气候系统的能量平衡共98页文档
地-气能量平衡与全球气候变化
地-气能量平衡与全球气候变化摘要:地球表面与大气之间存在着各种形式的运动过程,太阳辐射是维持平衡的主要源泉,太阳辐射在到达地球以前要经过大气的削弱作用,最后吸收约太阳辐射的47%,天气和气候就决定于接受太阳辐射和散失热量之间的平衡, 气候系统能量收支的全球长期平均应该是平衡的。
因为驱动气候系统的所有能量均来自于太阳，能量平衡意味着进入的全球太阳辐射总量必须等于被反射的太阳辐射与气候系统射出的红外辐射之和。
全球辐射平衡的扰动被称为辐射强迫，它是由自然或人为因素引起的。
大气中的水蒸气、二氧化碳和其他微量气体，如甲烷、臭氧、氟利昂等，可以使太阳的短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收地球的长波辐射。
因此，这类气体有类似温室的效应，被称为“温室气体”。
温室气体吸收长波辐射并再反射回地球，从而减少向外层空间的能量净排放，其过量排放导致全球性的气候变化，给生态环境以及人类生存带来了极大的挑战。
关键词：能量平衡太阳辐射温室效应气候变化1引言地球的温度是由太阳辐射照到地球表面的速率和吸热后的地球将红外辐射线散发到空间的速率决定的。
从长期来看，地球从太阳吸收的能量必须同地球及大气层向外散发的辐射能相平衡。
太阳辐射被大气削弱后到达地面的辐射分为两部分：一是太阳直接投射到地面的部分，称为直接辐射；而是经过散射后到达地面的部分，称为散射辐射。
两者之间之和，即为总辐射。
投射到地面的太阳辐射一部分被地面吸收一部分被地面所反射。
地球表面的平均温度完全决定于辐射平衡。
由于人类活动导致的地气能量平衡系统的破坏，全球变暖已经成为不可逆转的趋势，而且将日趋严重。
正如美国著名的气候科学家杰里·马尔曼说，“确凿的证据是明摆着的。
”如果仅就人类自身目前的感受而言，气候变暖的感觉似乎并不坏：油价降下来了，天寒地冻的感觉没了……不过，科学家理性而严谨的分析会让你透过眼前的表象看得更远：在不太远的未来，人类将不得不承受气候变暖所带来的灾难性后果，比如说数十亿人缺水、南北两极冰盖将迅速消融，海平面升高将导致一些岛国的消失，暴雨、干旱、热浪等极端天气将频繁出现，生物链被打乱以及传染疾病肆虐等。
气候系统的能量平衡
正午太阳高度的纬度变化：
在春分、秋分，赤道最大，极地最小。 在夏半年，北回归线最大，由此向北、向南递减。 在冬半年，南回归线最大，由此向北、向南递减。
正午太阳高度的季节变化：
在赤道,夏至、冬至最小，春、秋分最大。 在赤道-北回归线，两次直射时最大，两次最小。 在北回归线，夏至最大，冬至最小。 在北极圈，夏至最大，但小于90°。
色辐射强度极大值所对应的波长与其绝对温度成反比，即
λmT=C
（2·13）
上式称维恩位移定律。如果波长以微米为单位，则常数
C=2896μm· K。于是（2·13）式为
λmT=2896μm·K
（2·14）
上式表明：物体的温度愈高，其单色辐射极大值所对应的波长
愈短；反之，物体的温度愈低，其辐射的波长则愈长。
I I0 cos( 23.5 ) D2
在赤道地区 （ φ =0），
I I0 cos
D2
太阳辐射强度在春秋分最大，冬、夏最小。
在极地（ φ =90 ），
I
I0 D2
sin
北极，太阳辐射强度夏至最大，冬至太阳辐射强度
为零（永夜）。
南极冬至最大，夏至为永夜。
