间的变化规律。
三、辐射与农业
太阳辐射对植物的作用： ● 光合效应（ 0.38~0.71um，光合有效辐射） ● 热效应（ 0.38~0.71um ，0.71~4.0um） ● 光的形态效应(0.38~0.71um,0.29~0.38um) 光还在相当程度上影响植物的地理分布。
光对植物影响的主要方式
光主要从三个方面对植物产生影响： ● 光长，即光照时间的长短。 ● 光强，即光照的强弱。 ● 光质，即光谱组成的不同。
第一节和第二节 复习题
（3）.影响大气辐射强弱的因子
大气温度 大气中的成分
Li= εσTa4
3 、大气逆辐射和地面有效辐射(Ln)
大气逆辐射 大气辐射指向地面的部分 大气的保温效应： 定义：把大气易让太阳短波辐射进入地面，而不易让地面 长波辐射逸出大气，并且又以大气逆辐射的方式返还给地 面一部分辐射能，从而使地面温度有所升高的效应。 意义：使地面平均温度提高了38度，若无大气，地面平均 温度为零下23度 地面有效辐射 地面发射的辐射与地面吸收的大气逆辐射之差,表示地面的长 波辐射支出量 影响因子 地面温度 、空气温度、空气湿度、云况、风力、海拔、地面状况和植
一、地球辐射
1、地面辐射 2、大气辐射 3、大气逆辐射和地面有效辐射
1、地面辐射 Lo （long-wave radiation-up) 定义：地球表面按其本身温度不断向外发射长 波辐射称地面辐射,属长波辐射。 波长：3-80μm, 最大辐射能所对应的波长为 10 μm
影响地面辐射能力的因子
8、影响地面净辐射的因子是什么？地面净辐射随纬度和时间的变化规律。
三、辐射与农业
太阳辐射对植物的作用： ● 光合效应（ 0.38~0.71um，光合有效辐射） ● 热效应（ 0.38~0.71um ，0.71~4.0um） ● 光的形态效应(0.38~0.71um,0.29~0.38um) 光还在相当程度上影响植物的地理分布。
光对植物影响的主要方式
光主要从三个方面对植物产生影响： ● 光长，即光照时间的长短。 ● 光强，即光照的强弱。 ● 光质，即光谱组成的不同。
第一节和第二节 复习题
地面和大气的辐射
第二章 大气的热能和温度
第二节 地面和大气的辐射
一 地面、大气的辐射和地面有效辐射 （一）地面和大气辐射的表示 1地面长波辐射
根据斯蒂芬-波耳兹曼定律, 地面放射辐射能力： Eg =δσT4 =0.9×5.67×10-8×（288）4
= 346.7W/m2 比辐射率δ=0.9， 斯蒂芬-波耳兹曼常数σ=5.67×10-8W/(m2·K4)， 地面平均温度t=15℃
所以我们把地面和大气的辐射称为长波辐射。
自然地理学（ⅡＡ）
第二章 大气的热能和温度
二 地面和大气长波辐射的特点
1 大气对长波辐射的吸收具有选择性 水汽、液态水、 CO2、 O3 。水汽对长波辐射的吸收
最为显著，除8—12μm波段的辐射外，其它波段都能 吸收。并以6μm附近和24μm以上波段的吸收能力最 强。液态水对长波辐射的吸收性质与水汽相仿，只是作 用更强一些。
自然地理学（ⅡＡ）
第二章 大气的热能和温度
二 地面及地气系统的辐射差额
（一）地面辐射差额 2 地面辐射差额变化规律 (2)年变化
辐射差额的年振幅随地理纬度的增加而增大。对同一地理 纬度来说，陆地的年振幅大于海洋。全球各纬度绝大部分地区 地面辐射差额的年平均值都是正值，只有在高纬度和某些高山 终年积雪区才是负值。
自然地理学（ⅡＡ）
第二章 大气的热能和温度
（三）大气逆辐射和地面有效辐射 1、大气逆辐射和大气保温效应
大气长波辐射指向地面的部分称为大气逆辐射。大气 逆辐射使地面因放射辐射而损耗的能量得到一定的补偿， 由此可看出大气对地面有一种保暖作用，这种作用称为 大气的保温效应。
