(完整版)太阳辐射的特性
太阳辐射和太阳能.
颜色 红 橙 黄 绿 蓝 -靛 紫
典型波长（μm） 0.70 0.62 0.58 0.51 0.47 0.42
波长范围（μm） 0.64~0.75 0.60~0.64 0.55~0.60 0.48~0.55 0.45~0.48 0.40~0.45
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光伏发电技术基础
第二章 太阳能资源
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第一节 太阳能和太阳辐射
1.1
☼ ☼ ☼
太阳辐射
现象：太阳以电磁波或粒子的形式释放能量。 主要形式：光和热——波粒二象性。
基本特性：粒子性——光（短波）；波动性—
—热（长波）。
例如：
☼ ☼ ☼
从太阳获取几乎所有能源，包括煤、石油、天然气； 生物能源来自于阳光下生长的植物； 将太阳辐射直接转换成电能或者热能——太阳能热水器、太阳热电站。
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第一节 太阳能和太阳辐射
1.2 太阳辐射的波长分布率不同 而已。
☼
根据波长的大小，将太阳辐射划
归为短波辐射，而地面和大气辐射 划为长波辐射。
☼
太阳辐射的波长范围很广，从波长为10－3nm的宇宙射线到波长达几km的无线电波，
☼
太阳辐射的主要波长范围在0.15～4μm。
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第一节 太阳能和太阳辐射
1.3
☼
太阳辐射的能量分布
最上边的曲线为太阳辐射在大气上界 AM1 和 AM1.5 是穿过大气后到达地面
的辐射曲线AM0；
☼
的辐射曲线。
太阳辐射的光谱可以划分为三个光谱区：
名称 可见光区 红外光区 波段（μm） 0.39 ～ 0.76 λ>0.76 能量比例（%） 效应 光效应 热效应 作用 光伏技术（太阳电池） 光热技术（太阳热水器） 光化学技术（光催化、生物 质能）
第二讲 太阳光的特性
2.5 太阳的视运动
“太阳视运动”是由地 球绕其轴自转引起的表 面现象，它改变着射入 地球的光线的直射分量 角度。从地面的一个固 定位置来看，太阳横跨 整个天空运动。太阳的 位置决定于地面上的点 的坐标、一天中的时间 和一年中的日期。左图 将展示这种太阳视运动：
太阳视运动在很大程度上影响着太阳 能收集器件获得的能量。当太阳光垂直入 射到吸收平面时，在平面上的功率强度等 于入射光的功率强度。然而，当太阳光与 吸收平面的角度改变时，其表面的功率强 度就会减小。当平面与太阳光平行时，功 率强度基本上变为零。对于0度和90度之 间的角，它们相对的功率强度为最大值乘 于cos（θ），其中θ为太阳光与器件平面 之间的夹角。
太阳偏向角就是指赤道平面与地球中心点--太阳中 心点的连线的夹角。太阳偏向角的季节性变化如下 所示
尽管事实上是地球绕着太阳 转的，但是如果把它想象成是太 阳绕着地球转的，将会变得更容 易理解一些。这需要一定的坐标 转换，在这个代替的坐标系统里， 太阳是绕着地球转的。偏向角的 角度可以由下面的方程算出：
衡量太阳辐射能量的大小，科学家 确定了一个度量太阳辐射强度的单位— —辐射强度。 物理意义：在单位时间内，垂直投 射在地球某一单位面积上的太阳辐射能 量，通常用W/m2 表示，在阳光充足的 白天投射到地球上的辐射强度大约为 1000 W/m2 。
当天空晴朗，太阳在头顶直射且阳光在 大气中经过的光程最短时，到达地球表面 的太阳辐射最强。如下图所示，这个光程 可用1/cos θ近似, θ是太阳光和本地垂线 的夹角。 这个光程一般被定义为太阳辐射到达地 球表面必须经过的大气光学质量AM，因此：
核聚变能：
由两个或两个以上氢原 子核（如氢的同位素—氘 和氚）结合成一个较重的 原子核，同时发生质量亏 损释放出巨大能量的反应 叫做核聚变反应，其释放 出的能量称为核聚变能。
[全]高中地理(极昼、极夜、太阳高度角、太阳辐射)考点详解
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高中地理（极昼、极夜、太阳高度角、太阳辐射）考点详解•1、极昼、极夜极昼/极夜，指的是一天24小时都是白天/黑夜。
极昼极夜的出现，与太阳直射点的周期性运动有关，具体的规律如下：南北半球的极昼极夜时间恰好相反，以北半球为例：①春分-夏至，太阳直射点逐渐向北移动，北极点附近出现极昼，并逐渐扩大到北极圈；②夏至-秋分，太阳直射点逐渐向南移动，北极圈的极昼范围逐渐缩小到北极点；③秋分-冬至，太阳直射点继续向南移动，北极点附近出现极夜，并逐渐扩大到北极圈；④冬至-春分，太阳直射点开始向北移动，北极圈的极夜范围逐渐缩小到北极点。
图1 太阳直射点的移动VS极昼极夜的变化•2、正午太阳高度角正午太阳高度角，指的是当地时间12:00时，太阳光线与地平面的夹角（下图中的α）。
正午太阳高度角的大小，与太阳直射点的位置、观察者的纬度有关，计算公式如下：α= 90°- | β- γ|其中α为正午太阳高度角，β为观察者所处的纬度，γ为太阳直射点的纬度。
其中β-γ表示的是观察者与太阳直射点的纬度差，遵循“同减异加”的规律，即当观察者与太阳直射点位于同一半球时，用减法；当位于不同半球时，用加法。
例如位于同一半球：40°N-20°′N=20°；位于不同半球：40°N-20°S=40°+20°=60°。
图2 正午太阳高度角示意图例题图3 例题答案：B、A精讲精析：（1）分析M地的日期。
①图中的横坐标表示一年中的日期，纵坐标表示纬度（北半球），曲线和数字表示太阳辐射的大小；②从图中可以看出，从左侧边缘到M点，北半球中高纬度的太阳辐射都在增加，23°26′N处从小于30增加到大于40，66°34′N处从0增加到大于40；从M点到右侧边缘，北半球中高纬度的太阳辐射不断减小；③因此，当处于M日期时，北半球中高纬度的太阳辐射达到一年中的最大值，因此M点位于夏至附近。
太阳神光能量计算公式
太阳神光能量计算公式太阳神光能量是指太阳辐射能量在地球大气层中的传播和吸收过程中的能量转换和利用。
太阳神光能量是一种清洁、可再生的能源，具有广泛的应用前景，包括太阳能发电、太阳能热利用、太阳能光化学等多个领域。
在太阳神光能量的利用过程中，需要对太阳光的能量进行准确的计算和评估，以便更好地利用太阳神光能量资源。
太阳神光能量的计算公式是太阳能利用领域中的重要基础知识，它可以帮助人们更加准确地了解太阳光的能量特性，从而为太阳能利用系统的设计、优化和运行提供科学依据。
下面将介绍太阳神光能量计算的基本原理和常用的计算公式。
一、太阳光的能量特性。
太阳光是一种电磁辐射，它具有波长和频率的特性。
太阳光的能量密度随着波长的变化而变化，不同波长的太阳光对应着不同的能量。
在太阳光照射到地球大气层中时，会受到大气层的吸收和散射，从而影响到太阳光的能量分布和强度。
太阳光的能量密度可以用辐射通量来表示，通常以单位面积的太阳光能量来描述。
太阳光的辐射通量可以用单位面积的太阳光能量来表示，通常以瓦特每平方米（W/m^2）为单位。
太阳光的辐射通量随着时间、地点和大气条件的变化而变化，因此需要对太阳光的辐射通量进行准确的计算和评估。
二、太阳神光能量的计算公式。
太阳神光能量的计算公式是根据太阳光的能量特性和地球大气层的吸收和散射特性来确定的。
太阳光的辐射通量可以用太阳光的波长和频率来表示，从而可以得到太阳光的能量密度。
太阳光的能量密度可以用以下的计算公式来表示：E = hc/λ。
其中，E表示太阳光的能量密度，h表示普朗克常数，c表示光速，λ表示太阳光的波长。
根据这个公式，可以计算出不同波长的太阳光的能量密度，从而确定太阳光的辐射通量。
太阳光的辐射通量还受到大气层的吸收和散射的影响，因此需要考虑大气层的透过率和散射率。
大气层的透过率和散射率可以用以下的计算公式来表示：T = e^(-τ)。
S = 1 T。
其中，T表示大气层的透过率，τ表示大气层的光学厚度，S表示大气层的散射率。
03.第三章 太阳辐射与温度
第三章光与温度因子太阳辐射是光和热的最终来源，所以我们把这二个生态因子放在同一章里讨论。
