大气长波辐射
大气对短波辐射与长波辐射的吸收
二、全球暖化的定義:
1. 全球暖化是指接近地表處的大氣 和海洋的平均溫度在一個多世紀 以來明顯增加的現象， 過去一個 世紀以來(西元1906 – 2005年)， 全球表面平均溫度上升了約攝氏 0.74度(華氏1.33度) (圖)，並且此 增溫的趨勢仍在繼續中。
西元1850 至 2005年全球表面度變化
地質史上的冰期與間 冰期:
當地球溫度下降，南 北極冰被的擴張期 稱為冰期(圖)；目前 全球處於間冰期， 冰被逐漸融化，故 海平面逐年上升。 (自然的暖化)
上次冰期北極 冰被的擴張
❖大多數科學家相信，全球暖化的原因主要是人為 因素造成的。自從一百多年前內燃機被發明與製 造，人類開始燃燒化石燃料並排放了大量的溫室 氣體至大氣層中，加上大量林木的清理和耕作等 都增強了溫室效應。以往大眾普遍認為此溫室氣 體主要指的是二氧化碳(CO2)，但近年來很多研 究顯示，甲烷 (CH4)、二氧化氮(NO2) 與氟氯碳 化物(CFCS )等氣體因大量被排放，它們產生的溫 室效應也幾乎近同於二氧化碳。 除了上述溫室氣
❖一、前言：
❖ 也許現今的天氣真是有點變了，幾十年前記得台灣的夏 天並不是這麼熱，吹吹電風扇也就過的去，冬天則常常 冷到田野下霜凍壞農作物；近些年來似乎夏天都是異常 炎熱，戶外溫度常接近攝氏四十度，居家不開冷氣幾乎 不能過日子，而冬天又異常暖和，有時穿個短衫也能應 付過去。以上不過是個人一些點滴感受，但也可見全球 暖化現象的確已經影響了我們的生活。
體促成的增溫因素外，自然的現象如：太陽的變 化、火山灰的噴發等等，對大氣溫度的增加也有 些影響，我們在這裡也一起談談。
三、大氣暖化的機制：
❖1. 溫室氣體
❖ 地球上大部分的熱能主要是由陽光的輻射而來，但它不 是直接加熱大氣。太陽光的輻射是一種短波輻射，其輻 射範圍包括紫外線 (波長0.2 至 0.4微米) 、可見光 (波長 0.4 至 0.7 微米) 及 紅外線等。當陽光穿射過大氣時， 少部分短波輻射熱能被吸收，例如臭氧﹙O3﹚吸收了紫 外線以及可見光波長在0.4至0.56微米部分光譜，水蒸 氣吸收了少部分幾段波長在0.7至4.0微米部分光譜，此 外二氧化碳(CO2)，甲烷 (CH4)、氟氯碳化物(CFCS )等 氣體也吸收了少部分太陽輻射的熱能。輻射熱能被各種 氣體選擇性吸收的現象稱為選擇性吸收，這可能與各種 氣體分子內部結構有關(圖)。
大气辐射的作用
大气辐射的作用
大气辐射的作用是指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℃。
大气辐射的影响因素
大气发出的长波辐射与大气温度有关，与天空云量有关。
Paltridge发现云量每增加1/10，大气长波辐射就会增加6W/m2。
当天空全部被云遮蔽后，地面获得的辐射中，大约有30%是来自大气长波辐射。
在比较晴朗的天空，大气长波辐射也主要是由大气中的水汽、二氧化碳及少量臭氧发射的。
当云量多，空气中湿度大，大气逆辐射强;云量少，反射的太阳辐射少，到达地面的多，地面辐射加强，大气辐射也跟着加强，大气逆辐射会随之减弱。
大气受热过程中的三种辐射
大气受热过程中的三种辐射如下：
地面辐射：地球表面吸收太阳辐射增温的同时，也向外辐射能量。
地面辐射属于长波辐射，在经过大气时，几乎全部被大气中的水汽和二氧化碳吸收，从而使大气温度升高，所以，地面是大气主要的直接热源。
大气逆辐射：大气在增温的同时，也向外辐射长波辐射。
大气辐射仅有一小部分射向宇宙，而大部分则射向地面，其方向与地面辐射正好相反，被称为大气逆辐射。
大气逆辐射又把热量还给地面，在一定程度上补偿了地面辐射散失的热量，对地面起到保温作用。
这种作用类似于玻璃温室，人们通常称之为大气的“温室效应”。
大气吸收的地面辐射：在大气中某些气体的存在，如水汽、臭氧等，能够吸收部分太阳短波辐射，使大气进一步增温。