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ds I 0 (sin sin cos cos cos)dt
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④静力属性： 包括大气和海水的密度和压强、大气的
组成成分、大洋盐度及气候系统的几何边 界和物理常数等。
这四种属性在一定的外因条件下，通过 气候系统内部的物理过程、化学过程和生 物过程而相互作用，并在不同时间尺度内 变化，形成不同时期的气候特征。
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③水分属性：
☆辐射强度 I：单位时间内，通过垂直于 选定方向上的单位面积（对球面坐标系，即单 位立体角）的辐射能，称为辐射强度（I）。 其单位是W/m2 或W/sr。
气候变化知识：气候变化和平衡标准
气候变化知识：气候变化和平衡标准气候变化是当前世界所面临的一个重大挑战，它对人类生存和发展造成了严重的威胁。
在全球气温持续上升、冰川融化、极端气候事件频发等情况下，我们需要对气候变化及其影响有更深入的了解，制定一套合理的气候变化和平衡标准，以适应这一挑战。
首先，我们需要了解气候变化的基本原理。
气候变化是指由于人类活动和自然过程引起的全球气温上升以及与之相关的一系列生态系统和环境的变化。
其中，温室气体的增加是导致气候变化的主要原因。
二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等温室气体的增加，使得太阳光线被地球大气层反射和吸收的比例发生了改变，从而形成了温室效应，导致全球气温上升。
其次，我们需要制定一套合理的气候变化和平衡标准。
这套标准应该包括两大方面：减少温室气体的排放和适应气候变化。
为了实现减排目标，许多国家和组织制定了减排计划和政策。
例如，中国制定了在2030年前将二氧化碳排放峰值控制在40-45亿吨之内的计划，并承诺到2060年实现碳中和。
欧洲联盟则制定了到2050年实现碳中和的目标。
这些减排计划和政策是为了控制全球温度上升在2℃以下，避免气候变化带来的不可逆转的影响。
除了减排，我们还需要适应气候变化的影响。
适应措施包括改善农业和灌溉、开辟新的水源、加强海岸和防洪措施等。
这些措施都是保障人民生活和生产秩序的关键，也是适应气候变化的必要途径。
最后，为了实现气候变化和平衡标准，需要全球各国和地区通力合作。
这一挑战涉及到各个国家和地区的发展利益和责任，需要所有各利益攸关方的积极参与与支持，共同应对气候变化挑战。
在总的来看，气候变化和平衡标准制定需要我们从基本原理出发，并制定减少温室气体排放和适应气候变化的两大方面的目标，通过各方积极参与和支持共同应对气候变化挑战，在实现人类经济、社会和生态可持续发展的目标下，实现气候变化和平衡标准的达成。
气象学：第六章 能量平衡
本章主要内容
§1 下垫面的能量平衡
下垫面的能量平衡方程、下垫面能量平衡各分量 的变化
§2 地球的能量平衡 §3 森林的能量平衡
森林的能量平衡方程、森林能量平衡各分量的变 化
本章重点
一、下垫面能量平衡方程
B=LE+P+Qs+IA B为净辐射，P为感热能量，Qs为土壤热通量，
LE为潜热通量，IA为植物新陈代谢能通量 在自然界中IA很小，只占净辐射的1%左右， 可忽略，于是：
森林蒸散量接近水面蒸发，比田野大 10~30%，见表。平均来说：E森=E田+0.1Q； 森林蒸散中的60%以上为植物蒸腾，LE0随 树种、林龄、林分密度、叶面积系数等林分 因子而变化。