我们知道，光和热的变化产生了地球表面的光照强度不同和温度的不同，植物、动物及其它们的群落随之发生着各种变化。
第一节太阳辐射与光一、光的性质与变化与动物相比，植物从无机环境中获得“食物”，光是植物的能量来源，矿质元素是植物的营养来源（Light is their energy source，minerals are their building bricks）。
而光的最终能量来源是太阳，太阳内聚极高温度，在氢原子发生核裂变且放射出能量，其中以1.94卡/cm2.min的能量被地球所吸收，称此为太阳常数，因此，光是地球上一切能量的最终来源。
光具有波粒二相性，它既是太阳辐射出来的电磁波又是一束束的粒子流，像密集的雨点一样辐射或打到植物的叶片上，使植物吸收光能。
到达地球的所有太阳辐射的光波大体上可分成三部分：I--紫外光，波长<400 nm；II--可见光，400 nm<波长<700 nm；III--红外光，波长>700 nm。
顾名思义，可见光是人们能够看得见的光，它对动植物的生理作用最为重要，因此，也称之为生理有效辐射，通常讲光由7种不同颜色（7个不同不波长）的光组成就是指可见光部分，具体光谱组成请见表（3-1）。
表3-1 光谱分布1.光的性质(1)光具有波粒二相性可以说是一种由太阳辐射出来的电磁波。
光波的二个峰值间的距离叫波长，波长越短，频率越高，能量越大：λ（波长）×V（频率）= C（光强）V = C/λ（2）光能一个光子在一定波长条件下具有的能量是：E = hv（h是普朗克常数，为6.6×10-27尔格/秒。
比如波长是680nm的光：E = 6.6×10-27尔格/秒×3×1017nm（光速）×（680）-1nm =2.9 ×10-12尔格1尔格= 10-7焦耳, 1卡= 4.2焦耳E= 2.9 ×10-12尔格/4.2×107尔格/卡= 6.9×10-20卡λ（3）光强进入一片树叶或一个森林群落的光，不仅决定它的质量（波长），而且还与它的振幅有关系（光强）。
大气层中太阳辐射的变化特性分析
大气层中太阳辐射的变化特性分析大气层中太阳辐射是地球上各种自然现象的重要原因之一。
太阳辐射的变化特性直接关系到气候变化、能源利用以及生态环境等各个领域。
本文将对大气层中太阳辐射的变化特性展开分析，探索其对人类社会和自然环境的影响。
首先，我们来了解大气层中太阳辐射的基本概念。
太阳辐射是指太阳向宇宙空间发射的能量，主要包括可见光、红外线和紫外线等不同波长的辐射。
这些辐射在进入大气层后会发生散射、吸收和反射等过程，最终到达地球表面。
由于大气层的组成和结构不均匀，太阳辐射在其传播过程中会发生一系列的变化。
其次，我们来分析太阳辐射的时空特性。
太阳辐射在不同时间和地点的分布存在着明显差异。
季节变化、日照时间、地理位置、云量和大气污染等因素都会影响太阳辐射的强度和分布。
例如，在炎热的夏季，太阳辐射比较强烈，而在寒冷的冬季辐射较为弱小。
同时，太阳辐射也会随着纬度的不同而发生变化，赤道地区辐射较高，而极地地区辐射较低。
这种时空特性的差异对于不同行业和领域的应用和研究具有重要意义。
再次，我们来探讨太阳辐射的长期变化趋势。
在过去几十年里，由于人类活动和自然因素的影响，太阳辐射发生了一系列变化。
例如，大量的森林砍伐和城市建设导致了大气透明度的降低，进而减弱了太阳辐射的强度。
此外，温室气体的增加也导致了大气层中太阳辐射的吸收增强，进一步影响了地球的能量平衡。
长期变化趋势的分析可以提供对气候变化以及可持续发展的有益启示。
最后，我们来探索太阳辐射对人类社会和自然环境的影响。
太阳辐射是地球上各种生态系统的能量来源，对植物生长和生态平衡具有至关重要的作用。
同时，太阳辐射的变化也直接关系到气候变化和天气现象，如气温、降水、风速等。
这些变化对农业、能源供给和生态系统的稳定都带来了挑战。
因此，了解太阳辐射的变化特性对于应对气候变化、保护生态环境等具有重要的指导作用。
综上所述，大气层中太阳辐射的变化特性是一个复杂而重要的课题。
通过对太阳辐射的时空分布、长期变化趋势以及其对人类社会和自然环境的影响进行分析，可以为科学研究和应用领域提供有益的参考和指导。
建筑知识：建筑在太阳辐射影响下的变化特性
建筑知识：建筑在太阳辐射影响下的变化特性建筑是人类生活和工作的重要场所，经历了漫长的历史和无数的变革，形成了各种不同的建筑风格和类型。
另一方面，太阳的辐射对于建筑的设计和使用也产生了巨大的影响。
在这篇文章中，我们将探讨建筑在太阳辐射影响下的变化特性。
太阳是我们生活中最重要的能源来源之一，它不仅提供了光线和热量，还影响了我们的健康和生活习惯。
在建筑中，太阳辐射也扮演着至关重要的角色。
建筑的开窗、采光和采暖等需求都与太阳辐射有着密切的联系。
因此，建筑师在设计建筑时要考虑到太阳辐射的变化。
首先，我们来看一下太阳辐射对建筑的影响。
太阳辐射可以分为可见光、红外线和紫外线三种。
其中，可见光是我们日常生活中所接触到的光，对于建筑的采光和装饰设计起着重要的作用；红外线则是与太阳辐射产生热量的主要部分，对于建筑的保温和采暖有着至关重要的作用；紫外线则是一种有害的辐射，容易导致皮肤晒伤和环境污染等问题。
因此，在建筑的设计中要根据不同的需求考虑太阳辐射的变化。
其次，我们来探讨不同建筑类型在太阳辐射下的变化特性。
建筑类型包括居住建筑、办公建筑、商业建筑和公共建筑等。
在居住建筑中，我们通常希望通过太阳的辐射实现采光和温暖的效果，因此在设计中会采用大面积的窗户和阳台等。
在办公和商业建筑中，太阳的辐射则对建筑的能耗和舒适度有着决定性的影响。
因此，在这种情况下，建筑师要通过控制太阳辐射量来达到节能和舒适的效果。
在公共建筑中，则需要考虑太阳辐射对建筑的安全性和持久性的影响，因为公共建筑通常承载着更多人流和车流等。
最后，我们来看一下在不同气候条件下的建筑在太阳辐射下的变化特性。
气候条件包括极地气候、温带气候和热带气候等。
在极地气候条件下，建筑通常需要采用较厚的保温层和小面积的开窗设计以保持室内温度；在温带气候条件下，则需要根据季节和太阳高度角的变化来控制室内的采光和热量；在热带气候条件下，则需要采用通风和遮阳等措施来降低建筑内部的温度。
西双版纳热带季节雨林太阳辐射特征研究
第27卷 第5期2005年9月北 京 林 业 大 学 学 报JOURNAL OF BEIJING FORES TRY UNIVERSITYVol.27,No.5Sep.,2005收稿日期:2004--07--05http:P P 基金项目:中国科学院知识创新工程重大项目(KZCX1--SW --01--01A)和/9730国家重点基础项目(2002CB412501).第一作者:张一平,博士,研究员.主要研究方向:生态气候.电话:0871--5160904 Email:yipingz h@ 地址:650223昆明市学府路88号中国科学院西双版纳热带植物园.西双版纳热带季节雨林太阳辐射特征研究张一平1窦军霞1,3于贵瑞2赵双菊1,3宋清海1,3孙晓敏2(1中国科学院西双版纳热带植物园 2中国科学院地理科学与资源环境研究所 3中国科学院研究生院)摘要:为探讨热带季节雨林太阳辐射特征,利用西双版纳2003年热带季节雨林太阳辐射整年观测资料,统计、分析了热带季节雨林冠层太阳辐射能量平衡各分量的年、季节和日变化特征.得出热带季节雨林林冠太阳辐射年日总辐射为13175MJ P m 2,各辐射分量占年总辐射的百分率为净辐射59198%、有效辐射28168%、反射辐射11134%、透射辐射7113%.因季节间气候特征的差异,使得雾凉季林冠上的太阳辐射时间变率较小,而雨季的较大;干热季则受林冠集中换叶的影响,太阳辐射各分量的变化较为特殊.在热带季节雨林,透射辐射具有不可忽视的强度,特别是干热季时数值较高;一天中,透射辐射数值在中午较高,并且干热季时存在/突跃现象0,其12:00的透射百分率可达4919%.林冠向上的长波辐射呈现单峰的时间变化趋势,而大气向下的长波辐射呈现双峰双谷的时间变化,使得林冠上的有效辐射均为正值.从年平均状态来说,热带季节雨林林冠均是作为热源向外放热,呈现加热近旁空气的热力效应.