地面辐射
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2第二章 辐射-2.6地面辐射收支
辐射地面辐射收支地面辐射收支地面辐射大气辐射地面有效辐射地面辐射差额太阳辐射能量的传输方向地面辐射Surface radiation波长范围：3.0μm～120.0μm最大放射能力的波长约为9.7μm（长波辐射）定义指由地面放射的指向大气的辐射。
RLu大气辐射Atmospheric radiation波长范围：7.0μm～120.0μm最大放射能力的波长约为14.5μm（长波辐射）大气逆辐射Atmospheric counter radiation (RLd):指大气辐射中投向地面的那一部分大气长波辐射。
定义大气向四面八方放射的辐射能。
地面辐射与地面所吸收到的大气逆辐射的差值。
Lu Ld R R F δ=−R Lu 地面辐射；δ地面对大气逆辐射的吸收率；R Ld 为大气逆辐射。
地面有效辐射与地面温度（T ）的关系：F ＞0，地面失去热量，T 地降低;F ＜0，地面得到热量，T 地升高；F = 0，地面热量得失平衡，T地不变。
定义公式地气温度当T 地面＞T 大气F ＞0，T 差值↑→F↑；当T 地面＜T 大气F ＜0，T 差值↑→F↓。
大气中的水汽量：水汽↑→F↓云况：云多云厚→F↓地面性质：地面越粗糙→F↑；地面有覆盖物→F↓。
微风：夜间有微风时→F ↓海拔高度（H ）：H↑→水汽↓→R Ld ↓→F↑。
Lu LdR R F δ=−影响因素n单位面积的地表面，在一定时间内，辐射能的收入和支出之差。
(1)()(1)n s sb sd R R r F R R r F=−−=+−−()(1)sb sd R R r +−各项物理意义：地面从太阳辐射中净吸收能量的部分，即收入部分。
Lu Ld R R F δ=−地面净损失热量部分，即支出部分。
定义表达式n 日变化白天，收入项大于支出项，Rn ＞0；Rn在中午达到最大值；夜间，收入项RR SS1−rr=0，R n=-F地面失热而降温；年变化夏季：太阳辐射强，收入项＞＞支出项，Rn＞0，地面得热升温。
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。
影响地面辐射的主要因素
影响地面辐射的主要因素
影响地面辐射的主要因素包括以下几个方面：
1. 太阳辐射：太阳是地球上主要的辐射能源，太阳辐射的强弱和太阳高度、天气状况等因素有关。
2. 大气传输：大气中的水蒸气、气溶胶等物质会对太阳辐射进行散射、吸收、反射等过程，从而影响到地面辐射的强度。
3. 天气状况：云量、云高、云种等天气因素会直接影响到太阳辐射的到达地面的程度，云覆盖会减弱太阳辐射。
4. 地表特性：地表的反射率、吸收率等特性会对太阳辐射的接收和反射起着重要作用。
5. 地理位置：地球上不同地区的纬度和海拔高度等因素也会影响到太阳辐射的强度，例如接近赤道的地区接收的太阳辐射更强。
6. 时间：太阳辐射的强度会随着时间的变化而变化，例如白天辐射强度较大，晚上则几乎没有太阳辐射。
综上所述，太阳辐射、大气传输、天气状况、地表特性、地理位置和时间等因素是影响地面辐射的主要因素。
地面和大气辐射
2024/7/15
22
地面辐射差额各分量的日变化
2024/7/15
23
上海7月份晴天辐射差额的日变化
2024/7/15
24
辐射差额的年变化——赣州-北京-敦煌
2024/7/15
25
➢ 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。
2024/7/15
12
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”
2024/7/15
26
年平均地表净太阳辐射
2024/7/15
27
年平均地表净长波辐射
2024/7/15
28
年平均地表净辐射（辐射差额）
2024/7/15
29
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 )
2024/7/15
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