森林作用层的感热通量大于其它植被( 粗糙 度的影响)
森林作用层贮热量的变化和植物新陈代谢能 通量均很小，前者约占8%，后者约占1%。
B=LE+P+Qs
以上未考虑冰、雪融解的能量消耗，水 冻结时的能量收入，降水水滴温度与下 垫面温度不同输送的正的或负的能通量， 生物氧化的能量收入，以及洋流、潮汐、 风水平输送的能量等，对于长时间平均 来说，它们与能量平衡主要项目相比较 是相当小的，可以忽略不计。
年平均：B=LE+P
沙漠地区：B=P
林地作用层的能量平衡方程：Bs=LEs+Ps+Qs+IAs ≈ LEs+Ps+Qs
林木层的能量平衡方程：BD=LED+PD+QD+IAD
B0 LED PD
林
冠
森
BD
QD
IAD
作 用
林
层
作
用 层
Bs
地球气候系统能量收支平衡
地球气候系统能量收支平衡地球气候系统能量收支平衡地球气候系统能量收支平衡是指地球上能量的输入和输出之间的平衡。
这个平衡对于地球的气候和生态系统的稳定起着至关重要的作用。
地球气候系统主要接收来自太阳的能量。
太阳辐射的能量以电磁波的形式通过太空传递到地球上。
其中大部分能量以可见光的形式照射到地球表面，被陆地、海洋和大气层吸收。
地球上的植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，进而支持整个生态系统的运转。
另外，地球上的陆地和海洋还吸收和储存了大量的太阳能量。
然而，地球也向宇宙传递能量。
这主要通过地球的辐射来实现。
地球吸收太阳辐射后，会以辐射的形式向外界释放热量。
地球表面的辐射主要是以红外线的形式释放，一部分由大气层吸收，一部分则逃逸到太空中。
地球气候系统能量的输入和输出需要保持平衡，否则会对地球的气候产生重大影响。
如果输入的能量多于输出的能量，地球会变热，导致全球气温上升。
这就是我们所说的全球变暖。
全球变暖会引发一系列问题，如冰川融化、海平面上升、极端天气事件增多等。
相反，如果输出的能量多于输入的能量，地球会变冷，导致全球气温下降。
这种情况下，地球可能会进入一个寒冷的气候阶段，也就是我们所说的冰河时期。
为了维持地球气候系统能量的平衡，我们需要注意能源的使用和保护。
通过减少化石燃料的使用，转向可再生能源，如太阳能和风能，可以减少温室气体的排放，降低全球变暖的风险。
此外，保护森林和海洋也能够帮助吸收和储存更多的能量，维持地球气候系统的平衡。
总而言之，地球气候系统能量收支平衡是地球气候稳定的基础。
只有保持能量的平衡，我们才能够维持一个适宜的气候环境，保护地球的生态系统和人类的生存。
因此，我们每个人都应该意识到能源的重要性，采取行动减少能源消耗，保护我们共同的家园。
地球能量收支平衡！
地球能量收⽀平衡！ 辐射平衡在某⼀段时间内物体辐射收⼊与⽀出的差值称为辐射平衡或辐射差额。
当物体收⼊的辐射⼤于⽀出时，辐射平衡为正；反之，为负。
在⼀天内，辐射平衡在⽩天为正值，夜间为负值。
由于太阳能在所有影响地球表⾯的能量中占有绝对主导的地位，因此影响地球表⾯热量平衡的主导因素是太阳辐射。
忽略其他因素，关于全球的热量平衡问题可以从以下⼏个⽅⾯来考虑：第⼀：如果把地球表⾯和⼤⽓（地⽓系统）看作⼀个整体的话，其热量收⽀为：输⼊：太阳辐射100⽀出：地⾯和⼤⽓反射34+⼤⽓射向宇宙空间部分60+地⾯辐射直接射向宇宙空间部分6=100整体收⽀平衡。