由林冠放出的向上的长波辐射,虽然在不同月份和季节间数值有所差异,但都具有较好的日变化规律;但大气向下的长波辐射则受大气状况的影响,不仅在不同月份和各季节间数值不同,在不同季节其时间变化也有较大差异;由此引起林冠上的有效辐射值随月份的改变而不同,且在不同季节的时间变化也呈现较大差异.年反射率的时间变化除与通常出现的早、晚高的状况之外,在昼间还出现上午高、下午低的变化趋势;年透射率的时间变化则表现出中午数值最大,上午、下午数值较小的变化趋势.热带季节雨林太阳辐射各分量数值、百分率及长波辐射、反射率与透射率变化趋势,与西双版纳特殊的气候条件,以及由此导致的森林群落林相的变化等有密切关系.关键词:太阳辐射,百分率,热带季节雨林,林冠,西双版纳中图分类号:S718151 文献标识码:A 文章编号:1000--1522(2005)05--0017--09ZHANG Yi_ping 1;DOU Jun_xia1,3;YU Gui_rui 2;ZHAO Shuang_ju1,3;SONG Qing_hai1,3;SUN Xiao_min 2.Characteristics of solar radiation and its distribution above the canopy of tropical seasonal rain forest in Xishuangbanna ,Southwest China .Journal o f Beijing Forestry University (2005)27(5)17--25[Ch,39ref.]1Xishuangbanna Tropical B otanical Garden,Chinese Academy of Sciences,Kunming,650223,P.R.China;2Institute of Geographic Sciences and National Resources Research,Chinese Acade my of Sciences,Beijing,100101,P.R.China;3The Graduate School of the Chinese Academy of Sciences,Beijing,100039,P.R.China.Based on the observation information of solar radiation in a tropical seasonal rain forest in west China .s Xishuangbanna through 2003,annual,seasonal and daily variation of energy balance c omponents,and values of components relative to global radiation,long_wave radiation,albedo and transmissivity were analyzed in order to discuss solar radiation characteristics in tropical seasonal rain forests.The results sho w that yearly avera ge of total daily global radiation is 13175MJ P m 2,with 59198%,28168%,11134%and 7113%of global radiation partitioned into net radiation,effective radiation,reflective radiation and transmission radiation separately.Because of the seasonal differences of weather conditions,velocity of above_canopy solar radiation is smaller in foggy_cool seasons while greater in rainy seasons.As for the dry_hot season,daily variation ofsolar radiation components is different to a certain degree due to leaves shedding concentratedly in this season. In addition,transmission radiation should not been neglected in a tropical seasonal rain forest,especially when it is greater in the dry_hot season.During a day,transmission radiation is greater around midday;especially in the dry_hot season,there is the phenomenon of/sudden emergence0,with a transmissivity as high as4919% at12:00.Through a day,upward long_wave radiation present an one_peaked pattern,while do wnward long_ wave radiation shows a pattern of two peaks and two troughs,which results in positive effective radiation above the canopy.So,as far as annual average values are concerned,tropical seasonal rain forest canopies always act as heat sources to heat up the surrounding air.Though values of upward long_wave radiation change monthly and seasonally,daily variations are all similar.However,influenced by weather conditions,not only the values of downward long_wave radiation change with month and season,but also daily variations of downward long_wave radiation differ in different seasons.Finally,effective radiation above the canopy have different values in different months,and there e xist greater daily variation differences among seasons.Besides the general fact that daily albedo is higher in the early morning and dusk,the albedo has the tendency of higher values in the forenoon and lower in the afternoon during the daytime.Also,daily transmissivity shows a tendency of maximum value at the noon and smaller in the forenoon and afternoon.In the tropical seasonal rain forest in Xishuangbanna,above_canopy solar radiation components and values of components relative to the global radiation,and annual,seasonal and daily variations of long_wave radiation,albedo and transmissivity are all closely related with local climate conditions and forest community appearance variations.Key words solar radiation,distributing ratio,tropical seasonal rain forest,canopy,Xishuangbanna太阳辐射是森林植物的生长过程中的最重要限制因子之一,它影响许多重要的过程,例如光合作用、植物的生长和形态形成、种子的萌发等.