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及影响因素PPT课件
月球夜间由于没有大气的保温效应月球表面辐射强烈月面温度骤降气温很低白天大气削弱了到达地面的太阳辐射气温不会太高夜间地面辐射绝大部分热量又被大气逆辐射还给地面使气温不致降得过低白天由于没有大气对太阳辐射的削弱作用月面温度升得很高气温很高大气大气上界上界地球太阳辐射地面辐射与大气辐射的关系太阳辐射地面辐射与大气辐射的关系太阳辐射地面辐射与大气辐射的关系太阳辐射地面辐射与大气辐射的关系大气上界地面地面增温射向宇宙空间大气吸收太阳暖大地太阳暖大地大气还大地大气还大地大地暖大气大地暖大气1纬度因素太阳高度探究
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。
• 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
SUCCESS
THANK YOU
2019/7/30
温度越高，辐射最强部分的波长越短；反之则越长。 太阳辐射为短波辐射，地面辐射为长波辐射
3、对流层大气与地面辐射的关系？
地面辐射（长波辐射）是对流层大气增温的直接热 量来源。
二、大气辐射
1、概念
大气吸收地面辐射增温的同时，也向外辐射能量， 即大气辐射。它属于长波辐射。 射向地面的大气辐射，称为大气逆辐射。
地面辐射和大气辐射
大气主要吸收的是红外光和紫外光，占了太阳辐 射能量绝大部分的可见光没有被吸收，那么太阳 辐射中的可见光部分去了哪里呢？
一、地面辐射
阅读教材P44，思考下列问题：
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。
• 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
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2019/7/30
温度越高，辐射最强部分的波长越短；反之则越长。 太阳辐射为短波辐射，地面辐射为长波辐射
3、对流层大气与地面辐射的关系？
地面辐射（长波辐射）是对流层大气增温的直接热 量来源。
二、大气辐射
1、概念
大气吸收地面辐射增温的同时，也向外辐射能量， 即大气辐射。它属于长波辐射。 射向地面的大气辐射，称为大气逆辐射。
地面辐射和大气辐射
大气主要吸收的是红外光和紫外光，占了太阳辐 射能量绝大部分的可见光没有被吸收，那么太阳 辐射中的可见光部分去了哪里呢？
一、地面辐射
阅读教材P44，思考下列问题：
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℃。
地面辐射PPT课件
11
大气和地面反 射、散射34%
太阳
太阳辐射 100%
大气上界
大气吸收19%
地面吸收47%
到达地面的太阳辐射
2021
12
大气对地面的保温作用
太
阳 辐
射向宇宙空间 射向宇宙空间
射
大气上界
地 大气吸收 面 吸 收
大大
气 气 大气
辐 射
增 吸收 温
射向地面
地面增温
地面
“太阳暖大地” “大气还大地” “大地暖大气”
2021
15
2021
16
纬度不同的地区，年平均正午太阳高度不同，太阳辐射经过大 气的路程长短各异，这就使太阳辐射强度由低纬向高纬递减。同 样性质的地表，受到太阳辐射的强度越大，所产生的地面辐射也 就越强。
如右图，A、B表示等量的太阳
辐射，A的入射角大于B，导致：
①A束光线分布的面积a小于B束
光线分布的面积b，光热集中，
2021
23
跨越障碍
沙土的反射率高，地面辐射弱，沙滩就凉； 海洋的反射率低，地面辐射强，海水就热，对 吗？
这种观点是错误的。沙土的反射率虽高， 但热容量低，白天获得太阳辐射后增温快，地 面辐射强。
2021
24
思维点击： 南极为什么会成为全球的
寒冷中心？
“南极大陆被冰雪覆盖，对太阳辐射反射强。”
是南极洲成为全球寒冷中心的重要原因。
(3)．日出前的黎明和日落后的黄昏天空为什么是明亮的？ 这是由于散射作用造成的，散射作用将太阳辐射的一部分能 量射向四面八方，所以在黎明和黄昏虽然看不见太阳，但天 空仍很明亮。
(4)．霜冻为什么出现在晴朗的早晨（晴朗的夜晚气温低）？ 这是由于晴朗的夜晚大气的保温作弱，地面热量迅速散失， 气温随之降低。