了解大气受热过程中的这三种辐射有助于理解大气的
热量传递和平衡机制，进而理解气候变化和气象现象。
长波净辐射
长波净辐射
长波净辐射是指地球表面和大气系统之间的能量交换过程中，地球表面所辐射出的长波辐射减去地球吸收的长波辐射的净值。
长波辐射主要来自于地球表面的热辐射，其波长范围通常处于
3-100微米之间。
长波净辐射的大小受到地球表面和大气系统之间能量的平衡与交换的影响。
地球表面辐射出的长波辐射主要取决于表面温度和表面的辐射特性。
地表温度较高时，辐射出的长波辐射相对较大。
而大气系统吸收和散射长波辐射的能力与大气中的温度，湿度和气体成分等因素有关。
大气中的水汽和云层对长波辐射具有较强的吸收作用。
长波净辐射的值可以用于研究地球能量平衡和气候变化等问题。
在地球能量平衡方面，长波净辐射的正值表示地球系统吸收的长波辐射大于地球表面辐射出的长波辐射，意味着地球处于能量亏损的状态。
而长波净辐射的负值表示地球辐射出的长波辐射大于吸收的长波辐射，意味着地球处于能量过剩的状态。
长波净辐射的变化也与气候变化密切相关。
随着气候变化，地球表面温度的变化会影响长波净辐射值的大小。
例如，地球变暖时，地表温度升高，辐射出的长波辐射增加，从而使长波净辐射的值变小。
这种变化会进一步影响到大气和地表温度的调节和再分布，对气候系统产生复杂的反馈效应。
综上所述，长波净辐射是地球能量平衡和气候变化中的重要参量，它反映了地球表面和大气系统之间的能量交换过程。
对长
波净辐射的研究可以深化我们对地球能量平衡和气候变化机制的理解，并为进一步预测和适应气候变化提供科学依据。
大气对地面长波辐射的吸收
大气对地面长波辐射的吸收大气对地面长波辐射的吸收是指大气层对地球表面释放的长波辐射的吸收过程。
长波辐射是指波长较长的电磁辐射，通常波长范围在4至100微米之间。
地球表面向大气层释放的长波辐射主要来自地表的热辐射，这一过程对地球的能量平衡和气候变化有着重要的影响。
大气层对地面长波辐射的吸收是由大气中的各种气体和云对辐射的吸收和散射所致。
首先，大气中的水蒸气是主要的吸收剂之一。
水蒸气分子在吸收辐射时会振动和转动，从而转化为热能。
其次，大气中的其他气体如二氧化碳、甲烷和氮氧化物也能吸收部分长波辐射。
这些气体被称为温室气体，它们能够吸收地球表面释放的长波辐射，从而使地球表面的温度升高。
云对地面长波辐射的吸收也是非常重要的。
云由水蒸气凝结而成，其中含有大量的水滴或冰晶。
这些水滴和冰晶能够吸收地球表面释放的长波辐射，并将其转化为热能。
此外，云还能够散射地球表面的长波辐射，使其回到地球表面，从而增加地表的能量输入。
大气对地面长波辐射的吸收会导致地表温度的升高。
当地表释放的长波辐射被大气吸收后，一部分能量被转化为热能，使地表的温度升高。
这种温度升高会进一步影响大气的稳定性和气流的形成，从而影响气候的变化。
另一方面，大气对地面长波辐射的吸收还会导致地球能量平衡的改变。
地球能量平衡是指地球表面接收的太阳辐射和释放的长波辐射之间的平衡关系。
当大气对地面长波辐射的吸收增加时，地球能量平衡会发生变化，从而对气候产生重要影响。
大气对地面长波辐射的吸收是地球能量平衡和气候变化的重要因素之一。
大气中的水蒸气、温室气体和云都能吸收地球表面释放的长波辐射，使地表温度升高。
这种温度升高会对大气的稳定性和气候产生影响，同时也改变了地球能量平衡。
因此，研究大气对地面长波辐射的吸收对于深入理解气候变化和预测未来气候变化具有重要意义。
大气长波辐射
大气长波辐射
大气长波辐射是指地球大气层对地表辐射的一种形式。
它是指波长长于5微米的电磁辐射，通常被称为红外辐射。
这种辐射是由地面向大气层发出的热量辐射所构成的，主要是由地表向大气层传输的热量所携带的能量。
大气长波辐射起着重要的气候调节作用。
地表释放的热量能够通过大气长波辐射的形式向上传输给大气层，从而影响大气层的温度分布和热平衡。