据计算，如果没有大气，近地面的平均温度应为23℃，但实际上近地面的平均温度是15℃，也就是说大 气的存在使近地面的温度提高了38℃。
第二节 地面和大气的辐射
一 地面、大气的辐射和地面有效辐射 （一）地面和大气辐射的表示 1地面长波辐射
根据斯蒂芬-波耳兹曼定律, 地面放射辐射能力： Eg =δσT4 =0.9×5.67×10-8×（288）4
= 346.7W/m2 比辐射率δ=0.9， 斯蒂芬-波耳兹曼常数σ=5.67×10-8W/(m2·K4)， 地面平均温度t=15℃
所以我们把地面和大气的辐射称为长波辐射。
自然地理学（ⅡＡ）
第二章 大气的热能和温度
二 地面和大气长波辐射的特点
1 大气对长波辐射的吸收具有选择性 水汽、液态水、 CO2、 O3 。水汽对长波辐射的吸收
最为显著，除8—12μm波段的辐射外，其它波段都能 吸收。并以6μm附近和24μm以上波段的吸收能力最 强。液态水对长波辐射的吸收性质与水汽相仿，只是作 用更强一些。
自然地理学（ⅡＡ）
第二章 大气的热能和温度
二 地面及地气系统的辐射差额
（一）地面辐射差额 2 地面辐射差额变化规律 (2)年变化
辐射差额的年振幅随地理纬度的增加而增大。对同一地理 纬度来说，陆地的年振幅大于海洋。全球各纬度绝大部分地区 地面辐射差额的年平均值都是正值，只有在高纬度和某些高山 终年积雪区才是负值。
自然地理学（ⅡＡ）
第二章 大气的热能和温度
（三）大气逆辐射和地面有效辐射 1、大气逆辐射和大气保温效应
大气长波辐射指向地面的部分称为大气逆辐射。大气 逆辐射使地面因放射辐射而损耗的能量得到一定的补偿， 由此可看出大气对地面有一种保暖作用，这种作用称为 大气的保温效应。
据计算，如果没有大气，近地面的平均温度应为23℃，但实际上近地面的平均温度是15℃，也就是说大 气的存在使近地面的温度提高了38℃。
第二节 地面和大气的辐射
地面有效辐射
） 定义： 地面放射辐射（ ） 同时又吸收大气逆辐射（ 定义： 地面放射辐射（Eg），同时又吸收大气逆辐射（δEa），二 者的差值称为地面的有效辐射（ ）。即 者的差值称为地面的有效辐射（F0 ）。即F0 = Eg - δEa ， 取值： 通常情况下，地面温度高于大气温度，相应的Eg>δEa，即 取值： 通常情况下，地面温度高于大气温度，相应的 F0 >0。这意味着地面通过长波辐射和吸收，经常失去热量。 。这意味着地面通过长波辐射和吸收，经常失去热量。 影响因素： 地面温度、 影响因素：——地面温度、空气湿度、空气温度和云的状况 地面温度 空气湿度、
大气
直 接 辐 射 Q 散 射 辐 射 q 地 面 辐 射 Eg 大 气 逆 辐 射 δEa
地面（反率为 ） 地面（反射率为a）
Rg=(Q+q)(1-a) + δEa- Eg 又：F0 = Eg - δEa 所以： 所以：Rg=(Q+q)(1-a) - F0
日变化
白天Rg>0，太阳辐射起主导作用， Rg的变化与直接辐射变化趋势大体一致。 白天Rg>0，太阳辐射起主导作用，故Rg的变化与直接辐射变化趋势大体一致。 Rg>0 的变化与直接辐射变化趋势大体一致 夜间F0逐渐增大，太阳辐射消失，故Rg<0。 夜间 逐渐增大，太阳辐射消失， Rg<0。 故Rg由正值转为负值和由负值转为正值的时间分别出现在日落后和日出前一个小时。 Rg由正值转为负值和由负值转为正值的时间分别出现在日落后和日出前一个小时。 由正值转为负值和由负值转为正值的时间分别出现在日落后和日出前一个小时 Rg的日变化曲线对正午不对称。 Rg的日变化曲线对正午不对称。 的日变化曲线对正午不对称
第二节 地面和大气的辐射
地面平均温度约为300K，对流层大气的平均温度约为250K，其热辐射中95%以上的能量集中在3～120微米的波长范围内（属于红外辐射）。其辐射能量最大段波长在10～15微米范围内，所以我们把地面和大气的辐射称为长波辐射。