大气和地面反 射、散射34%
太阳
太阳辐射 100%
大气上界
大气吸收19%
地面吸收47%
到达地面的太阳辐射
2021
12
大气对地面的保温作用
太
阳 辐
射向宇宙空间 射向宇宙空间
射
大气上界
地 大气吸收 面 吸 收
大大
气 气 大气
辐 射
增 吸收 温
射向地面
地面增温
地面
“太阳暖大地” “大气还大地” “大地暖大气”
2021
15
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16
纬度不同的地区，年平均正午太阳高度不同，太阳辐射经过大 气的路程长短各异，这就使太阳辐射强度由低纬向高纬递减。同 样性质的地表，受到太阳辐射的强度越大，所产生的地面辐射也 就越强。
如右图，A、B表示等量的太阳
辐射，A的入射角大于B，导致：
①A束光线分布的面积a小于B束
光线分布的面积b，光热集中，
2021
23
跨越障碍
沙土的反射率高，地面辐射弱，沙滩就凉； 海洋的反射率低，地面辐射强，海水就热，对 吗？
这种观点是错误的。沙土的反射率虽高， 但热容量低，白天获得太阳辐射后增温快，地 面辐射强。
2021
24
思维点击： 南极为什么会成为全球的
寒冷中心？
“南极大陆被冰雪覆盖，对太阳辐射反射强。”
是南极洲成为全球寒冷中心的重要原因。
(3)．日出前的黎明和日落后的黄昏天空为什么是明亮的？ 这是由于散射作用造成的，散射作用将太阳辐射的一部分能 量射向四面八方，所以在黎明和黄昏虽然看不见太阳，但天 空仍很明亮。
(4)．霜冻为什么出现在晴朗的早晨（晴朗的夜晚气温低）？ 这是由于晴朗的夜晚大气的保温作弱，地面热量迅速散失， 气温随之降低。
地面辐射名词解释
地面辐射名词解释
地面辐射是指一种地面气象中质量较大的微小粒子，来源于自然环境，如火山石英、火山岩、沙尘和气象条件所产生的辐射总和。
这些微粒子会被太阳的紫外线或其它气象条件所吸引，使这些粒子倾斜发散。
一般而言，地面辐射是由太阳光、空气湿度、风速等多种气候因素共同形成的。
地面辐射对人类有着深远的影响，会影响气候环境、植物生长以及控制了大气的能见度等。
当地面辐射的浓度增加时，气温会下降、大气霾浓度加剧，使大气中降低了空气有机碳的浓度，有害的紫外线、臭氧层也会受到污染，对环境造成的污染是不可无视的。
另一方面，地面辐射也有益处，比如它可以有效减少气温升高。
这种“地面降温”作用在夏季特别明显，当地面辐射浓度增加时，由于物体表面受暗室效应影响，使物体表面温度降低，总体而言，地面温度也会随之降低。
因此，地面辐射对人类有着重要的意义，针对这种现象，我们应该采取以下措施。
其一，加强宣传，向公众传播相关观点，引导公众更加注重环保；其二，强化环境保护，严格管控工业污染以及森林覆盖等；最后，全面发展科技，推进环境恢复技术的发展，实施环保护，尽可能地减少空气污染，和绿化环境。
综上所述，地面辐射受多种气象因素影响，是一种不可或缺的物理现象，人们既要承认其存在也要学会利用它，以此有效减少其所带来的负面影响，提高环境质量，改善生态环境，创造健康的生活环境，把我们的家园打造成一个更美好的地方。
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
地面和大气的辐射
自然地理学（ⅡＡ）
第二章 大气的热能和温度
2、地面有效辐射 地面放射的长波辐射（E g ）与地面吸收的大气逆
辐射（δE a ）之差，称为地面有效辐射。 以F0表示，则 F0=Eg –δEa (2·20)
通常情况下，地面温度高于大气温度，地面有效 辐射为正值。地表面经常通过长波辐射失去热量。
只有在近地层有很强的逆温和空气湿度很大的情 况下，有效辐射才可能为负值，地面才能通过长波辐 射获得热量。
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℃
根据维恩位移定律地面最强的辐射能的波长：
自然地理学（ⅡＡ）
第二章 大气的热能和温度
就整个地球表面平均来说是收入大于支出的，也就是说地 球表面通过辐射方式获得能量。
自然地理学（ⅡＡ）
第二章 大气的热能和温度 （二）大气的辐射差额
Ra=qa+F0-F∞<0 qg大气吸收的太阳辐射，F0，F∞分别表示地面及大 气上界的有效辐射.