大气长波辐射的强度受到地表温度、大气中的气溶胶、水汽含量等因素的影响。
此外，大气长波辐射也是地球的能量平衡中的重要组成部分。
地表吸收的太阳短波辐射一部分通过热对流和大气中的气溶胶等机制被反射回太空，另一部分则通过热辐射的方式向大气层释放出去。
大气长波辐射在地球能量平衡中起到了平衡吸收的短波辐射带来的能量过剩的作用。
总之，大气长波辐射是地球表面向大气层传输热能的一种方式，它在调节气候和维持地球能量平衡中起到了重要的作用。
长波辐射和短波辐射的分界线
长波辐射和短波辐射的分界线1.引言1.1 概述长波辐射和短波辐射是大气层中重要的辐射类型，它们在地球上的分布和相互作用对地球的气候和能量平衡产生重要影响。
长波辐射和短波辐射的分界线是一个关键问题，深入研究该分界线的位置以及影响其位置的因素对于理解大气辐射过程和气候变化有着重要意义。
长波辐射主要来自地球和大气中的各种物质发射的热辐射，它的波长范围较长，通常在3微米以上。
短波辐射则主要来自太阳，其波长范围较短，通常在3微米以下。
它们具有不同的特点和应用领域。
长波辐射在地球上的能量流动中起到了重要作用。
地球表面吸收太阳短波辐射后会转化为长波辐射向大气层释放能量，从而维持地球的能量平衡。
同时，长波辐射也是地球上的一个重要散热方式，对地球的温度分布和气候形成起着重要的调节作用。
短波辐射则主要驱动了地球的气候系统。
太阳短波辐射的变化会直接影响地球的能量收支和气候变化。
通过调节大气温度和水循环，短波辐射在地球系统中起着重要的作用。
此外，短波辐射在农业、能源利用等领域也有广泛的应用价值。
因此，准确划分长波辐射和短波辐射的分界线对于深入了解和解释大气辐射过程以及对气候的影响至关重要。
在接下来的内容中，我们将探讨长波辐射和短波辐射的特点和应用，并重点讨论影响分界线位置的因素。
通过全面的研究和分析，希望能够揭示出长波辐射和短波辐射分界线的本质，为理解气候变化和环境保护提供科学依据和理论指导。
1.2文章结构文章结构的目的是为了给读者提供一个清晰的导读和整体框架，帮助读者理解文章的整体结构和内容安排。
在本文中，文章结构包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要介绍本文的主题和背景，并提供一个概括性的观点。
通过引言，读者可以了解到长波辐射和短波辐射的主要内容和研究意义。
同时，引言部分还会介绍文章的结构，帮助读者了解文章的组织方式和章节划分。
正文部分是本文的核心部分，将详细阐述长波辐射和短波辐射的特点和应用。
在这一部分，读者将了解到长波辐射和短波辐射的定义、产生机制、传播特性以及相关的应用领域。
为什么大气吸收长波辐射而不吸收短波辐射
大气吸收长波辐射而不吸收短波辐射的原因主要包括以下几个方面：
1. 大气成分：大气中的某些成分，如水汽、二氧化碳等，对长波辐射的吸收作用较强，而对短波辐射的吸收
作用较弱。
这是由于这些成分的分子能较好地匹配长波辐射的波长，从而增强吸收效果。
2. 波长与穿透能力：短波辐射的波长较短，频率较大，具有较好的穿透能力和散射能力，因此不易被大气吸
收。
而长波辐射的波长较长，频率较小，穿透能力和散射能力较弱，因此容易被大气吸收。
3. 温度与辐射能量：太阳辐射主要是短波辐射，其能量集中在可见光和紫外波段。
地球表面的温度较低，辐
射主要以长波辐射为主，能量集中在红外波段。
由于大气对长波辐射的吸收较强，因此长波辐射在经过大气层时会被大量吸收。
而短波辐射由于穿透能力强，不易被大气吸收。
大气对长波辐射的吸收特征
大气对长波辐射的吸收特征
大气对长波辐射的吸收特征是指大气层对长波辐射的吸收和发射的特性。
在大气层中，大量的气体和云，以及微粒等会吸收和发射长波辐射。
其中，主要的吸收因子是水蒸气、二氧化碳和臭氧等温室气体，它们的分布和浓度对大气层的吸收特征有着重要的影响。
对于地球辐射平衡来说，大气层对长波辐射的吸收特征非常重要。