几十年来,有关热带森林的太阳辐射环境始终是研究的热点,而研究内容则主要体现在林内的辐射量、光质、光模型的建立以及辐射环境对植物生理和生长过程的影响等方面[1--9].能量的分配,特别是可利用能量(指净辐射R n)的分配,决定大气边界层的形成速度和性质,影响热量、水汽和污染物等在大尺度范围内的输送;决定空气中水分和热含量的多少,是区域和全球尺度气候过程的驱动力[10--12].短波段的光在散射辐射中所占比例要较长波段的光大[13].但是西双版纳由于雾日减少,雾时缩短,使得该地区光照强度改变,光质发生变化,而光质在植物的生理生长过程和形态的发育方面同样起着重要作用[14--19].在森林辐射能量环境研究领域,自1923年Burns将其11a的观测结果在5Ecology6发表以来,国内外学者对不同森林群落的冠层和林内太阳辐射的总量、反射量、透射量和吸收量特征及其与群落冠层结构等的关系进行了研究[20--33],但是研究主要集中在中高纬度的亚热带、温带森林.在西双版纳热带森林,张一平等[34]曾对林窗地面附近的光辐射特征进行过研究;同时对热带季节雨林及林缘的热力效应进行了探讨[35,36].但是,对于森林整体的太阳辐射的研究仍显不足;对不同波长辐射,特别是长波辐射的研究更少.因此,本文利用周年观测资料,对处于特有地方气候(浓雾)影响下的西双版纳热带季节雨林的太阳辐射环境进行了初步研究.1样地概况与研究方法111样地概况观测点位于云南省西双版纳州勐腊县境内的国家级自然保护区内(21b57c N、101b12c E,海拔756m).观测样地所在的热带季节雨林、群落特征详见文献[37].受大气环流、地理位置及地方气候的影响,地处热带北缘的西双版纳1年中有雾凉季(11)翌年2月)、干热季(3)4月)和雨季(5)10月)之分,该地区雾日较多,年雾日可达18614d.在雾凉季月平均雾日超过23d,最多1月可达2611d;一般夜间22:00左右开始起雾,直到次日12:00后才逐渐消散;与雾凉季相比,干热季的雾生成时刻较迟,维持时间较短,一般夜间23:00之后才开始起雾,而次日上午10:00左右就逐渐消散.112观测方法研究区域的热带季节雨林林冠高度约为30~ 34m,观测用的辐射仪(C NR--1,荷兰KIPP&ZONEN 公司)设置在冠层上(4116m),该仪器为上下各有一组(长、短波长各1个)辐射观测探头组成,可分别观测向下和向上的短波、长波辐射.林下设置一总辐射仪(管状表辐射表,锦州322研究所),观测林内辐射.18北京林业大学学报第27卷考虑整个森林系统,在林冠作用面的辐射平衡可以表示为[38,39]:R n =(Q -Q r )-I(1) 有效辐射I 由式(2)计算:I =Q La -D Q L(2) 反射率r 利用式(3)计算:r =Q r P Q (3)透射率t 对于森林辐射研究也是一个不可忽视的因子,由式(4)计算[38,39]:t =Q t P (Q -Q r )(4)式(1~4)中:R n 为净辐射,Q 为总辐射,Q r 为反射辐射,I 为有效辐射,Q La 为林冠作用面向外发出的长波辐射,D 为灰体系数(=0195),Q L 为大气逆辐射,Q t 为透射辐射(林内总辐射).数据为2s 自动读取1次,经仪器处理后输出每30min 的平均值,由计算机记录.观测、记录使用北京时间,地方时比其推迟1h 15min.本研究使用的是2003年1月1日至2003年12月31日的整年观测数据.图2 太阳辐射各分量日变化FIGURE 2 Daily variations of solar radiation components2 结果与分析211 太阳辐射特征21111 年变化特征从图1可见,林冠上的太阳辐射总量(图1a)与多数地区不同,其2)5月的太阳辐射量高于其他月份;有效辐射和透射辐射(图1b)也有相似趋势;净辐射(图1a)和反射辐射(图1b)的年变化相对较小.对于长波辐射而言(图1c),不论是向下、还是向上的辐射,均在7月出现最大值,2月出现最小值;并且向上的长波辐射总大于向下的长波辐射,其差异在1)5月较大,显示了林冠在1年中,均作为热源的功效,对近旁大气呈现加热作用,使得有效辐射总为正值(图1b).图1 太阳辐射月总量的年变化FIGURE 1 Annual variati on of total monthly solar radiation21112 日变化特征2111211年辐射日变化从全年平均的日变化可以看出(图2),总辐射和净辐射在中午时分(13:30、14:00)出现最大值(61012、48211W P m 2);反射辐射最大值(7013W P m 2)出现时刻较早(12:30);有效辐射最大值(6515W P m 2)出现在13:00;透射辐射的最大值出现最早(12:00,6311W P m 2).另外,净辐射上午由负值转为正值的时段为8:00)8:30之间;而傍晚由正值转为负值的时段在18:00)18:30之间.19第5期张一平等:西双版纳热带季节雨林太阳辐射特征研究日间林冠上的向上长波辐射Q La 均高于向下长波辐射Q L (图2c),且Q La 和Q L 的最大值均出现在15:00,分别为45717和41314W/m 2;但最小值出现的时刻有较大差异,Q La 的最小值(40311W/m 2)出现在清晨7:00;而Q L 的最小值(38216W/m 2)则出现在前半夜19:30;此外,Q La 呈现单峰的时间变化趋势,而Q L 则为双峰双谷的时间变化趋势.如此的分布特征,使得林冠上的有效辐射(图2b)均为正值,且在清晨出现最小值.从年平均状态来说,日间季节雨林林冠均是作为热源向外放热,呈现加热近旁空气的热力效应.图4 不同季节反射和透射辐射日变化FIG URE 4 Dai ly variati on of reflecti ve and trans missi on in different seas ons图3 不同季节总辐射和净辐射日变化FIG URE 3 Daily variati on of global and net radiati on in different s eas ons2111212 各季节辐射日变化通过分析不同季节太阳辐射各分量平均值的日变化规律发现,总辐射和净辐射(图3)在雾凉季变率较小,而雨季变率较大,这主要是由于西双版纳雾凉季的天气状况比较稳定,而雨季却因阵性对流天气较多的季节气候特征的差异所造成.另外,总辐射和净辐射的最大值在雾凉季和干热季时较明显,出现在13:00)14:00;而雨季则出现高值区间,在13:30)15:30间均维持相近的较高值;此外值得注意的是干热季的净辐射,在11:00)12:00,出现了较低值.反射辐射(图4)时间变化趋势与总辐射相近;从最大值的比较结果来看,干热季数值最大,雾凉季次之,雨季最小;而且各季节最大值出现的时刻也有所不同,雾凉季出现在13:00,干热季在12:00,雨季则出现在12:30.雾凉季和雨季的透射辐射值(图4)总低于反射辐射,但在干热季,由于林冠较为稀疏,太阳辐射可以更多地透过树木冠层到达地面,使得中午前后的透射辐射量值出现迅速达到最大后又急速下降,呈现/突跃现象0.这与张一平等[34]对热带季节雨林林窗太阳辐射的研究结果相似.林冠上不同季节长波辐射的日变化如图5所示,对于向上长波辐射(Q La )来说,日变化趋势与总辐射相似,最小值出现在清晨时分,而最大值出现时刻有所差异,在14:30)15:30之间,数值在43619~46918W P m 2间,且干热季和雨季的值基本相同.