自然地理学（ⅡＡ）
第二章 大气的热能和温度
（三）地气系统的辐射差额
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。
CO2有两个吸收带，中心分别位于4.3μm和14.7μm。 第一个吸收带位于温度为200—300K绝对黑体的放射能 量曲线的末端，其作用不大，第二个吸收带12.9— 17.1μm，比较重要。
第二章 大气的热能和温度
2、地面有效辐射 地面放射的长波辐射（E g ）与地面吸收的大气逆
辐射（δE a ）之差，称为地面有效辐射。 以F0表示，则 F0=Eg –δEa (2·20)
通常情况下，地面温度高于大气温度，地面有效 辐射为正值。地表面经常通过长波辐射失去热量。
只有在近地层有很强的逆温和空气湿度很大的情 况下，有效辐射才可能为负值，地面才能通过长波辐 射获得热量。
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℃
根据维恩位移定律地面最强的辐射能的波长：
自然地理学（ⅡＡ）
第二章 大气的热能和温度
就整个地球表面平均来说是收入大于支出的，也就是说地 球表面通过辐射方式获得能量。
自然地理学（ⅡＡ）
第二章 大气的热能和温度 （二）大气的辐射差额
Ra=qa+F0-F∞<0 qg大气吸收的太阳辐射，F0，F∞分别表示地面及大 气上界的有效辐射.
自然地理学（ⅡＡ）
第二章 大气的热能和温度
（三）地气系统的辐射差额
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。
CO2有两个吸收带，中心分别位于4.3μm和14.7μm。 第一个吸收带位于温度为200—300K绝对黑体的放射能 量曲线的末端，其作用不大，第二个吸收带12.9— 17.1μm，比较重要。
地面辐射是什么
地面辐射是什么
地面辐射是指地球表面向周围环境放射出的能量。
地面辐射主要由地球表面的热辐射和地面反射的太阳辐射组成。
地球表面的热辐射是指地球吸收太阳辐射后发出的长波红外辐射。
地球吸收太阳辐射后，地表和大气层中的物体受热，向周围环境释放热能。
这些热能以辐射的形式传播，就是地面辐射的一部分。
地面辐射中的太阳辐射是指太阳的电磁波辐射经过大气层后，一部分被地表所反射和散射，成为地面辐射的一部分。
太阳辐射包括可见光、紫外线和短波红外辐射。
地面辐射对地球的能量收支和气候变化有重要影响。
地表向大气层释放的热辐射能量可被大气层吸收、散射、反射或逃逸至外太空。
地面辐射的变化可以导致地球表面温度的变化，进而影响气候系统的运行。
地面辐射
地面辐射地球表面在吸收太阳辐射的同时，又将其中的大部分能量以辐射的方式传送给大气。
地表面这种以其本身的热量日夜不停地向外放射辐射的方式，称为地面辐射。
由于地表温度比太阳低得多(地表面平均温度约为300K)，因而，地面辐射的主要能量集中在1～30微米之间，其最大辐射的平均波长为10微米，属红外区间，与太阳短波辐射相比，称为地面长波辐射。
地面的辐射能力，主要决定于地面本身的温度。
由于辐射能力随辐射体温度的增高而增强，所以，白天，地面温度较高，地面辐射较强；夜间，地面温度较低，地面辐射较弱。
地面的辐射是长波辐射，除部分透过大气奔向宇宙外，大部分被大气中水汽和二氧化碳所吸收，其中水汽对长波辐射的吸收更为显著。
因此，大气，尤其是对流层中的大气，主要靠吸收地面辐射而增热。
大气逆辐射大气吸收地面长波辐射的同时，又以辐射的方式向外放射能量。
大气这种向外放射能量的方式，称为大气辐射。
由于大气本身的温度也低，放射的辐射能的波长较长，故也称为大气长波辐射。
大气辐射的方向既有向上的，也有向下的。