它们决定了地球表面能够保持稳定温度的能力。
如果大气层中的温室气体浓度增加，将会导致更多的长波辐射被吸收和重新辐射回地球表面，从而导致地球温度升高。
为了更好地理解大气对长波辐射的吸收特征，科学家使用了各种技术来研究大气层中温室气体的分布和浓度。
其中，遥感技术和气象探空是常用的手段。
通过这些方法，我们可以获得大气层中温室气体的垂直分布和水平分布，从而更好地理解大气层对长波辐射的吸收特征。
总的来说，大气层对长波辐射的吸收特征是复杂而重要的研究领域。
对其进行深入的研究有助于更好地理解地球气候变化的机理和趋势。
长波辐射大气成像技术的研究和应用
长波辐射大气成像技术的研究和应用在现代科技的发展趋势中，卫星遥感技术正扮演着越来越重要的角色。
在其中，长波辐射大气成像技术是一项拥有广泛应用前景的技术。
该技术通过收集整个可见光谱之外的长波红外辐射信息，来构建可靠的气象卫星观测图像，使得我们更好地理解天气变化，利用数据进行预测、监控、预警等工作。
一、发展历程长波辐射成像技术最初出现在上世纪60年代。
当时，美国气象卫星上搭载了一种称为微波辐射计的仪器，该仪器在长波红外波段波长上完成了地球云图、大气温度图等函数成像。
由于该技术具有快速获取、远距离观测、实时监测和地面可视度受限等特点，迅速发展并被广泛应用于气象预报、环境监测、热红外成像领域等领域。
再往后，随着红外辐射技术的不断发展，长波红外辐射自然成为了一种被广泛应用的卫星观测技术，其所收集的数据被应用于制作气象卫星图像、大气温度、大气湿度和云高等天气要素的获取。
目前，长波红外成像技术逐渐扩展应用于军事、医学、生物学、农业、水文学、火灾监测、灾害预警等等领域。
可以说，这种长波辐射大气成像技术，带给了人类诸多科技上和实际应用上的便利，也为气象、环境、水文和医疗等领域的发展提供了强有力的支持。
二、技术原理长波辐射大气成像技术主要是通过收集地球表面和大气中发射出的长波辐射信息，并分别对其进行处理和重建，从而形成可靠的卫星图片或有用的信息。
具体过程如下：1.数据获取卫星从空间远程探测到地球表面上的长波红外辐射，并将其转化为数字信号，以便于传输、处理和分析。
从整个地球范围内获取的数据被传送到卫星地面站。
2.数据预处理数据预处理包括计算参考辐射率、去除仪器本底效应、校准和反卷积、铅笔帽去除、云检测、相机几何和蒙皮处理等。
在此过程中，在此过程中，关于空间、时间和频率（光谱）等方面的信息分析也扮演着重要角色。
3.重建影像重建是重要的一步，也是决定最终成像效果的关键环节。
通常采用的方法有逆过滤法、Wiener滤波法、极小仙女采样理论、信息分离理论和最小二乘法等。
大气层中长波辐射吸收与发射特性的研究
大气层中长波辐射吸收与发射特性的研究近年来，随着环境问题的日益突出，人们对大气层中辐射的研究日益关注。
本文将重点探讨大气层中长波辐射的吸收与发射特性。
首先，大气层中长波辐射的吸收与发射是大气系统中的重要过程。
大气层中的水蒸气和云微物理过程是决定长波辐射效应的关键因素。
水蒸气是大气中最重要的温室气体之一，具有很强的长波辐射吸收和发射能力。
由于大气中水蒸气的存在，大气层对地球表面向空间发出的长波辐射的吸收程度相对较大。
同时，云对长波辐射的吸收与反射也具有显著影响。
云对长波辐射的吸收程度取决于云的光学厚度、云粒子的尺寸和组成，这对于气象学和气候学的研究具有重要意义。
其次，长波辐射的吸收与发射特性受到大气温度、湿度和气体成分的影响。
大气层中的温度垂直分布是复杂且动态变化的。
在垂直上升过程中，大气温度逐渐减小，从而对长波辐射的吸收程度也发生变化。
此外，湿度和气体成分对大气层中长波辐射的吸收与发射也有显著影响。
不同湿度条件下，大气层中水蒸气的含量不同，水蒸气对长波辐射的吸收与发射能力也有所不同。
气体成分中的二氧化碳、甲烷等温室气体也会对大气层中长波辐射的吸收与发射产生明显的影响。
另外，大气层中长波辐射的吸收与发射特性还与地表特征相关。