第⼆：单独研究⼤⽓的收⽀状况：收⼊：吸收太阳辐射19+地⾯潜热输送23+地⾯湍流输送10+吸收地⾯辐射114=166⽀出：⼤⽓辐射向宇宙空间60+⼤⽓射向地球表⾯（⼤⽓逆辐射）106=166⼤⽓系统热量收⽀平衡。
第三：单独研究地⾯系统的收⽀状况：收⼊：吸收太阳辐射47+吸收⼤⽓逆辐射106=153⽀出：潜热输送23+湍流输送10+地⾯辐射120=153地⾯系统热量收⽀平衡。
注：地⾯辐射和⼤⽓辐射之所以都会⼤于100是因为它们之间的热量输送⼤部分是相互的，这种情况下整个地⽓系统真正损失的热量并不多。
美国航空航天局(NASA)⼽达德空间研究所的著名⽓候变化科学家James Hansen等⼈最近在“科学”杂志上发表论⽂,介绍考虑了温室⽓体增加和⽓溶胶的⽓候模式模拟的结果。
计算表明,地球现在每平⽅⽶从太阳吸收的能量⽐反射到太空的能量⾼出0.85±。
这⼀能量不平衡被过去10年对海洋热容量增加的精确测量证实。
⽂章认为,地球的⽓候系统有明显的热惯性特征,由于温室⽓体增加所致的⽓温升⾼会有滞后现象,这⼀点对政策决策者有重要意义,如果现在采取适当措施减少温室⽓体排放,则⽓温上升势头会得到遏⽌,否则热惯性意味着⽓温将会继续上升.。
能量平衡对气候变化的响应
能量平衡对气候变化的响应
能量平衡是指地球的能量收入与能量发出保持平衡，即地球接收到的太阳辐射能与地球向空间发射的热辐射能之间的平衡。
气候变化与能量平衡密切相关，因为气候变化主要是由地球大气层中的温室气体造成的。
这些温室气体，例如二氧化碳、甲烷和氟利昂，可以像温室一样阻止地球向空间释放热量，导致能量平衡失衡。
能量平衡对气候变化的响应主要表现为全球变暖。
温室气体的增加导致地球大气层层透明度逐渐降低，这会抑制地球向空间释放热量。
因此，地球表面的温度上升，从而引起全球变暖。
由于地球气候系统具有复杂的动态特征，全球变暖的效果在世界各地表现得不同，例如降雨量的数量和分布方式，海平面的上升等。
每个地理位置的能量平衡取决于太阳辐射强度、大气的深度、云层、反照率和地形等多种因素。
地面温度和气候状态通过能量的平衡调节彼此之间的关系。
如果地球向空间辐射的热量超过进入地球的太阳辐射量，则地球将变冷。
相反，如果进入地球的太阳辐射光谱高于向空间辐射热量，则地球将变暖。
科学家们警告说，全球变暖对生态系统造成了威胁，例如海洋温度上升、海平面上升、冰川退缩、季节性变化和自然灾害等等。
因此，我
们必须采取行动减少温室气体的排放，以保持能量平衡。
通过采用可再生能源技术，例如太阳能、风能和水力能源等，我们可以减少对化石燃料的依赖，并减少温室气体的排放。
此外，在日常生活中注意节能减排，例如通过减少使用塑料袋和减少机动车的使用等贡献也是必要的。
总之，我们每个人都有责任为减少温室气体的排放做出贡献，并共同保护我们的地球。
能量平衡讲义..
四、企业能源管理的主要环节和内容
企业能源管理的主要环节
（1）能源输入 （2）能源转换 （3）能源分配和传输 （4）能源使用（消耗） （5）能源消耗状况分析 （6）节能技术进步
企业能源管理的主要内容
企业能源的输入管理
编制能源消耗和采购计划 选择能源的供方和运输方式 购入能源的 进厂计量验收工作 购入能源的质量化验和质量验收工作 制定和执行购 入能源的贮存管理文件减少贮存损耗
二、企业能量平衡的基础工作
企业能量平衡就是初始数据的聚集和分析，即是一个数 据处理过程的管理。能源计量是实现能源科学管理的基本手 段和保证，计量和统计是进行企业能量平衡的基础，是编制 企业能量平衡表的基本原则之一.