对于向下的长波辐射(Q L ),各季节间存在较大差异,雾凉季向下长波辐射呈现双峰双谷变化趋势,在10:00和15:30各出现一个峰值,在12:00和18:30各出现一个谷值,其峰值以上午的为高,而谷值以下午的为低;干热季的向下长波辐射同样呈现双峰双谷的日变化趋势,但出现时刻有所不同,峰值分别出现在9:00和14:30,而谷值则出现在10:30和22:30,并且峰值以中午为高,谷值以夜间为低;雨季大气向下长波辐射的日变化呈现单峰型变化趋势,峰值出现在14:00,而谷值在22:00.由于各季节向上和向下长波辐射的日变化趋势的不同,导致林冠上有效辐射的日变化也呈现不同的趋势(图6),总的来看,各季节清晨的有效辐射数值均较小,随着日出,有效辐射值迅速升高,在12:00前后达到最大20北 京 林 业 大 学 学 报第27卷值,其高值均维持一定时段,一般到下午或傍晚才迅速下降,至次日清晨达到最低值.各季节间的差异主要在极值的大小、午后高值维持时段和日变幅等方面.在雾凉季,有效辐射最低值为2210W P m 2,最高值为8210W P m 2,日变幅为最大;午后在12:30)18:30,其值均维持在5610W P m 2以上.干热季有效辐射最低值为3417W P m 2,最高值为8815W P m 2,日变幅次之;在11:00)18:00间,其值均维持在7510W P m 2以上.雨季有效辐射最小值为2515W P m 2,最大值为5010W P m 2,日变幅最小;从11:30到19:30,其值大多维持在4410W P m 2以上,其中12:00)14:00间,其值有所下降.图5 不同季节长波辐射日变化FIGURE 5 Daily variation of long_wave radiation in differentseasons图6 不同季节有效辐射日变化FIGURE 6 Daily variati on of effective radiati on in different s eas ons表1 太阳辐射各分量不同季节的日总量值和占年值百分率TABLE 1 T otal daily values of solar radiation components in different seasons and ratios of total seasonal values to those of yearly values日总量值P (MJ #m -2#d -1)占年值百分率P %QR n Q r I Q t Q L Q La Q R n Q r I Q t Q L Q La 年131758125115631940198341533617532141311683010034189231303011130162雾凉季131567195114241190169311623412318189161791817823133311781612316199干热季151558129117551511186331533713648169511525112341177441925517552139雨季131298143115931270187381193811932141311683010034189231303011130162太阳辐射各分量的年平均日总量及各季节占年总量的百分率见表1.从表中可看出,太阳辐射日总量在干热季最大(15155MJ P (m 2#d)),雨季最小(13129MJ P (m 2#d)),年日总量为13175MJ P (m 2#d).净辐射日总量则是雨季最大(8143MJ P (m 2#d)),干热季最小(7195MJ P (m 2#d)),年日总量为8125MJ P (m 2#d).反射辐射日总量数值均较小,年日总量仅为1156MJ P (m 2#d),以干热季稍大(1175MJ P (m 2#d)),雾凉季略小(1142MJ P (m 2#d)).有效辐射的年日总量为3194MJ P (m 2#d),以干热季较大(5151MJ P (m 2#d)),雨季较小(3127MJ P (m 2#d)).透射辐射以干热季最大(1186MJ P (m 2#d)),雾凉季最小(0169MJ P (m 2#d)),年均日总量为0198MJ P (m 2#d).对于长波辐射,向下长波辐射年日总量为34153MJ P (m 2#d),向上长波辐射年日总量为36175MJ P (m 2#d),两者均以雨季最大(38119MJ P (m 2#d)),雾凉季最小(31162、34123MJ P (m 2#d)).从表1可见,不同辐射分量在各季节的比重是有所不同的.212 太阳辐射百分率特征21211 年变化特征林冠上太阳辐射各分量占总辐射百分率随月份的变化而不同.净辐射(图7a)1)4月的百分率较低,在50%~57%之间,以4月最低(5018%),而雨21第5期张一平等:西双版纳热带季节雨林太阳辐射特征研究季百分率较大,以9月最高(6713%);有效辐射百分率(图7b)的年变化与净辐射相反,1)4月较高,雨季较低,1月出现最大值(3712%),9月出现最小值(2115%);反射辐射的百分率(图7c)的年变化较复杂,月际间波动较大,总体上4)7月百分率较高,5月出现最大值,为1319%,其他月份百分率值较低,其中2月和11月分别为1011%和1012%,低于其他月份;透射辐射的百分率(图7d)在3)5月较高,其他月份较低,且月际间变化也较小,最大值为1313%(4月),最小值为314%(12月).图7热带季节雨林林冠上太阳辐射各分量占总辐射百分率年变化FIGURE7Monthly variation of di stributing ratios of solar radiation components for tropical seasonal rainforest图8不同季节太阳辐射各分量占总辐射百分率的日变化FIG URE8Daily variati on of dis tributing rati os of solar radiation components in different s eas ons21212日变化特征从不同季节林冠上太阳辐射各分量占总辐射的百分率的日变化可见,净辐射的百分率(图8a)总体趋势为早晨和傍晚较小,昼间较高;进一步分析可知,昼间不同季节的百分率存在较显著差异,雾凉季的百分率日变化较小,百分率在73%~77%之间,呈现上午稍低,下午略高的变化趋势;而干热季净辐射百分率的变化趋势最为特别,总体上呈现上午小、下午大的趋势,并且在11:00)12:00有一谷值;雨季的净辐射百分率呈现上午低、下午高的变化趋势,在中午时分变化相对明显.从各季节百分率数值比较看,上午雾凉季最大,雨季次之,干热季最小;而下午则是雨季最大,雾凉季次之,干热季最小.对于有效辐射的百分率(图8b),总体变化趋势与净辐射相反,呈现清晨和傍晚较高,昼间较低的趋势;雾凉季时呈现由上午较低值向下午较高值逐渐增加的变化趋势;干热季为上午高,下午低,在中午时分出现突变的变化趋势;雨季的日变化较小,呈现上午和下午略低,中午稍高的变化趋势.从百分率数值来看,上午干热季最大,雨季次之,雾凉季最小;下午则是雾凉季最大,干热季次之,雨季最小.不同季节反射辐射的百分率(图8c)总体分布趋势为清晨和傍晚较大,昼间较小;在昼间的总的变化趋势是上午较高,下午较低;雾凉季的变化相对平22北京林业大学学报第27卷稳,由上午的较高值逐渐减小;而干热季和雨季则是在中午出现一个高值后再逐渐减小.总的说来透射辐射的百分率是中午时较高(图8d),这是由于太阳高度较高时,太阳直射光可以透过林隙,到达林内,使得林内辐射数值增加,导致透射辐射的百分率增加;特别是干热季时,由于树木处于集中换叶期,叶面积指数降低,使得太阳辐射更容易到达林内,致使干热季的透射辐射百分率大于雾凉季和雨季,特别是中午12:00的百分率可达4919%.从表2可见,净辐射在各分量中最大,年百分率为59198%,不同季节中以雨季最大(63146%),干热季最小(53131%);年有效辐射的百分率为28168%,但季节差异较大,干热季最高为35142%,而雨季最小,仅为24160%;年反射辐射的百分率为11134%,季节之间变化不大,最大值为11194%(雨季),最小值为10150(雾凉季);透射辐射年百分率为7113%,干热季最大(11199%),雾凉季最小(5112%).