大气辐射中向下的那一部分，刚好和地面辐射的方向相反，所以称为大气逆辐射。
大气逆辐射是地面获得热量的重要来源。
由于大气逆辐射的存在，使地面实际损失的热量比地面以长波辐射放出的热量少一些，大气的这种保温作用称为大气的温室效应。
这种大气的保温作用使近地表的气温提高了约18℃。
月球则因为没有象地球这样的大气，因而，致使它表面的温度昼夜变化剧烈，白天表面温度可达127℃，夜间可降至-183℃。
地面有效辐射地面和大气之间以长波辐射的方式进行着热量的交换，大气对地面起着保温作用。
这种作用可用地面有效辐射(F0)表示:F0=Fg-δEA地面有效辐射就是地面辐射和地面所吸收的大气逆辐射(δEA)之间的差值。
通常，地面温度高于大气温度，所以地面辐射要比大气逆辐射强。
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。
地面长波辐射课件
特性
地面长波辐射具有方向性，主要向天 空垂直方向传递热量，对大气温度的 贡献较大，是大气温度变化的主要因 素之一。
形成机制
01
02
03
太阳辐射
白天太阳辐射通过地面吸 收转化为热能，提高地表 温度。
地表热量释放
地表温度升高后，通过热 传导、热对流和热辐射等 方式向大气传递热量。
大气温度变化
地面长波辐射的热量传递 给大气，导致大气温度发 生变化。
地面长波辐射的辐射能量能够加热大气层，影响 大气的温度和稳定性。
降水变化
地面长波辐射的变化可能影响云的形成和降水过 程，从而影响区域降水分布和强度。
对大气污染的影响
污染物扩散
地面长波辐射的强弱会影响大气的稳定性，进而影响污染物的扩 散和传输。
化学反应速率
地面长波辐射能够影响大气中的化学反应速率，从而影响污染物在 大气中的转化和清除。
置等，确保模型能够准确反映实际情况。
模型验证
03
通过对比模型输出与实际观测数据，验证模型的准确性和可靠
性，对模型进行必要的调整和优化。
模拟结果分析
结果解读
对模拟结果进行解读，分析地表辐射平衡、能量平衡等关键参数 的变化趋势和影响因素。
结果对比
将模拟结果与实际观测数据进行对比，找出差异原因，提高模拟 精度。
地面长波辐射课件
目 录
• 地面长波辐射概述 • 地面长波辐射的观测与测量 • 地面长波辐射在大气中的作用 • 地面长波辐射的模拟与预测 • 地面长波辐射的研究意义与应用
前景
01
地面长波辐射概述
定义与特性
定义
地面长波辐射是指地表在白天吸收太 阳辐射能，晚上释放出能量，使得地 表温度高于空气温度，并向大气传递 热量的一种自然现象。
地面长波辐射具有方向性，主要向天 空垂直方向传递热量，对大气温度的 贡献较大，是大气温度变化的主要因 素之一。
形成机制
01
02
03
太阳辐射
白天太阳辐射通过地面吸 收转化为热能，提高地表 温度。
地表热量释放
地表温度升高后，通过热 传导、热对流和热辐射等 方式向大气传递热量。
大气温度变化
地面长波辐射的热量传递 给大气，导致大气温度发 生变化。
地面长波辐射的辐射能量能够加热大气层，影响 大气的温度和稳定性。
降水变化
地面长波辐射的变化可能影响云的形成和降水过 程，从而影响区域降水分布和强度。
对大气污染的影响
污染物扩散
地面长波辐射的强弱会影响大气的稳定性，进而影响污染物的扩 散和传输。
化学反应速率
地面长波辐射能够影响大气中的化学反应速率，从而影响污染物在 大气中的转化和清除。
置等，确保模型能够准确反映实际情况。
模型验证
03
通过对比模型输出与实际观测数据，验证模型的准确性和可靠
性，对模型进行必要的调整和优化。
模拟结果分析
结果解读
对模拟结果进行解读，分析地表辐射平衡、能量平衡等关键参数 的变化趋势和影响因素。
结果对比
将模拟结果与实际观测数据进行对比，找出差异原因，提高模拟 精度。