能源计量是对消耗的各种能源，运用合格的计量器 具，在符合计量程序条件下记录各种数据的过程。 *计量点:
期末库存（外供） 能源名称 实物量和单位 期初库存（购入） 等价值 当量值
（占供入企业能量％）
加工转换框图
供入的能源１ 标准煤当量值
（占供入企业总能量％）
转换单元名称
（加工转换效率）
供出的能源 标准煤当量值
（占供入企业总能量％）
供入的能源２ 损失能量
（占供入企业总能量％）
最终使用环节框图
投入能源的数量
能源管理 生产 分配 供应 转换 储运 消费
计划 组织
节能降耗
指挥
监督 调节
提高企业经济效益
促进企业发展
二、企业能源管理系统
企业领导 (确定管理目标、建立管理系统、确定能源管理主管部门) 企业能源主管部门
(职能部门)
能源中心、能源管理办公室、能源科 公司 车间(厂) 班组
供应部 电管理部 动力管理部 计量管理部 生产调度 煤气调度
如何认识全球能量平衡与气候变暖
如何认识全球能量平衡与气候变暖地球大气能量的存在和交换形式不仅是辐射能，还有水分的相变（降水、蒸发）伴随的热能量交换，冷暖空气流动传递的能量以及空气与下垫面之间的热量交换。
考虑到多年来大气的温度基本稳定，所以大气、地面、地气系统的各种能量应当保持在一定水平上的平衡状态，这就是地球的热量平衡。
在自然界中，任何物体都具有一定的温度，都会发出波长在2000纳米以上的长波辐射而散失热量，物体温度越高，辐射波长越短，散失的热量越多。
太阳向大地辐射热量的主体是短波辐射，且大部分是可见光。
大部分太阳短波辐射可以顺利通过大气层到达地面，使地球表面温度升高。
与此同时，大气能强烈地吸收地面放出的长波辐射，仅散失少量热辐射到宇宙空间。
地面温度越高，辐射的波长越短，穿过大气的能力越强，散失的能量则越多。
由于大气吸收热量多，散失少，使地球气温升高。
随着地球气温的升高，地面的长波辐射穿越大气的能力增强，散失到宇宙空间去的热量也随之增多。
最终，地球接受到的太阳辐射热量和地球散失的长波辐射热量会达到平衡，形成地球上的平衡温度。
太阳在给地球能量的同时,地球还在不断的向外面的宇宙空间释放能量,两种趋势互相平衡,之所以这两年全球的气温上升很多,那是因为人类的工业生产大量向空气中排出二氧化碳等温室气体,造成了温室效应,降低了地球向外面的宇宙空间释放能量的速度,破坏了原有的平衡。
地球大气的构成主体是氧气和氮气，它们在大气中的含量高达99％（其中氧气约占21％，氮气则占78％左右）。
它们都可以透过可见光与红外辐射，对气候变化却几乎没有直接影响。
真正能够引发地球风云变幻的只是大气剩余1％份额里的其他气体：二氧化碳、甲烷、臭氧、水蒸气及卤烃等。
别看这些气体在大气中所占比重不大，它们却能够对气候变化产生巨大影响。
其中最主要的是二氧化碳。
二氧化碳不能透过红外辐射，所以二氧化碳可以防止地表热量辐射到太空中，具有调节地球气温的功能。
如果没有二氧化碳，地球的年平均气温会比目前降低33 ℃。
能量平衡资料
能量平衡1、能量平衡能量平衡是对进入体系的能量与离开体系的能量在数量上的平衡关系进行考察。
在体系内，能的移动，转换遵循能量守恒定律。
能量平衡包括各种能源的收入与支出的平衡，消耗与有效利用及损失之间的数量平衡。
２、企业能量平衡的目的（1）掌握企业耗能状况，如能源消耗的数量与构成、分布与流向等。
（2）了解企业用能水平，如能量利用损失情况、设备效率、能源利用率、综合能耗等。
（3）找出企业费能问题，如管理、设备、工艺操作中的能源浪费问题。
（4）查清节能潜力，如可进行余能和重能回收的数量、品种、参数、性质等。
（5）核算企业节能效果，如技术改进、设备更新、工艺改革等的经济效益、节能量等。
（6）明确节能方向，如怎样改造成省能结构、省能产品，怎样合理布局和制定技改方案、措施等。
３、能量平衡的类型能量平衡的类型分三种：（一）供热能平衡以能源供给体系的能量为基础的能量平衡称供入能平衡。
它主要考察能源供给体系的能量之利用状况，典型的设备如锅炉、加热炉、干燥箱等。
这是采用最多、最普遍的一种能量平衡。