表2不同季节太阳辐射各分量占总辐射的百分率% TABLE2Distributing ratios of solar radiation componen tsi n different seasonsR n I Q r Q t 年5919828168111347113雾凉季5816330187101505112干热季53131351421112811199雨季63146241601119461583小结与讨论311热带季节雨林太阳辐射特征受大气环流(西南季风)、地理位置(低纬度地区)和地方气候(干季浓雾,雨季多云雨)的共同影响,热带季节雨林林冠的太阳辐射年日总辐射为13175MJ P m2,各辐射分量占年辐射的百分率:净辐射为59198%,有效辐射为28168%,反射辐射为11134%,透射辐射为7113%.在不同季节中,太阳辐射各分量的数值和时间变化均有区别,雾凉季天气状况比较稳定,导致林冠上的太阳辐射时间变率较小;而热带雨季,阵性对流天气较多,致使林冠上的太阳辐射时间变率较大;特别是在干热季,由于热带季节雨林处于集中换叶期,林相变化较大,使得太阳辐射各分量的变化较为特殊,中午透射辐射呈现辐射量值的/突跃现象0.众所周知,太阳辐射对植物的光合作用、森林小气候的形成等起着重要作用.研究表明[36],在西双版纳热带季节雨林的各热力要素在中午变化较大,且干热季的变化幅度明显大于雾凉季;热带季节雨林林冠附近,树冠表温和气温及温度日较差均呈现最大值,林冠面具有较强的热力效应;在热带季节雨林中,存在复杂、多样的热力作用和热力传递,导致森林中热力效应趋于多样化等,这都与热带季节雨林太阳辐射分配的多样化有着不可分割的联系.312林冠上长波辐射本研究与已有的大多数研究不同之处在于长波辐射是使用直接测量的方法得出,对数据的分析结果表明,由林冠放出的向上的长波辐射,虽然不同月份(图1c)和不同季节间(图5)数值有所差异,但具有较好的日变化规律(图2c,图5),说明热带季节雨林由于林冠总体上变化程度不大,下垫面性质基本相同,使得日变化规律十分相近.但是大气向下的长波辐射则受大气状况(气温、水汽等)的影响,不仅在不同月份(图1c)和各季节间(图5)数值不同,而且在不同季节其时间变化也有较大差异(图2c,图5).由此引起林冠上的有效辐射在不同月份呈现不同的数值(图1b),而且不同季节的时间变化也有较大差异(图6).本研究表明:热带季节雨林林冠均是作为热源向外放热,呈现加热近旁空气的热力效应(图2b,图6),这印证了在西双版纳热带季节雨林热力效应研究中,所得出的树冠表温和气温及温度日较差均呈现最大值,林冠面具有较强的热力效应,乃是热带季节雨林主要热力作用面的结论[36].313林冠反射率和透射率森林对太阳辐射的反射与透射是研究森林能量平衡和植被能量的重要因子之一.从图9a可见,热带季节雨林林冠的反射率的年变化幅度相对较小,反射率在0110~0114之间,以4)5月较高;整层森林的透射率的年变化相对较大,在气候较干燥的3)5月数值较高,4月最大(0115);进入雨季后,透射率迅速减小,月际间变化也减小,12月达最小值(0104).从图9b可见,年反射率的日变化除与通常出现的早晚高的状况之外,在昼间还呈现上午高,下午低的变化趋势,并且,日变化上午较小,下午较大.年透射率的日变化则呈现中午数值最大,上午、下午数值较小的变化趋势.热带季节雨林反射率与透射率如此的变化趋势,与西双版纳特殊的气候条件,以及由此导致的森林群落林相的变化等有密切关系.在西双版纳,由于受大气环流、地理位置和太阳高度的共同影响,1年中有雾凉季(11)2月)、干热季(3)4月)和雨季或称湿热季(5)10月)之分.在雾凉季中,虽然大气降水较少,但是浓雾现象较多,不仅雾浓厚,且雾时较长,一般从22:00至次日12:00均有浓雾出现,使得该季节树木仍保持较多的树叶,反射率和透射率均不大;而在3)4月,随着大气的进一步干燥,雾的浓度降低,雾时缩短,树木进入集23第5期张一平等:西双版纳热带季节雨林太阳辐射特征研究中换叶期,大量树木叶片枯黄、脱落,导致反射率和透射率增大;5月中、下旬进入雨季,树木恢复枝繁叶茂,反射率和透射率重新降低.而在一日中,上午由于地方气候(雾)的影响,反射率和透射率的日变化均较小;下午反射率和透射率均呈现下降趋势;中午,太阳高度处于天顶,反射率和透射率都有所增加.图9 反射率和透射率变化FIGURE 9 Variati on of albedo and rati o of trans miss ion众所周知,森林林冠太阳辐射受多种因素影响,特别是森林的有效辐射受到大气水汽、温度影响的大气向下长波辐射以及林冠特性影响的向上长波辐射控制,反射率和透射率受林冠状况和树木叶片特征及叶面积等的影响,在本研究中该方面的分析尚不充分.林冠上有效辐射与树冠上气象要素的关系以及热带季节雨林林冠状况林相变化对太阳辐射各分量影响等方面的研究将是下一步工作中深入开展的内容.致谢 本研究得到中国科学院西双版纳热带森林生态系统定位研究站的大力支持,刘梦楠参加了观测工作,在此表示感谢.参考文献[1]CA STRO F,FETCHER N.Three di mensional model of thei nterception of light by a canopy [J].Agric For Me teorol ,1998,90:215--233.[2]AGYEMAN V K,SWAINE M D,THOMPSON J.Responses oftropical forest tree seedlings to i rradiance and the derivati on of a li ght response index [J].J Ecol ,1999,87:815--827.[3]KYEREH B,SWAINE M D,THOMPSO N J.Effec t of light on thegermi nation of forest trees i n Ghana [J].J Ecol ,1999,87:772--783.[4]POOR TER L.Growth responses of 15rain_forest tree species to ali ght gradient:the relative i mportance of morphol ogical andphysi ological traits [J].Funct Ecol ,1999,13:396--410.[5]THO MAS S C,BAZZAZ F A.Asymptotic hei ght as a predic tor ofphotosynthe tic 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太阳辐射光谱
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2020年1月9日4时25分
第二章 太阳能
2.2 太阳能量的衰减
太阳常数(solar constant ）： 在地球大气上界，日地平均距离(约为
1.496×108km)处，与太阳光垂直的平面上，单 位面积的太阳辐射强度称为太阳常数。
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垂直的地表面用AM1表示，即太阳高度角h=90°；
当h= 41.8 °时，AM=1.5，是典型晴天太阳光照射到一般 地面的情况，辐射总量为1000W/m2，常用于太阳电池和 组件效率测试时的标准。
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测试太阳电池和组件效率时的标准大气条件：
太阳常数值并不是恒定不变的，它随着太阳活动 变化而发生变化：随太阳黑子(sunspot)数增加而增大， 随太阳黑子数减少而减小。但变化很小，其值在 1325W·m-2～1457W·m-2之间。我国采用的太阳常数 值为1382 W·m-2 。