地面长波辐射课件
目 录
• 地面长波辐射概述 • 地面长波辐射的观测与测量 • 地面长波辐射在大气中的作用 • 地面长波辐射的模拟与预测 • 地面长波辐射的研究意义与应用
前景
01
地面长波辐射概述
定义与特性
定义
地面长波辐射是指地表在白天吸收太 阳辐射能，晚上释放出能量，使得地 表温度高于空气温度，并向大气传递 热量的一种自然现象。
地面长波辐射
地面长波辐射
地面长波辐射是指地球表面向外传播的红外辐射能量。
地球表面受太阳短波辐射照射后，会吸收部分能量，并以长波红外辐射的形式向大气层和宇宙空间辐射能量。
这种长波辐射主要来自地表的热能，包括大气层和下面的地表、海洋、植被等。
地面长波辐射是地球能量平衡的重要组成部分之一。
它对地球能量流动的研究对于了解气候变化、地球能量平衡以及气候模型的构建都有重要意义。
地面长波辐射的强度受多种因素影响，如地表温度、云量、大气物理性质等。
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跨越障碍 沙土的反射率高，地面辐射弱，沙滩就凉； 海洋的反射率低，地面辐射强，海水就热，对 吗？ 这种观点是错误的。沙土的反射率虽高， 但热容量低，白天获得太阳辐射后增温快，地 面辐射强。
思维点击： 南极为什么会成为全球的 寒冷中心？
“南极大陆被冰雪覆盖，对太阳辐射反射强。” 是南极洲成为全球寒冷中心的重要原因。
之间的关系
2、图示大气对太阳辐射的削弱作用
3、图示大气对地面的保温作用 4、图示地面昼夜温差较月面小的原因
太阳辐射、地面辐射、大气辐射 之间的关系
射向宇宙大气辐射 射向宇宙地面辐射
A 太阳辐射
到 达 地 面 太 阳 辐 射
大气吸收太阳辐射
H
大 气 吸 收 E 地 面 辐 射
F
C
B
G
大气逆辐射
D
短波辐射
思考：
1. 大气对太阳辐射的削弱作用，主要有哪几种形式？ 各有什么特点？ 2. 为什么晴朗的天空多呈现蔚蓝色？
（一）大气对太阳辐射的削弱作用
1、吸收作用 2、反射作用
云层、尘埃 特点：无选择性 O3吸收紫外线 CO2、水汽吸收红外线
特点：具有选择性
3、散射作用
空气分子和微小尘埃
特点：具有选择性
（二）地面辐射和大气辐射
到 达 地 面 的 太 阳 辐 射
大气和地面的 反射散射34%
太阳辐射 100%
大气上界
太阳常数 8.24J／cm2∙min
大气吸收19%
大 气 地面吸收47%
思考： 为什么我们说太阳辐射是短波辐射，而地面辐射和
大气辐射都是长波辐射？
因为物体的温度愈高，其最强辐射的波长愈短， 温度愈低其最强辐射的波长愈长。 λ(m) T=b
其他
气象
阴
【拓展延伸】
大气热力作用原理应用， 运用大气热力作用原理， 可以分析解决许多实际 问题：
(1)．阴天时白天气温比较低的原因？ 这主要是由于大气对太阳辐射的削弱作用引起的，厚厚的云 层阻挡了到达地面的太阳辐射，所以气温低。 (2)．晴朗的天空为什么是蔚蓝色的？ 这是由于大气的散射作用引起的，蓝色光最容易被小的空气 分子所散射。 (3)．日出前的黎明和日落后的黄昏天空为什么是明亮的？ 这是由于散射作用造成的，散射作用将太阳辐射的一部分能 量射向四面八方，所以在黎明和黄昏虽然看不见太阳，但天 空仍很明亮。
[经典例题1] 天气晴朗且大气污染较轻时（AD ） A．气温日变化幅度较大 B．夜晚气温较阴天稍高 C．白天大气反射作用加强 D．白天天空呈现蔚蓝色 【解析】本题可用因果推理的方法加以解答， 由于天气晴朗且大气污染较轻，因此白天大 气的反射作用减弱，白天气温较高；晚上由 于空中云量较少，大气逆辐射减弱，保温作 用弱，气温较低，因此气温的日变化较大。 由于白天天气晴朗，蓝紫色光容易被散射， 从而呈现蔚蓝色。 【答案】AD