平衡方程式为：E供入=（E出─E入）┿（E排─E化放）E化放——化学反应放热（二）全入能平衡从全部进入体系的能量为基础的能量平衡成为全入能平衡。
它主要考察所有进入体系的能量之总体应用状况。
这种全入能平衡在石油化工等行业应用较多，这不但是由于石油化工行业化学反应热较多，能量回收多，而且在于它常常不是按设备而是按装置进行的单元操作能量平衡。
平衡方程式为：E全入= E入+ E进+ E回= E出+ E排+ E回（三）净入能平衡以实际进入体系的能量为基础的能量平衡称净入能平衡。
它主要考察实际加进体系的能量（即净收入或纯收入）的利用程度，即有多少真正被利用。
例如在换热器中，为了计算保温效率，以考察散热的大小，就采用了净入能平衡。
平衡方程式为：E净入= （E出─E入）+E损失４、热平衡计算的意义为了进行全面和有效的热管理，首先就要研究工厂内各装置热的一般流向，供给的热量为多少，装置有效利用的热量是多少，热量损失在哪些方面，各有多少，如果把各项热量进行仔细计算，就能由此得到一系列热的数据。
地球气候系统能量平衡宏观现象的月基观测研究
地球气候系统能量平衡宏观现象的月基观测研究随着全球气候变化的日益严重，人们对地球气候系统的研究变得尤为重要。
其中，地球气候系统的能量平衡问题一直备受关注，其复杂性和重要性决定了人们需要对其进行深入的研究和探讨。
月基观测是一种被广泛应用于研究地球气候系统的手段，本文将探讨地球气候系统能量平衡宏观现象的月基观测研究。
一、地球气候系统能量平衡的重要性地球气候系统的能量平衡是指地球表面吸收和辐射出的能量之间的平衡关系。
这一平衡关系直接影响着地球的气候和环境，对于人类和其他生物来说具有重要意义。
地球的气候系统是一个复杂的动力学系统，其中包含了大气、海洋、陆地和冰雪覆盖等多种要素，它们之间相互作用，共同维持着地球的气候。
二、月基观测在地球能量平衡研究中的应用月基观测是指利用安装在月球上的观测设备对地球进行观测和监测。
通过月基观测，可以获得全球范围内的地球气候系统数据，为地球能量平衡研究提供了重要的信息和数据支持。
月基观测设备可以观测和监测地球表面的辐射能量、能量平衡等参数，为科学家们研究地球气候系统提供了重要的数据来源。
三、月基观测设备和技术月基观测设备包括各种不同的观测仪器和设备，这些设备可以安装在月球表面上或月球轨道上，通过对地球进行观测和监测。
目前，世界各国都在积极研发和部署月基观测设备，以更好地理解地球气候系统的能量平衡和变化规律。
随着科技的不断发展和进步，月基观测技术也在不断提升，为地球能量平衡研究提供了更加精确和可靠的数据支持。
四、月基观测与地球气候变化地球气候系统的能量平衡与气候变化密切相关。
通过对地球能量平衡的研究，可以更好地理解气候变化的原因和机制，为人类应对气候变化提供科学依据和支持。
月基观测设备可以长期稳定地对地球进行观测和监测，获取关于地球能量平衡变化的数据，为科学家们研究气候变化提供了重要的信息和数据支持。
五、月基观测在全球气候治理中的作用全球气候治理是一个全球性的系统工程，需要各国共同参与和协作。
气候系统的物理机制分析
气候系统的物理机制分析气候是地球上的一个复杂而广泛的系统，它包括了大气、海洋、陆地以及冰层等多个领域。
随着人类活动的不断增加，气候系统也面临着许多挑战，其中包括气温上升、极端天气事件增加等问题。
为了更好地应对气候变化的挑战，我们需要深入了解气候系统的物理机制。
气候系统的物理机制主要包括辐射平衡、能量平衡、动力平衡和水平衡等方面。
其中辐射平衡是气候系统中最基本的物理机制之一。
它涉及到太阳辐射和地球辐射之间的平衡关系。
在气候系统中，太阳辐射是最主要的能量来源。
当太阳辐射到达地球时，一部分被大气折射、散射或反射，另一部分则穿透大气层，到达地球表面。
地球表面吸收了太阳辐射后，会重新辐射出远红外线，其中一部分由大气层吸收，另一部分则向外辐射。
如果地球吸收的太阳辐射和地球向外辐射的远红外线之间达到平衡，那么气候系统就成为了辐射平衡的状态。
然而，由于人类活动导致了大气层中温室气体的增加，这些温室气体可以吸收地球向外辐射的远红外线，从而影响辐射平衡。