（二）地面和大气长波辐射的特点
1、大气对长波辐射的吸收
（1）大气对长波辐射的吸收非常强烈。
液态水对长波辐射的吸收性质与水汽相仿，厚度大的云层表面可当作黑体表面。
二氧化碳：
有两个吸收带，中心分别位于4.3微米和14.7微米。
2、大气中长波辐射的特点
（1）地面和大气辐射是漫射辐射。
（2）考虑长波辐射在大气中的传播时，不仅要考虑大气对长波辐射的吸收，还要考虑大气本身的长波辐射。
（3）长波辐射在大气中传播时，可以不考虑散射作用。
这个波段的辐射，正好位于地面辐射能力最强处，地面辐射有20%的能量透过这一窗口射向宇宙空间。
在这一窗口中9.6微米附近有一狭窄的臭氧吸收带，对于地面放射的14微米以上的远红外辐射，几乎能全部吸收，此带可以看成近于黑体。
水汽对长波辐射的吸收最显著。
除了8～12微米波段的辐射外，其它波段都能吸收，以6微米附近和24微米以上波段的吸收能力最强。
（2能力，T表示地面和大气的温度，
分别称为地面和大气的相对辐射率，又称比辐射率。
相对辐射率的大小为地面或大气的辐射能力与同一温度下黑体辐射能力的比值，在数值上等于吸收率。
如果地面温度为15℃，则可算得
当地面温度为15℃时，根据维恩定律，可算得
即该温度下地面最强的辐射能位于波长10微米左右的光谱范围内。
（3）地面反射率
3、地面辐射差额的日变化和年变化
（1）日变化：
夜间为负，白天为正。
（二）地面和大气长波辐射的特点
1、大气对长波辐射的吸收
（1）大气对长波辐射的吸收非常强烈。
液态水对长波辐射的吸收性质与水汽相仿，厚度大的云层表面可当作黑体表面。
二氧化碳：
有两个吸收带，中心分别位于4.3微米和14.7微米。
2、大气中长波辐射的特点
（1）地面和大气辐射是漫射辐射。
（2）考虑长波辐射在大气中的传播时，不仅要考虑大气对长波辐射的吸收，还要考虑大气本身的长波辐射。
（3）长波辐射在大气中传播时，可以不考虑散射作用。
这个波段的辐射，正好位于地面辐射能力最强处，地面辐射有20%的能量透过这一窗口射向宇宙空间。
在这一窗口中9.6微米附近有一狭窄的臭氧吸收带，对于地面放射的14微米以上的远红外辐射，几乎能全部吸收，此带可以看成近于黑体。
水汽对长波辐射的吸收最显著。
除了8～12微米波段的辐射外，其它波段都能吸收，以6微米附近和24微米以上波段的吸收能力最强。
（2能力，T表示地面和大气的温度，
分别称为地面和大气的相对辐射率，又称比辐射率。
相对辐射率的大小为地面或大气的辐射能力与同一温度下黑体辐射能力的比值，在数值上等于吸收率。
如果地面温度为15℃，则可算得
当地面温度为15℃时，根据维恩定律，可算得
即该温度下地面最强的辐射能位于波长10微米左右的光谱范围内。
（3）地面反射率
3、地面辐射差额的日变化和年变化
（1）日变化：
夜间为负，白天为正。
第二课时 地面辐射与大气辐射、影响地面辐射的因素
月球
大气 上界
白天，由于没有大气对太 夜间由于没有大气的保温 阳辐射的削弱作用，月面 效应，月球表面辐射强烈， 温度升得很高，气温很高 月面温度骤降，气温很低 地球
1
（二）地面辐射和大气辐射
玻 璃 温 室 效 应
思考：
为什么玻璃温室会有保温效应？
（三）影响地面辐射的主要因素
1、纬度因素——太阳高度大小
3、深秋至第二年早春季节，霜冻为什 么 多 出 现 在 晴 朗 的 夜 里？
大气逆辐射作用弱
大气的热力作用对地球生态系统的重要性：
1、大气的热力作用，减少了气温日较差 2、大气的保温效应，形成了适宜生命的温度条件
仅从大气的热力作用，说明为什么地球表面温 度的昼夜变化不像月球那样明显？
夜间，地面辐 射绝大部分热 白天，大气削弱了到 量又被大气逆 达地面的太阳辐射， 辐射还给地面， 气温不会太高 使气温不致降 得过低
射向宇宙空间
大 气 辐 射