大气对地面的保温作用
1、地面辐射 长波辐射 地面辐射是大气的直接热源
大气 吸收
2、大气辐射
大气逆辐射
长波辐射
3、大气对地面的保温作用
大气强烈吸收地面辐射，将能量贮存于大气中， 不致使地面辐射的能量散失 大气辐射的大部分能量又射向地面，在一定程 度上补偿了地面辐射的部分损失
通过本节课，你学到了什么？
【答案】（1）C （2） C
巩固练习
1、下列辐射按波长由长到短的顺序排列，正确的是（D） A、太阳辐射，地面辐射，大气辐射 B、地面辐射，大气辐射，太阳辐射 C、地面辐射，太阳辐射，大气辐射 D、大气辐射 ，地面辐射，太阳辐射 2、青藏高原地区小麦单产高的主要原因是（ A ） A、昼夜温差大，太阳辐射强 B、二氧化碳浓度高 C、气温偏低，水分蒸发少 D、雨量充沛
A、①③⑤
B、②④⑤
太 阳 辐 射
C、④⑤⑥
大 气 辐 射
D、③⑤⑥
地 面 辐 射
【解析】本题第（1）题关键抓住热力作用的发生 顺序应为太阳辐射 地面吸收 地面辐射 大气吸收 大气辐射 大气逆辐射。第（2）题青藏高原与长 江中下游平原纬度大体相同，但地势不同，青藏 高原海拔高，空气稀薄，大气层上，水汽、杂质 较少，白天大气对太阳辐射的削弱作用弱，夜晚 大气对地面的保温作用弱，故日较差大；而长江 中下游平原：地势低平，水域面积大，大气层上， 水汽、杂质集中在对流层底部，白天大气对太阳 辐射的削弱作用强，夜晚大气对地面的保温作用 强，故日较差较小，通过审题应该是青藏高原具 有的只有④⑤⑥符合，故选C 。
资料：月球表面，白天在太阳直射的地方，温度可
达1270C，夜晚则降到-1830C，这是生活在地球上的人 类无法想象的。而地球的昼夜温差要小得多。 试用大气的作用加以解释：
没有大气的月球的情况
有大气的地球的情况
大气 上界
（三）影响地面辐射的主要因素
影响地面辐射大小（获得太阳辐射多少） 的主要因素：纬度因素，太阳高度角的大 小不同，导致地面受热面积和太阳辐射经 过大气层的路程长短，是影响的主要因素， 同时，它的大小受下垫面因素（反射率） 和气象因素等的影响。
（1） 地面辐射是近地面大气即对流层的主要的直接的 热量来源，而地面辐射的主要能量来源是太阳辐射。 （2） 太阳辐射是地球上地面和大气的根本能量源泉。 （3） 对地面直接起保温作用的是大气逆辐射。
白天，踩在沙滩上有点烫，踩在 海水中有点凉； 晚上，踩在沙滩上有点凉，踩在 海水中却有点热。
夏天的中午，踩在沙滩上与海水中 有何不同的感觉？
吸收作用 反射作用 散射作用 削弱作用
地面辐射 直接 地面 太阳辐射 热源 直接 热源
大气逆辐射
大气
保温作用
通过计算，如果没有大气，地表的平均温度为-230C， 实际为150C，也就是说，由于大气的保温作用，使 地表温度升高了380C。
绘图练习（自选其一，可加文字说明）
1、太阳辐射、地面辐射、大气辐射
[经典例题2] 下面是大气对地面的保温作用示意图，据此回答： (1)图中太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射的数码代号 按顺序依次是(C ) A．①②③④ B．③④②① C．④③②① D．②③④① (2)青藏高原比长江中下游平原气温日较差较大的原因是( C ) ①离太阳近 ②青藏高原比长江中下游平原太阳高度角小 ③云层厚且夜晚长 ④地势高、空气稀薄 ⑤白天太阳辐射强 ⑥夜晚大气逆辐射弱
（一）大气对太阳辐射的削弱作用
总体波长范围：0.15～4微米 太阳辐射 紫外光 占太阳辐 射能比例 可见光 红外光
7％
小于 0.175 几乎完全 被上层大 气吸收 0.175～ 0.40 绝大部分 被臭氧层 吸收
50％