如果地球吸收太阳辐射的量比地球向外辐射的远红外线的量要多，那么气温就会上升，这就是所谓的温室效应。
除了辐射平衡外，能量平衡也是气候系统中的重要物理机制。
能量平衡涉及到大气层中传输的能量，以及陆地和海洋表面的能量吸收、释放和传输等方面。
当太阳辐射到达地球表面后，陆地和海洋表面会吸收其中的一部分，而另一部分则被反射回大气层。
吸收的能量会转化为热能，并通过大气层向外传输。
在气候系统中，动力平衡也是非常重要的物理机制之一。
动力平衡涉及到大气层中的风力和气压变化等因素。
当太阳辐射到达地球表面后，吸收太阳辐射的区域会变得温暖，这些温暖的区域会导致周围大气层中的气体膨胀，从而产生气压差，这就是所谓的热力作用。
气压差会导致空气向着低气压的方向流动，形成风。
通过这种方式，地球的气候系统能够维持一种相对稳定的气流环境。
最后一个重要的物理机制是水平衡。
水平衡是指大气、海洋和陆地之间的水分平衡。
气候系统的能量平衡100页PPT
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
谢谢你的阅读
❖既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
气候系统的能量平衡
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
2 气候系统的辐射过程与能量平衡
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52
º Úº Ó
50
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¶ õ ״ ºÆ ì
（二）判断大气稳定度的基本方法
大气是否稳定，通常用rd 或rm与 r的比较来判断 因为T=To - rd $Z 、 Ti =Tio - rd $Z ，由于起始高度相同To =Tio
a =g $Z (r-rd)/T (r-rd)的符号决定了加速度a与扰动位移$Z 的方向是否一致， 亦决定了大气是否稳定。
准静力学条件： P=Pi ， Ti、 Di 与 T、D不等。
单位体积空气受两个力的作用： 浮力 Dg ，重力 Dig。 合力： f = Dg - Dig 单位质量空气的加速度： a = (Dg - Dig)/ Di 现将状态方程 D =P/RT、 Di =Pi/RTi 和 P=Pi代入 a =(Ti –T)g/T 实际上，空气是否稳定决定于气块温度与周围大气温度的比较。
第二章 气候系统的辐射过程与能量平衡
第一节 太阳辐射
第二节 地面和大气辐射 第三节 大气增温和冷却 第四节 大气温度随时间的变化 第五节大气温度的空间变化
第一节 太阳辐射
一、辐射的基本知识 （一）辐射与辐射能 辐射：物体以电磁波的方式向四周放射能量，这种能量传播方式称辐射 辐射能：辐射传播的能量称辐射能 辐射通量密度：单位时间内通过单位面积的辐射能。
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 太阳辐射能量集中在波长0.15—4.0um, 而地面和大气的辐射集中 在3.0—120.0um，因此我们称太阳辐射为短波辐射，地面和大气辐射 称为长波辐射。
（二）地面、大气长波辐射的特点 1、大气对长波辐射的吸收 大气窗口 2、大气中长波辐射的特点 （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 -23c------ 15c ------- 38c 大气保温效应 2、地面有效辐射 物理意义 影响因子：地面温度、空气温度、空气湿度、云况 年变化、日变化
第3章 气候系统的能量平衡
南极圈
北寒带 北温带
6633N
2327N
热带
南温带 南寒带
0
2327S
6633S
地球的五带
General Circulation
Fig 9.2 Three-Cell Model
Seasons
Fig 3.3 Reason for seasons
第 一