由于太阳辐射通过大气层到达地面时，能量总是 要减弱，所以在地面上测得的太阳辐射强度总是小于 太阳常数。
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三类地区
为我国太阳能资源中等类型地区，年太阳辐射总量 为5000-5850 MJ/m2，相当于日辐射量3.8～4.5KWh/㎡。 主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、 吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、 福建南部、苏北、皖北、台湾西南部等地
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不足：
⑴能量密度低、稳定性差。
2遥感技术与应用-遥感电磁辐射基础(2)
大气对电磁辐射的影响作用：
折射、反射、吸收、散射、透射 。（自身辐射）
6
大气折射 （Refraction）
电磁波穿过大气层时，会产生传播方向改变，即折射现象。 大气密度越大，折射率越大；离地面高度越大，空气越稀薄， 折射率越小。
地面接收的电磁波方向与实际太阳辐射方向偏离了一个角度， 称为折射值。
Atmospheric Refraction
16
3、无选择性散射(Non-selective scattering)
发生在大气粒子的直径比波长大得多时。散射的特点 时散射强度与波长无关，任何波长的散射强度相同
尘埃、云和雾 云和雾：白色，（对所有可见光波长同等散射）
17
散射特征总结
散射强度遵循的规律与波长密切相关。在大气状况相同时，同 时会出现各种类型的散射。
地表接受的太阳辐射曲线
与大气外的曲线不同，差异 主要由大气引起。
太阳辐照度分布曲线
1
2.2 太阳辐射和地球辐射
2 地球辐射
地表自身热辐射 地球辐射与相应的黑体辐射的关系：地球辐射接近于 300K黑体辐射，但由于大气影响（主要是吸收），实际 的辐射曲线为不平滑的折线。
2
2.2 太阳辐射和地球辐射
3 太阳辐射和地球辐射的分段性：
太阳辐射接近于温度为6000K的黑体辐射，最大辐射的对应波长为 0.48m，地球辐射接近于温度为300K的黑体辐射，最大辐射的对 应波长为9.66 m，二者相差较远； 太阳辐射主要集中于波长较短的部分，从紫外、可见光到近红外 区域，即0.3-2.5 m，在这一波段地球的辐射主要是反射太阳的 辐射。 地球自身发出的辐射主要集中在波长较长的部分，即6 m以上的热 红外区段。 在2.5-6 m的中红外波段，地球对太阳辐照的反射和地表物体自身 的热辐射均不能忽略
南京地区的太阳能辐射特性
电力 与能源
第３ ４ 卷第 １ 期
２ ０ １ ３年 ２月
南京地 区的太 阳能辐射特性
黄 静 ， 陈 志鹏 ， 李存霖 ， 娄 清辉 ， 唐 菲菲 ， 王培 红
（ 东 南 大 学 能 源 与 环境 学 院 ， 南 京 ２ １ ０ ０ ９ ６ ）
摘 要 ： 太 阳能 热 利 用 系统 的性 能 与 当 地 太 阳 能 辐 照 特 性 直 接 相 关 。利 用 南 京 地 区 全 年 辐 射 强 度 统 计 数 据 建立了逐时太阳能强度及 其计 算模 型 ， 结 果 可 以 作 为 太 阳 能 热 利 用 系 统 提 供 性 能 分 析 和 方 案 论 证 的 参 考
ｔ Ｏ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｎ ｕ ａ ｌ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ， ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ａ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｈ ｏ ｕ ｒ ｌ ｙ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ
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太阳辐射强度
太阳辐射强度
太阳辐射强度是指太阳光能量在单位面积上的传播速率。
在地球上，太阳辐射强度受到地理位置、季节变化和大气层等多种因素的影响，是影响气候和天气变化的重要因素之一。
太阳辐射的特点
太阳是地球上的主要能量来源，太阳辐射主要包括可见光、紫外线和红外线等不同波长的辐射。
太阳辐射强度随着时间和地理位置的变化而变化，白天太阳直射地面时，太阳辐射强度会更高，而夜晚或阴雨天气太阳辐射强度则会减弱。
太阳辐射在气候中的作用
太阳辐射是地球气候系统的重要组成部分，它直接影响着地表温度、大气循环和水循环等。
太阳辐射的变化会引起气候变化，例如长期的太阳活动周期会对气候产生影响，阳光辐射的强弱也会导致不同季节和地区的气温变化。
太阳辐射强度的测量方法
科学家们利用日晷、太阳能电池、光度计等仪器来测量太阳辐射强度。
其中，太阳能电池是一种常用的太阳辐射测量工具，它可以将太阳能转化为电能并输出电压信号，通过测量输出的电压信号来计算太阳辐射的强度。
结语
太阳辐射强度是地球上的重要气候因素，了解太阳辐射的特点和作用对于预测气候变化、合理利用太阳能资源等都具有重要意义。
通过科学的测量和研究，我们可以更好地理解太阳辐射强度的变化规律，为保护地球环境和可持续发展提供参考依据。
122.2.2到达地面的太阳辐射
➢ 太阳高度角一定，大气透明度不好， 散射质点多→散射辐射增强；
➢
三、太阳总辐射
太阳总辐射：到达地面的太阳直接辐射与太阳散射辐射的总和。用Rs表示
R s R sb R sd 0 .5 R sc(1 m ) s in h
总辐射的日、年变化是受太阳高度角的影响： ➢ 日变化：中午最大 ➢ 年变化： • 中高纬度地区：夏季月份最大，冬季最小。 • 低纬度地区（0-20°左右）：一年中有两个最大值(春分和秋分)
一、太阳直接辐射
直接辐射的日变化和年变化：主要由太阳高度角决定 日变化（无云条件下）：
➢中午太阳高度角最大，直接辐射最强；日出、日落时太阳高度角最小，直接辐射最弱
年变化：
➢一般夏季最大，冬季最小；如果夏季云雨多，则春末夏初最大
纬度变化:
➢低纬度地区 > 高纬度地区； ➢全年直接辐射最大值出现在回归线附近，而不是赤道（阴雨天气较多）
一、太阳直接辐射
3.大气透明度(α)
大气透明度是指透过一个大气质量数后的辐射强度与透过前的辐射强度之比。 大气透明度与大气中水汽、尘埃等有关。这些物质越多，大气透明度越差， 透明系数越小。 天气特别晴朗，污染较少时， α=0.9； 天空混浊，污染特别严重时， α=0.6 一般情况下 α=0.84。
四、地面对太阳辐射的反射
2.下垫面性质
(1) 颜色：
各种下垫面对短波辐射的平均反射率
下垫面性质 大多数 农作物
反射率（%） 18-23
绿草地 26
大草原 22
葡萄园 18-19
落叶林 15-20
针叶林 10-15
黑钙土 5-12
新雪 陈雪 80-95 42-70
(完整版)太阳辐射波长
太阳辐射一、太阳辐射光谱和太阳常数太阳辐射光谱太阳辐射中辐射能按波长的分布，称为太阳辐射光谱，见图2.4。
从图中可看出，大气上界太阳光谱能量分布曲线，与用普朗克黑体辐射公式计算出的6000K的黑体光谱能量分布曲线非常相似。
因此可以把太阳辐射看作黑体辐射。
太阳是一个炽热的气体球，其表面温度约为6000K，内部温度更高。
根据维恩位移定律可以计算出太阳辐射峰值的波长λmax为0.475μm，这个波长在可见光的青光部分。
太阳辐射主要集中在可见光部分（0.4～0.76μm），波长大于可见光的红外线（＞0.76μm）和小于可见光的紫外线（＜0.4μm）的部分少。
在全部辐射能中，波长在0.15～4μm之间的占99%以上，且主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总能量的约50%，后者占约43%，紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7%。