0.40～0.76
43％
大于0.76
波长 （微米）
经过大气层 时发生的情 况
波长较短的蓝色光等为 对流层大气中的 大气分子所散射，水汽、 二氧化碳、水汽、 云和浮尘等可阻挡、反 云和浮尘，可直 射和吸收一部分可见光， 接吸收相当数量 绝大部分可见光能够直 的红外光 接到达地面
A
a b
影响 太阳 辐射 强度变化 随季节变化
云量少 厚度小
低纬 夏季
高度 角大
削弱少
强 度 大
（三）影响地面辐射的主要因素
玻 璃 温 室 效 应
思考： 为什么玻璃温室会有保温效应？
[知识拓展]
温室效应和保温作用：
温室效应包括太阳短波辐射穿过大气加热地 面，地面辐射加热大气，大气产生的逆辐射把 热再还给地面等环节。 保温作用主要包括大气截留地面长波辐射， 再以大气逆辐射的形式把热量还给地面，以 补偿地面辐射损失的热量。 理解大气保温效应的三个物理过程：
(4)．霜冻为什么出现在晴朗的早晨（晴朗的夜晚气温低）？ 这是由于晴朗的夜晚大气的保温作弱，地面热量迅速散失， 气温随之降低。 (5)．沙漠地区（晴天）为什么气温日较差大？ 沙漠地区晴天多，白天大气对太阳辐射的削弱作用小， 气温高；夜晚大气对地面的保温作用弱，气温低。 (6)．青藏高原为什么是我国太阳辐射最强的地区？ 青藏高原的海拔高，空气稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱， 所以太阳辐射强。
长波辐射
太阳
大气和地面反 射、散射34% 太阳辐射 100%
大气上界
大气吸收19%
地面吸收47%
到达地面的太阳辐射
大气对地面的保温作用
太 阳 辐 射
射向宇宙空间
射向宇宙空间 大气上界
地 面 吸 收
大气吸收
大 气 辐 射
射向地面
大 气 大气 增 吸收 温
地面增温
地
面 “大地暖大气”
“太阳暖大地”
“大气还大地”
2.3
大气环境
(第2课时)
湖南邵东一中地理组 宁树珍
对流层大气的受热过程
（一）大气对太阳辐射的削弱作用 （二）地面辐射和大气辐射 （三）影响地面辐射的主要因素
（一）大气对太阳辐射的削弱作用
太 阳 辐 射 波 长 范 围
思考：1.太阳辐射根据波长共分为哪几个波段？ 2.太阳辐射最强部分的波长集中在哪个光区？
（二）地面辐射和大气辐射
地面与大气间的潜热输送和湍流输送 对低层大气而言，太阳辐射几乎不能被它吸收，它的主要直接 射向宇宙空间 60 热源是地面辐射。此外，地面热量输送到大气层中的方式还有两种： 大气和地面的 太阳 射向宇宙空间 反射34 辐射 6 潜热输送和湍流输送。 100 地球表面的水分在蒸发（升华）时，要吸收下垫面的热量，并 大太 大气上界 阳 把这部分热量潜藏在蒸发（升华）出的水汽中，称为潜热。当水汽 气辐 在空气中受冷而凝结（凝华）时，又会把这部分潜热释放出来，从 辐射 大气 114 射、 而提高空气的温度。相反，空气中的水汽如果在下垫面上发生凝结 大气吸收 之 （凝华）时，会把潜热释放出来，提高下垫面的温度。这种地表面 地 间面 和大气层之间以潜热形式进行热量交换的方式称为潜热输送。 地面 的辐 射向地面 辐射 当地球表面在小范围内轻微受热不均或空气流经粗糙的下垫面 关射 106 120 时，常常造成小规模的、不太强的、无规则的空气运动，称为乱流， 系、 也叫湍流。湍流能使空气在各个方向上得到充分混合，也使热量得 地面吸收47 到交换。这种热量交换方式称为湍流输送。湍流的规模虽然较小， 也不旺盛，而且一般只发生在离地约一公里以下的气层内，但是， 思考： 收入19+23+10+114=166 支出106+60=166 它出现得经常而又普遍，因此是地面与空气及低层大气之间热量交 计算出大气中热量收入和支出各是多少。 换的重要方式。