•太阳高度角: 太阳光线与地球水平面的夹角
节
A1B1C1D1面: 垂直于太阳光线
Ａ１
ABCD面: 平行于地球水平面
Ｄ
Ａ
Ｂ
任意时刻,大气上界,单位时间、单位面积接收到的太阳辐射能为：
Ｄ１ Ｃ１
Ｂ１ Ｃ
I
I0
sinh
I0 D2
sinh
(J/M2s)
地平坐标系
基本圈：真地平
基本要素：地平纬圈 地平经圈
坐标：
地平纬度 h（地平高度） 地平经度Ａ（方位角）
零地平 经圈
真地平
时角坐标系
2
极地最大的日辐射总量与赤道最大的日辐射总量的比值：π·sin23.5=1.25倍
书上P23 ③ 极地最大的日辐射总量与同时的赤道日辐射总量的比值：π·tg23.5=1.36倍
取太阳常数为 1366 W/m2， 算出的日平均 日射值Q随纬 度和一年中各 天的分布。 阴影区为零日射 区。春分、夏至 秋分和冬至的位 置以实线给出， 太阳赤纬以虚线 绘出。
sunset
3.2 大气中的辐射传输过程
大气对短波的影响
吸收 散射 反射
吸收 大气对长波的影响
逆辐射
Incoming Solar Energy
Fig 2.15 Light scattering
第二章 气候系统的热力过程
27. 0
35. 4
• 大气透明度
描述大气对太阳辐射衰减的程度,常用透明系数表示 如果介质的光学性质是均匀的,
k 为常数
I I 0 e 0
令:
k dl
l
I 0 e
k
0 dl I ek m0 H 0 0
l
P e k 0 H0
P 即为大气对单波 的透明系数
作业2
1计算北纬20、40度处， 春分、夏至和冬至的日照 时间、中午时刻的太阳高度角和天文辐射日射量 （日地距离近似等于日地平均距离），由此分析两 纬度处日照时间、中午时刻的太阳高度角和日射量 的季节演变。
2 计算春分，从赤道向北每间隔10度的日照时间、 中午时刻的太阳高度角和天文辐射日射量。 3北纬30度处,南面建筑物的高度是20m,若要保证该 建筑物北面楼房底层日照时间不少于2小时,试问南北 楼房的间距至少要达到多少m?
1.到达地面的太阳直接辐射
1) 定义：太阳以平行光的形式直接投射到地面 的辐射 2) 影响因子：太阳高度角、大气透明度.
直接辐射:
S
2
I0
P m sinh
(Jm-2s-1)
3）影响效应： 4) 气候特征: 日、年变化和随纬度的变化
2.到达地面的太阳散射辐射
1)定义：太阳辐射经过大气散射后自天空投射到地 面的辐射. 2) 影响因子：太阳高度角、大气透明度、云 3）影响效应：
（弧度）；
T 一天的秒数 243600(s)
第 一 节
1）日地距离
r2 I2 I1 r1
地球公转示意图
大气上界、任意日地距离时、单位时间、垂直于 太阳光线方向的单位面积上通过全部波长的太阳 辐射能。
气象学：第六章 能量平衡
森林作用层的净辐射(W/m2)
地类 短波净辐射 长波净辐射 净辐射
森林
108
29
79
农田
97
30
67
绿地
93
35
58
裸地
78
32
46
蒸发占降水量的百分率
地类 裸地 农地 绿地 森林 水面
平均 30 40 65 70 75
空气湿度低，地、气温变化剧烈的小气 候特点。
定义：地球上能量收入和支出的代数和。
地气系统全年获得的太阳辐射为 S0×πR2×24×60×60×365.25 全年投射到大气上界每平方米面积上的 太阳辐射能为 S0×πR2×24×60×60×365.25/4πR2≈ 1010J/(m2·a)
大气 太阳辐射
森林蒸散量接近水面蒸发，比田野大 10~30%，见表。平均来说：E森=E田+0.1Q； 森林蒸散中的60%以上为植物蒸腾，LE0随 树种、林龄、林分密度、叶面积系数等林分 因子而变化。
森林作用层的感热通量大于其它植被( 粗糙 度的影响)
森林作用层贮热量的变化和植物新陈代谢能 通量均很小，前者约占8%，后者约占1%。
林地作用层的能量平衡方程：Bs=LEs+Ps+Qs+IAs ≈ LEs+Ps+Qs
林木层的能量平衡方程：BD=LED+PD+QD+IAD
B0 LED PD
林
冠
森
BD
QD
IAD
作 用
林
层
作
用 层
Bs
LEs
Ps