射向宇宙空 间 大气上界
地
面 吸
大气吸收
大 气 吸 收
收
大气逆辐射
地面增温
地面 “大地暖大气”
“太阳暖大地” “大气还大地”
运用所学知识，解释下列现象？
1、分析为什么多云的夜晚比晴朗的夜晚 温暖一些？
云层增强大气逆辐射作用
2、我国北方在冬季为什么用烟雾笼罩大白菜？
烟雾增强了大气逆辐射作用
3、某地昨天为晴朗的天气，今天为多云的天气，仅从 大气的热力作用分析，哪一个气温日较差小？为什么？
（今天. 多云天气，白天大气对太阳辐射的削弱 作用强，气温不会太高; 夜晚，大气逆辐射作用 强，气温不会太低） 4、我国漠河冬季气温比拉萨低，但夏季气温比拉萨高， 有关形成的原因的叙述，正确的是( D ) ①冬季，漠河日照短，太阳辐射弱，冬季风影响 ②夏季，漠河太阳辐射时间长，获热量增多 ③青藏高原海拔高，空气稀薄，吸收的太阳辐射少，故气 温低 ④青藏高原海拔高，空气稀薄，吸收保存地面辐射的能力 差，夏季气温低 A①② B②③ C②④ D①④
大气 上界
白天，由于没有大气对太 夜间由于没有大气的保温 阳辐射的削弱作用，月面 效应，月球表面辐射强烈， 温度升得很高，气温很高 月面温度骤降，气温很低 地球
1
（二）地面辐射和大气辐射
玻 璃 温 室 效 应
思考：
为什么玻璃温室会有保温效应？
（三）影响地面辐射的主要因素
1、纬度因素——太阳高度大小
3、深秋至第二年早春季节，霜冻为什 么 多 出 现 在 晴 朗 的 夜 里？
大气逆辐射作用弱
大气的热力作用对地球生态系统的重要性：
1、大气的热力作用，减少了气温日较差 2、大气的保温效应，形成了适宜生命的温度条件
仅从大气的热力作用，说明为什么地球表面温 度的昼夜变化不像月球那样明显？
夜间，地面辐 射绝大部分热 白天，大气削弱了到 量又被大气逆 达地面的太阳辐射， 辐射还给地面， 气温不会太高 使气温不致降 得过低
射向宇宙空间
大 气 辐 射
射向宇宙空 间 大气上界
地
面 吸
大气吸收
大 气 吸 收
收
大气逆辐射
地面增温
地面 “大地暖大气”
“太阳暖大地” “大气还大地”
运用所学知识，解释下列现象？
1、分析为什么多云的夜晚比晴朗的夜晚 温暖一些？
云层增强大气逆辐射作用
2、我国北方在冬季为什么用烟雾笼罩大白菜？
烟雾增强了大气逆辐射作用
3、某地昨天为晴朗的天气，今天为多云的天气，仅从 大气的热力作用分析，哪一个气温日较差小？为什么？
（今天. 多云天气，白天大气对太阳辐射的削弱 作用强，气温不会太高; 夜晚，大气逆辐射作用 强，气温不会太低） 4、我国漠河冬季气温比拉萨低，但夏季气温比拉萨高， 有关形成的原因的叙述，正确的是( D ) ①冬季，漠河日照短，太阳辐射弱，冬季风影响 ②夏季，漠河太阳辐射时间长，获热量增多 ③青藏高原海拔高，空气稀薄，吸收的太阳辐射少，故气 温低 ④青藏高原海拔高，空气稀薄，吸收保存地面辐射的能力 差，夏季气温低 A①② B②③ C②④ D①④
地面辐射和大气辐射
物体的温度越高，辐射的最大能量部分的波长愈短； 物体温度愈低，辐射的最大能量部分的波长愈长。
太阳辐射 地面辐射
短波辐射
长波辐射
大气辐射
太 阳 辐 射 地
射向宇宙空 间
大气吸收
面
吸 收
大 气 辐 射 大气逆辐射 地面
大气上界
大 气 吸 收
地面增温
“太阳暖大地” “大气还大地” “大地暖大气”
注意：
★太阳辐射是地球的能量源泉； ★地面辐射是对流层大气的主要直接热源； ★大气逆辐射对地面起保温作用，云层越 厚，尘埃越多，大气逆辐射越强。
探究一：在晚秋和寒冬季节，霜冻为什么 多出现在晴朗的夜晚？
深秋的夜晚
哈啾 ，咯吱 咯吱，骨头都 快冻散架了。
云兄弟，深秋夜晚 的你犹如冬日的阳 光温暖着我。
探究一：在晚秋和寒冬季节，霜冻为什么 多出现在晴朗的夜晚？