地表反射率的变化将影响地表向大气层发射的长波辐射。
不同地表类型具有不同的反射率，并且反射率还受到地表条件、土壤湿度等因素的影响。
此外，地表的下垫面特征也将影响长波辐射的传播和吸收。
例如，不同植被类型对长波辐射的吸收与发射能力也有所不同。
最后，大气层中长波辐射吸收与发射特性的研究对气候模型和天气预报模型的改进具有重要意义。
准确地描述大气层中长波辐射的吸收与发射特性，可以提高气候模型对大气能量的模拟能力，从而对未来气候变化的趋势进行更准确的预测。
同时，长波辐射特性的研究也对天气预报模型的发展具有指导意义。
在气候变化和极端天气事件预报中，长波辐射的吸收与发射特性是一个重要的研究方向。
射出长波辐射_OLR
OLR资料说明射出长波辐射（英文简写：OLR）是指地球大气系统在大气层顶向外空辐射出去的所有波长的热辐射能量密度，由于它的波长主要集中在4-μ∞m，气象上又称射出长波辐射，其大小主要由发射下垫面的温度所决定。
在有云覆盖的下垫面或寒冷的冬季晴空下垫面，云顶温度或地表温度较低，辐射出去的OLR值低；在温暖的晴空下垫面，由于地表温度较高，辐射出去的OLR值较大，因此，OLR基本上反映了观测地区的气候状况和云覆盖状况。
供卫星气象资料共享的卫星OLR产品资料，是每月的候（5天）、旬（10天）、月（30、31天）平均OLR数据文件和候、旬、月平均OLR等值线图两种资料，是由NOAA极轨气象卫星A VHRR仪器的红外通道5观测数据处理得到的，时间周期是1989年至2002年。
数据文件的数据分辨率为0.5°*0.5°经纬，地理范围在10°N-60°N、75°E-150°E，OLR数据的单位是：瓦/米2；等值线图是在数据文件的基础上绘制的，其数据分辨率为2°*2°经纬，地理范围在10°N-60°N、75°E-150°E。
OLR数据文件说明：候、旬、月平均OLR数据文件是一个103*151的2字节整型数据组，第1条记录是字符型式的头记录，记录长度为302字节；第2条记录为时间码记录，共151个数据，记录长度为302字节；第3条记录到第103条记录为OLR数据，每条记录共151个数据，记录长度为302字节，第3条记录为60.0°N纬圈上的75.0°E、75.5°E、76.0°E、76.5°E、77.0°E、……149.0°E、149.5°E、150.0°E格点上的OLR数据，共151个，第4条记录为59.5°N纬圈上的75.0°E、75.5°E、76.0°E、76.5°E、77.0°E、……149.0°E、149.5°E、150.0°E格点上的共151个OLR数据，第5条记录为59.0°N纬圈上的75.0°E、75.5°E、76.0°E、76.5°E、77.0°E、……149.0°E、149.5°E、150.0°E格点上的共151个OLR数据，……第103条记录为10.0°N纬圈上的75.0°E、75.5°E、76.0°E、76.5°E、77.0°E、……149.0°E、149.5°E、150.0°E格点上的共151个OLR数据，在卫星没有观测到的格点OLR值为0。
大气长波辐射
d '
B [T ( ' )] e ( ' )
d '
(0 90, 则 0, 此时向上传播)
L ( , ) e
L (0, )
0
B [T ( ' )] e ' d '
求解方程组有：
Tg 4 S0 2 1 R As 4 2 AL S0 4
Ta
4
As AL (1 R As )
AL 2 AL
取相应数值可计算出：
Tg 278.6 K Ta 247.7 K
可见大气层的存在使地面的平衡温度高于全球的 有效温度，但大气层的平均温度却低于全球的有效温 度。这里计算出地面的平均温度比实际温度小的原因 是所采用的两层辐射模式过于简单，未能考虑地气系 统内部辐射过程中的各种反馈过程。
L (0, ) e
0
B (Tg )
B (Tg ) e 0