太阳常数太阳辐射通过星际空间到达地球表面。
当日地距离为平均值，在被照亮的半个地球的大气上界，垂直于太阳光线，每秒每平方米的面积上，获得的太阳辐射能量称为太阳常数，用Rsc(Solar constant)表示，单位为（W/m2）。
太阳常数是一个非常重要的常数，一切有关研究太阳辐射的问题，都要以它为参数。
关于太阳常数的研究已有很长历史了，早在20世纪初，人们就已经通过各种观测手段估计它的取值，认为大约应在1350～1400W/m2之间。
太阳常数虽然经多年观测，由于观测设备、技术以及理论校正方法的不同，其数值常不一致。
据研究，太阳常数的变化具有周期性，这可能与太阳黑子的活动周期有关。
在太阳黑子最多的年份，紫外线部分某些波长的辐射强度可为太阳黑子最少年份的20倍。
近年来，气候学家指出，只要地球的长期气候发生1%的变化，就会引起太阳常数的变化。
目前已有许多无人或有人操作的空间实验对太阳辐射进行直接观测，并在宇宙空间实验站设计了名为“地球辐射平衡”的课题，其中一个重要项目就是对太阳辐射进行长期监视。
大气颗粒物对太阳短波辐射的光学特性分析
大气颗粒物对太阳短波辐射的光学特性分析随着城市化进程的不断加快，大气颗粒物的污染问题也日益凸显。
大气颗粒物是指自然界和人类活动中产生的，在大气中悬浮并具有一定持续时间的固体或液体颗粒。
它们对太阳短波辐射的光学特性产生了重要影响。
大气颗粒物的主要成分包括二氧化硅、碳酸钙、硫酸盐等。
其中，二氧化硅和碳酸钙主要来源于自然界，而硫酸盐则来自于人类活动中的燃烧过程以及工业废气排放。
这些成分对光的散射和吸收起着关键作用。
首先，大气颗粒物对太阳短波辐射的散射现象不可忽视。
颗粒物的尺寸决定了其对光的散射效应。
根据散射的主要方向，可以将颗粒物分为两类：远场散射和近场散射。
远场散射是指颗粒物的尺寸远大于波长，此时，颗粒物对光的散射主要是由于相位差引起的。
而近场散射是指颗粒物的尺寸接近或略大于波长，此时，颗粒物对光的散射主要是由于多次散射效应叠加导致的。
其次，大气颗粒物对太阳短波辐射的吸收也是一个重要因素。
颗粒物的成分决定了其对不同波段光的吸收特性。
例如，二氧化硅颗粒对紫外光吸收较弱，而对可见光和红外光吸收较强；碳酸钙颗粒对紫外光吸收较强，而对红外光吸收较弱。
这些吸收特性会导致太阳短波辐射被一部分吸收而无法到达地表。
进一步分析大气颗粒物对太阳短波辐射的影响，可以看到其对气温和能源分布的影响。
首先，大气颗粒物的散射效应会导致散射辐射在大气中的传播方向发生变化，进而影响到地表的总辐射量。
这会对地表的温度分布产生影响，进而影响到气候格局。
此外，太阳短波辐射被大气颗粒物散射后，部分辐射能量会被再次反射回大气中，加剧大气的能量循环，影响到大气层的垂直温度结构。
其次，大气颗粒物的吸收作用会导致大气层局部能量的增加，进而改变大气的稳定性。
这会影响到大气中的温度垂直分布，形成温度逆变层等特殊气候现象。
综上所述，大气颗粒物对太阳短波辐射的光学特性的分析具有重要意义。
通过了解大气颗粒物的散射和吸收特性，我们可以更有效地评估大气污染对气候变化的影响，并制定相应的环境保护和减排政策。
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太阳辐射的特性
昼夜是由于地球自转而产生的，而季节是由于地球的自转轴与地球围绕太阳公转的轨道的转轴呈23°27′的夹角而产生的。
地球每天绕着通过它本身南极和北极的“地轴” 自西向东自转一周。
每转一周为一昼夜，所以地球每小时自转15°。
地球除自转外还循偏心率很小的椭圆轨道每年绕太阳运行一周。
地球自转轴与公转轨道面的法线始终成23．5°。
地球公转时自转轴的方向不变，总是指向地球的北极。
因此地球处于运行轨道的不同位置时，太阳光投射到地球上的方向也就不同，于是形成了地球上的四季变化（见下图）。
每天中午时分，太阳的高度总是最高。
在热带低纬度地区（即在赤道南北纬度23°27′之间的地区），一年中太阳有两次垂直入射，在较高纬度地区，太阳总是靠近赤道方向。
在北极和南极地区（在南北半球大于90°~23°27′），冬季太阳低于地平线的时间长，而夏季则高于地平线的时间
长。
由于地球以椭圆形轨道绕太阳运行，因此太阳与地球之间的距离不是一个常数，而且一年里每天的日地距离也不一样。
众所周知，某一点的辐射强度与距辐射源的距离的平方成反比，这意味着地球大气上方的太阳辐射强度会随日地间距离不同而异。
然而，由于日地间距离太大（平均距离为1.5 x 108km），所以地球大气层外的太阳辐射强度几乎是一个常数。
因此人们就采用所谓“太阳常数”来描述地球大气层上方的太阳辐射强度。
它是指平均日地距离时，在地球大气层上界垂直于太阳辐射的单位表面积上所接受的太阳辐射能。
近年来通过各种先进手段测得的太阳常数的标准值为1353w／m2。
一年中由于日地距离的变化所引起太阳辐射强度的变化不超过上3.4％。
2.2 到达地面的太阳辐射
太阳照射到地平面上的辐射或称“日射”由两部分组成——直达日射和漫射日射。
太阳辐射穿过大气层而到达地面时，由于大气中空气分子、水蒸气和尘埃等对太阳辐射的吸收、反射和散射，不仅使辐射强度减弱，还会改变辐射的方向和辐射的光谱分布。
因此实际到达地面的太阳辐射通常是由直射和漫射两部分组成。
直射是指直接来自太阳其辐射方向不发生改变的辐射；漫射则是被大气反射和散射后方向发生了改变的太阳辐射，它由三部分组成：太阳周围的散射（太阳表面周围的天空亮光），地平圈散射（地平圈周围的天空亮光或暗光），及其他的天空散射辐射。
另外，非水平面也接收来自地面的反射辐射。
直达日射、漫射日射和反射日射的总和即为总日射或环球日射。
可以依靠透镜或反射器来聚焦直达日射。
如果聚光率很高，就可获得高能量密度，但却损耗了漫射日射。
如果聚光率较低，也可以对部分太阳周围的漫射日射进行聚光。
漫射日射的变化范围很大，当天空晴朗无云时，漫射日射为总日射的10％。
但当天空乌云密布见不到太阳时，总日射则等于漫射日射。
因此聚式收集器采集的能量通常要比非聚式收集器采集的能量少得多。
反射日射一般都很弱，但当地面有冰雪覆盖时，垂直面上的反射日射可达总日射的40％。
到达地面的太阳辐射主要受大气层厚度的影响。
大气层越厚，对太阳辐射的吸收、反射和散射就越严重，到达地面的太阳辐射就越少。
此外大气的状况和大气的质量对到达地面的太阳辐射也有影响。
显然太阳辐射穿过大气层的路径长短与太阳辐射的方向有关。
参看下图，A为地球海平面上的一点，当太阳在天顶位置S时，太阳辐射穿过大气层到达A点的路径为OA。
城阳位于S点时，其穿过大气层到达A 点的路径则为0A。
O，A与 OA之比就称之为“大气质量”。
它表示太阳辐射穿过地球大气的路径与太阳在天顶方向垂直入射时的路径之比，通常以符号m表示，并设定标准大气压和O℃时海平面上太阳垂
直入射时，大气质量m＝1。
从下图可知：
式中，h为太阳的高度角。
大气质量示意图
显然地球上不同地区、不同季节、不同气象条件下到达地面的太阳辐射强度都是不相同的。
下表给出了热带、温带和比较寒冷地带的太阳平均辐射强度。
不同地区太阳平均辐射强度
太阳平均辐射强度
地区
kwh/(m2xd) w/m2
热带、沙漠5-6 210-250
温带3-5 130-210
阳光较少地区（北欧）2-3 80-130
通常根据各地的地理和气象情况已将到达地面的太阳辐射强度制成各种可供工程使用的图表，它们不但对太阳能利用，而且对建筑物的采暖、空调设计也是至关重要的数据。
2.3 波长分布
太阳能的波长分布可以用一个黑体辐射来模拟，黑体的温度为5800K。
太阳能波长分布在紫外光、可见光和红外光波段。
这些波段受大气衰减的影响程度各不相同。
可见光辐射的大部分可到达地面，但是上层大气中的臭氧却吸收了大部分紫外光辐射。
近年来，由于臭氧层变薄，特别是南极和北极地区，到达地面的紫外光辐射越来越多。
入射的红外光辐射，有一部分被二氧化碳、水蒸气和其他气体吸收，而在夜间来自地球表面的较长波长的红外辐射大部分则传到了外空。
这些温室气体在上层大气中的积累，可能会使大气吸收能力增加，从而导致全球气候变暖和天气变得多云。
虽然臭氧减少对太阳能集热器的影响甚微，但温室效应可能会增大散射辐射，
并可能严重影响太阳能集热器的作用。