答：因为晴朗的夜晚大气中的水汽含量少，云量 少，因而对地面长波辐射的吸收能力就弱，进而 导致大气逆辐射弱，对地面的保温作用就弱，所 以容易出现霜冻。
探究二： 在寒冬，为什么人造烟幕能起 到防御霜冻的作用？
探究二： 在寒冬，为什么人造烟幕能起 到防御霜冻的作用？
答：人造烟幕能增强大气逆辐射，减少夜晚地 面辐射损失的热量，对地面起到保温作用，所 以可防御霜冻。
上图中A、B、C三个箭头所表示的辐射 依次是 （ ） A.大气逆辐射、地面辐射、太阳辐射 B.太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射 C.地面辐射、大气逆辐射、太阳辐射 D.太阳辐射、大气逆辐射、地面辐射
B
8、图中，昼夜温差最小的是 （
）
5．下列四幅图是纬度相同的四地，昼夜温差最小的是(
)
解析：选D。海洋温差小于陆地，阴天的海洋温差小于晴天海洋。
地面辐射和大气辐射及影响因素
地面得到 多
探究：a地区，在A或 B两种照射下，哪种 情况下得到的太阳辐 射比较多？
三、影响地面辐射的主要因素
1、纬度因素（太阳高度）
纬度低
年平均正午太阳高度 大 .
2、下垫面因素
下垫面状 况不同
吸收和反射的太阳 辐射比例不同
经过大气的路径 短 . 光热愈 集中 .
地面得到 多
地面温度不同
使各地地面辐射 的变化不完全与 纬度的变化一致
A、气温低 B、空气稀薄 C、到达地面的太阳辐射少 D、到达的地面辐射少
3、随着矿物能源的大量消耗，大气中二氧化碳不 断增多。充分利用太阳能，降低二氧化碳排放， 是工农业持续发展的重要途径。
（1）二氧化碳是一种温室气体。二氧化碳增多， 是如何加强大气“温室效应”的？
①更多地吸收了地面长波辐射，提高了大气温度； ②增强了大气逆辐射，补偿了地面损失的热量。
3、其它因素
气象因素影响最大，如年日照时数、天气情况
总结
大气的热力作用
大气对太阳辐射的削弱作用 大气的对地面的保温效应
吸收作用
反射作用
削弱作用
散射作用
保温效应
直接
太阳辐射 热源 地面 大气逆辐射 大气
宇 宙 空
直接 间
地面辐射
热源
巩固练习 1、下图温差最小的是：D
2、同一经纬度“高处不胜寒”的原因是：C
• 利用“温室效应”原理，我国北方地区冬季采用 大棚技术种植蔬菜、花卉等作物。
（2）分别说明大棚技术对农业生产光、热、水条 件的有利影响。
①使冬季的太阳光照得以充分利用 ②提高了大棚内的温度，使作物在冬季也可种植
（可以减轻冻害，提高农业生产抗灾能力）
③有利于保持、调节大棚内空气和土壤的水分
地面幅射与大气幅射
地面辐射和大气辐射一、地面辐射地球表面的平均温度约300K左右，地面日夜不停地放射辐射，称地面辐射，以E e表示，其辐射波长为3～80μm，放射能力最强的波长为10μm。
地面辐射的波长全部在红外光区，因此，地面辐射又称为地面长波辐射和红外热辐射。
地面辐射的结果：地面长波辐射通过大气层时，大气中的水汽、二氧化碳和水滴等吸收了绝大部分的地面辐射能，其中尤以水汽的吸收能力最强，据统计地面辐射的能量93％被大气所吸收，仅有7％的能量散失在大气层之外，而大气对太阳辐射的吸收仅为大气上界的6％，可见大气能量主要直接来自地面，而不是来自太阳，所以说地面辐射是低层大气的主要热源。
二、大气辐射大气在吸收地面辐射后，其温度升高，平均温度约为200K左右，大气亦日夜不停地向外放射辐射，称大气辐射。
其辐射波长范围为7~120µm，最大放射能力的波长为15µm，其辐射波长也全部在红外光区，所以大气辐射也称为大气长波辐射。
三、大气逆辐射大气辐射是向四面八方射出的，其中投向地面的那一部分大气辐射因与地面辐射方向相反，称为大气逆辐射。