B [T ( )] e ( 0 ) d 0 0 B [T ( )] e d 0
0
假设大气放射是各向同性的，对半球空间积分以 后，可得到大气上界的单色辐射通量密度：
（2）大气的逆辐射：
大气上界的边界条件
L ( 0 , )
0
L ( 0 , ) 0
，则有：
d
( 0 )/ B ( T ( )) e 0
对半球积分后，可得：
E ( 0 ) ( B (T ( )) 2 e( 0 )/ d )d 0 0
大气辐射概念
大气辐射概念大气辐射是指地球大气层中能量的传输和转换过程。
大气辐射包括短波辐射和长波辐射。
短波辐射通常来自太阳，其能量主要集中在可见光、紫外线和近红外波段。
太阳短波辐射穿过大气层，一部分直接到达地表，一部分被大气层反射和散射。
反射的短波辐射形成了地面反照率，即地表的反射能力。
散射的短波辐射使天空变亮。
长波辐射是由地球和大气层释放的能量，主要是地表和大气层的热辐射。
地表吸收太阳短波辐射后，会以辐射热的形式释放能量。
大气层也会吸收和散射部分热辐射。
长波辐射的能量在大气层中传输和转换，一部分直接向下辐射到地表，一部分向上辐射到大气层和太空。
大气辐射的研究对于理解气候变化、天气预报、能源利用和环境保护等方面具有重要意义。
大气辐射还可进一步分为几个不同的组成部分：1. 入射辐射（Incident radiation）：太阳辐射是指从太阳传出的能量，以电磁波的形式，在很大一部分频段上覆盖短波辐射。
2. 反射辐射（Reflected radiation）：指太阳辐射被地表或大气底部粗糙表面反射回大气层的辐射。
3. 散射辐射（Scattered radiation）：在大气中，入射的光线会与大气的气溶胶和气体分子发生散射，散射辐射就是这样一种散射后改变了光路径方向的辐射。
4. 平直辐射（Direct radiation）：指从太阳直接到达地球表面或大气某处的辐射，没有被散射或反射。
5. 天空辐射（Sky radiation）：是指散射辐射和散射后改变移动方向的辐射，包括散射到天空的辐射和散射到地上的辐射。
6. 地表辐射（Surface radiation）：是指地表吸收入射辐射后再辐射出去的能量。
这种辐射被称为长波辐射，主要是地球表面的热辐射。
7. 大气下行辐射（Atmospheric downward radiation）：是指从大气层向地表传输的辐射，包括太阳辐射的直接入射、散射辐射和反射辐射。
8. 大气上行辐射（Atmospheric upward radiation）：是指从地表向大气层传输的辐射，包括地表辐射和大气辐射的向上传递。
大气对长波辐射吸收率
大气对长波辐射吸收率
大气对长波辐射的吸收率是影响地球能量平衡的重要因素之一。
长波辐射是大气层中气体分子、水蒸气和二氧化碳等气体吸收太阳辐射后，再向地球表面释放的能量。
大气对长波辐射的吸收率取决于大气中各种气体的含量和大气层的厚度。
大气中最主要的吸收长波辐射的气体是水蒸气和二氧化碳。
水蒸气对长波辐射的吸收率很高，但大气中的水蒸气含量受气候、地理位置和季节等因素的影响，因此其吸收率也会发生变化。
二氧化碳也是一种重要的长波辐射吸收气体，其对长波辐射的吸收率相对稳定，但随着全球气候变暖和二氧化碳排放量的增加，二氧化碳的吸收率也在逐渐降低。
此外，大气中的臭氧也是一种重要的长波辐射吸收剂。
臭氧主要存在于平流层中，能够吸收太阳的短波辐射，减缓地球表面的温度升高。
然而，由于人类活动的影响，平流层中的臭氧含量也在逐渐减少，这将对地球的能量平衡产生负面影响。
总之，大气对长波辐射的吸收率受到多种因素的影响，其变化也会对地球的气候和生态环境产生重要影响。
因此，我们需要更加深入地研究和了解大气对长波辐射的吸收机制，以便更好地预测和应对全球气候变化。
大气物理学 地面长波辐射吸收率
地球表面就像长波辐射的海绵浸透了红外线的精华这种辐射由地球排放，被水蒸气、二氧化碳和甲烷等狡猾的温室气体吸收。