白天云天气温比晴天低;夜里云天气温比晴天高:白天多云，云层对太阳辐射的反射作用增强，到达地面的太阳辐射少，所以地面温度比晴天低;夜间多云，由于云层吸收地面长波辐射并使大气逆辐射作用增强，补偿了地面辐射散失的热量，所以地面温度比晴天高。
在晚秋和寒冬，霜冻多出现在晴天的夜晚:晴朗的夜晚，天空没有云，大气逆辐射弱，地面辐射的热量散失大，这样的夜晚地面气温很低，容易出现霜冻。
寒冬里人造烟幕能起到防霜冻作用，人造烟幕中含有大量的二氧化碳、水汽、尘埃，能强烈地吸收地面辐射，从而增强大气逆辐射，减少夜晚地面辐射损失的热量，对地面起到保温的作用，所以可以预防霜冻。
四、地面有效辐射是指地面辐射与地面吸收的大气逆辐射之差。
地面有效辐射的强弱随地面温度、空气温度、空气湿度及云况而变化。
(1)根据辐射强度的关系，地面温度增高时，地面辐射增强，如其它条件(温度、云况等)不变，则地面有效辐射增大。
地面和大气辐射
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地面辐射差额各分量的日变化
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上海7月份晴天辐射差额的日变化
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辐射差额的年变化——赣州-北京-敦煌
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➢ 地面辐射差额空间分布： 年总量海洋大于陆地； 整个洋面和大陆，年总量为正； 极地附近，总量为负； 南半球、海洋上更倾向带状分布； 在低纬地区中，沙漠、干旱地区，季风区为低值区。
大气的保温效应(花房效应/温室效应):由于大气逆 辐射的存在，使地面实际损失的能量比它以长波辐射 的能量要少一些，这种作用称为大气的保温效应。
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大气对地面的保温作用
太
阳
辐
射
地
大气吸收
大 气
面
辐
吸
射
射向宇宙空 间
大气上界
大 气 吸 收
收
地面增温
射向地面 地面
“太阳暖大地” “大气还大地” “大地暖大气”
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年平均地表净太阳辐射
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年平均地表净长波辐射
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年平均地表净辐射（辐射差额）
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二、地面及地-气系统的辐射差额
2.2 大气的辐射差额
➢ 定义：大气得到的辐射能与大气失去的能量之差。
得：大气直接吸收的太阳辐射+地面辐射 (qa Eg )
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3
1.2 地面和大气辐射的表示
➢ 近似把地面和大气的辐射看成灰体辐射； ➢ 根据斯蒂芬-波耳兹曼定律，辐射通量密度：
式中，
地面辐射和大气辐射
地面增温
能量射向地面， 能量射向地面，可以被地面 重新吸收。 重新吸收。称为大气逆辐射
问题1：对流层大气在削弱短波辐射（ 问题 ：对流层大气在削弱短波辐射（太阳 辐射）和长波辐射（地面辐射）时的差异。 辐射）和长波辐射（地面辐射）时的差异。 二氧化碳和水汽强烈吸收长波辐射， 二氧化碳和水汽强烈吸收长波辐射，地面的长波 辐射绝大部分被对流层大气（二氧化碳和水汽） 辐射绝大部分被对流层大气（二氧化碳和水汽） 吸收。 吸收。 例题：同一经纬度“高处不胜寒” 例题：同一经纬度“高处不胜寒”的原因是 A、气温低 、 B、空气稀薄 、 C、到达地面的太阳辐射少 、 D、到达的地面辐射少 、
探究3 探究3：大气对地面的保温作用 ——地面辐射和大气辐射 ——地面辐射和大气辐射
太 阳 辐 射 地 面 吸 收
射向宇宙空间 射向宇宙空间 大气削弱
大 气 辐 射
大气上界
大温 气度 吸升 收高 “大地暖大气” 大地暖大气” 大地暖大气
“太阳暖大地” “大气还大地” 太阳暖大地” 大气还大地” 太阳暖大地 地面 大气还大地
问题2：深秋至第二年早春季节， 问题 ：深秋至第二年早春季节，霜冻为什么 多出现在晴朗的夜晚？ 多出现在晴朗的夜晚？ 晴朗的夜晚，大气逆辐射弱， 晴朗的夜晚，大气逆辐射弱，还给地 面的热量少，所以地面气温很低， 面的热量少，所以地面气温很低，易出 现霜冻。 现霜冻。
问题3：每年秋冬季节， 问题 ：每年秋冬季节，我国北方地区的农 民常用人造烟幕的办法， 民常用人造烟幕的办法，使地里蔬菜免遭冻 其原理是什么？ 害，其原理是什么？人造烟幕的主要成分是 CO2 等。
探究4、影响地面辐射的主要因素
1、纬度因素
问题1 为什么人们在正午前后看太阳时总是特别刺眼， 问题1：为什么人们在正午前后看太阳时总是特别刺眼， 而在旭日东升或夕阳西下时看太阳就不怎么刺眼？ 而在旭日东升或夕阳西下时看太阳就不怎么刺眼？
地面辐射与大气辐射
大气辐射的调控：利用温室效应原理，通过建筑设计、材料选择等方式调控室内温度
调控与利用的结合：在城市规划、建筑设计等领域综合考虑地面辐射与大气辐射的影响，实现节能减排和舒适度的平衡
未来发展方向：研发新型材料和设备，提高调控效率，实现可持续发展
利用方式
地面辐射供暖：利用地面辐射产生的热量进行供暖，提高室内温度
城市热岛效应的调控：通过城市规划、绿化建设等措施，减少城市热岛效应，改善城市环境
医疗保健的利用：利用大气辐射的紫外线，进行杀菌消毒，提高医疗保健水平
能消耗，降低对环境的影响
汇报人：
测量方法：地面辐射的测量通常采用辐射计等仪器进行测量，可以获得较为准确的测量结果
地面辐射的来源
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
地球表面吸收大气辐射
地球表面吸收太阳辐射
地球表面吸收大气中的水汽和二氧化碳等气体辐射
地球表面吸收地下热能辐射
地面辐射的影响
地面辐射对气候的影响
地面辐射对人类生活的影响
地面辐射对环境的影响
地面辐射对生物的影响
定义与特点
大气辐射是指地球大气层中的气体分子和气溶胶粒子吸收和发射电磁辐射的能力
大气辐射的主要特点包括吸收、散射和反射太阳辐射，以及将能量以红外辐射的形式传递到地球表面
大气辐射对地球表面的能量平衡和气候变化具有重要影响
大气辐射的研究有助于了解气候变化、空气质量以及太阳辐射的传输和影响
调控农业气候：通过调控地面辐射与大气辐射，改善农业气候条件，提高农作物产量
能源利用：利用地面辐射与大气辐射的特性，开发新型能源，提高能源利用效率
大气辐射制冷：利用大气辐射的制冷效应，降低室内温度
调控与利用的实践案例
地面辐射与大气辐射课件
地面辐射的来源与影响
来源
主要来源于地球表面吸收的太阳辐射 能，以及地球内部的热能。
影响
地面辐射是地球表面热量交换的主要 方式，对气候变化、生态系统和人类 生活等方面都有重要影响。
地面辐射的测量与计算
测量
使用红外辐射计等仪器测量地面辐射的通量、光谱分布等参数。
计算
根据测量数据和相关公式，计算地面辐射的发射率、反射率 等参数，以及地面辐射通量等数值。
气象预测
气象服务
地面辐射与大气辐射的研究可以为气 象服务提供科学依据，如旅游气象服 务、农业气象服务等。
地面辐射与大气辐射的监测数据可以 用于气象预测，如短期天气预报、灾 害预警等。
在气候模型中的应用
01
02
03
气候模型验证
地面辐射与大气辐射的观 测数据可以用来验证气候 模型的准确性和可靠性。
气候变化模拟
对气候变化的影响
气候变化
辐射强迫
气候反馈
气候变化涉及到地球表面状况的长期 变化，包括气温、降水、风等气象要 素的变化以及冰川、植被等自然环境 的改变。
人类活动和自然因素引起的温室气体 排放、气溶胶污染等会改变大气中的 成分，进而改变太阳辐射和地面辐射 在大气中的传输和散射特性。这种改 变称为“辐射强迫”，它会导致气候 变化。
气候模型可以通过模拟地 面辐射与大气辐射的相互 作用，预测未来气候变化 的情况。
气候变化应对
气候模型可以为应对气候 变化提供科学依据，如制 定减排政策、适应气候变 化的措施等。
在环境保护中的应用
大气污染监测
地面辐射与大气辐射的监测数据 可以用于监测大气污染物的浓度
和分布情况。
环境影响评估
地面辐射与大气辐射的研究可以为 环境影响评估提供科学依据，如建 设项目对环境的影响评估、规划方 案的环境影响评估等。
地面辐射和大气辐射
2.读“大气的保温效应模式图”回答：
1)写出图中字母表示的辐射名称： A
D
E
F
2)参与B作用的主要物质是 、 和
。
到达地面的太阳辐射主要是 光。
3)大气的保温效应主要是通过 (字母)实现的，其最强的
时候出现在浓密低天云阴气雨，最弱的时候出现在空气透明度天好气的晴。朗
4)大气吸收地面辐射被称为温室气体的是
5.新疆地区为什么具有“早穿皮袄午穿纱”之说？
再见
回顾
反 射
D
E
太 阳
吸 收
A
辐 射
大气上界
地
B面
辐
大气
射
C 大气逆辐射
(2)下列自然现象是图中什么作用的结果 (填字母)
①白天多云时，气温比晴天低 D 。 ②夜间多云时，气温比晴天高 C 。 ③大气对地面的保温作用是通过 C 实现的。
夜
四种辐射的关系
（反射）、（ 散射 ）
3、A2更小的原因是
大气吸收有选择性，对太阳辐射中能量最强的可见光却吸
收的很少 。
4、C1表示（ 大气吸收地面辐射 ），C1>A2说明了 （ 地面是大气的主要热源 ）。
5、B1称为（大气逆辐射 ），有霜的夜（ 小 ）。
知识回顾
吸收 削弱作用 反射
散射
宇
太 太阳辐射 地 地面辐射 大 大气辐射 宙
A 太阳辐射
H
F
到 达
大气吸收太阳辐射
C
地
面
太 阳
B
辐 射
G
大 气 吸
收E
地 面 辐 射
D
地面辐射
大气逆辐射
短波辐射
长波辐射
大气对地面的保温作用
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3、为什么地球表面的昼夜温差远不如月球表 面大？ 由于月球表面不存在大气层，白天无法对太 阳辐射进行削弱，夜晚无法向月球表面补偿辐 射能量，从而减缓温度的低。 4、每年秋冬季节，我国北方地区的农民常用 人造烟幕的办法，使地里的蔬菜免受冻害，其 原理是什么？ 增加大气中的尘埃和水汽，从而增强大气逆 辐射对地面产生较强的保温作用
地面辐射和大气辐射
阅读教材P44-45，思考下列问题：
什么是地面辐射？
什么是大气辐射？ 什么是大气逆辐射？
大气的受热过程及 大气对地面的保温作用
太 阳 辐 射 太 阳 辐 射
射向宇宙空 间
射向宇宙空 间 大气上界 大气吸收 、 反射、 散射等削弱 作用
大 气 辐 射
射向地面
大 气 大气 增 吸收 温
地面增温Βιβλιοθήκη 地 面 “大地暖大气”“太阳暖大地” “大气还大地”
巩固提升
1、近地面大气主要的、直接的热源是( A A.地面辐射 B.太阳辐射 C.大气辐射 D.大气逆辐射 )
2、关于大气受热过程的说法正确的是（ ） A.地球大气能量根本的来源是太阳辐射 B.大气是获得地面反射来的能量而增温的 C.大气增温的热量直接来自太阳辐射 D.太阳辐射能在传播过程中，少部分到达地面