等等，还有更多！表面还通过蒸发和传导等过程直接吸收长波辐射。
这就像地球表面是一个大，舒适的毯子，包裹自己在所有的烤肉辐射。
地表长波吸收性，或者说射电性，基本上是一个测量地球表面在夺取长波辐射方面有多好的尺度。
受温度等影响，周围有多少水分，表面多为凸起。
了解所有这些东西对于掌握地球的能量平衡和气候系统的运作方式至关重要。
这就像想出秘方地球舒适的温暖毯子！
不同表面吸收的长波辐射量并不相同。
视地表是裸露的土壤，干燥，植被，还是湿润而不同。
这是因为这些表面如何维持热量和水分的不同。
表面有多粗糙或丘陵，在如何吸收长波辐射方面也有区别。
科学家在研究气候或使用遥感时，必须记住所有这些变化，因为它会影响他们如何计算能量平衡和表面热流。
测量和估计地表长波吸收性对于应对气候变化及其对地球能源预算的影响至关重要。
研究人员采用各种方法，包括地面辐射测量和卫星遥感，收集关于这一重要因素的数据。
对地球表面的长波辐射通量进行现场测量，可提供直接的地表吸收性信息，而卫星观测则提供空间和时间连续数据进行大规模分析。
必须综合这些不同的测量技术，并将表面特征纳入气候模型，以提高气候预测和预测的准确性。
了解地表长波吸收的空间和时间变异性对于增进我们对地球气候系统的认识至
关重要。
通过增进我们对这些因素的理解，我们可以制定更有效的政策和战略，减轻气候变化的影响。
大气辐射的概念
大气辐射的概念
大气辐射呀，这可真是个神奇又超级重要的玩意儿呢！你知道吗，大气辐射就像是大自然的魔法一样，时刻都在发挥着作用。
大气辐射其实就是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。
这就好像我们人吃饭获取能量，然后又通过各种活动释放能量一样。
大气也有它自己的“新陈代谢”呢！
它对我们的生活影响可大啦！没有大气辐射，地球的气候会变得截然不同，也许会冷得让人受不了，或者热得像个大火炉。
它就像是地球的温度调节器，让我们能生活在一个相对舒适的环境里。
想想看，如果大气辐射不存在，那会是怎样的一番景象？白天的太阳会肆无忌惮地烘烤着大地，而夜晚又会没有丝毫的温暖保留，那简直太可怕啦！
大气辐射还会影响到天气的变化呢。
它就像是一个幕后的导演，默默地推动着各种天气现象的发生和发展。
有时候它会让云飘过来，带来一场及时雨；有时候又会让天空万里无云，阳光灿烂。
而且呀，大气辐射可不是一成不变的哦。
它会随着季节的变化、地理位置的不同而发生改变。
就好像不同地方的人有不同的性格一样，大气辐射在不同的情况下也会表现出不同的特点。
它还和我们的生态系统紧密相关呢。
植物需要适宜的温度和光照来生长，而大气辐射在这其中起到了关键的作用。
动物们也会根据大气辐射的变化来调整自己的行为和生活方式。
总之，大气辐射是大自然中非常重要的一部分，它就像一个默默守护我们的精灵，虽然我们可能平时不太会注意到它，但它却一直在那里，发挥着不可或缺的作用。
大气辐射真的太神奇啦，难道不是吗？我们真的应该好好去了解它、珍惜它呀！。
长波辐射和地表温度的关系
长波辐射和地表温度的关系长波辐射是指地球表面向大气中发出的辐射能量，它与地表温度之间存在着密切的关系。
本文将从辐射能量的产生、传输和影响因素等方面，探讨长波辐射与地表温度之间的关系。
长波辐射的产生与地表温度密切相关。
地球表面的温度升高会导致地表发出的辐射能量增加，即长波辐射增强。
这是因为地表温度升高后，分子和原子的热运动加剧，导致更多的能量以辐射的形式释放出来。
因此，长波辐射和地表温度呈正相关关系。
长波辐射在大气中的传输过程也会对地表温度产生影响。
大气中的水汽、二氧化碳等温室气体能够吸收长波辐射，并部分重新辐射回地表，这被称为大气辐射。
大气辐射的存在会增强地表的能量输入，使地表温度升高。
因此，地表温度与长波辐射的传输和大气辐射之间存在着复杂的相互作用关系。
地表的特性也会对长波辐射和地表温度之间的关系产生影响。
地表的反射率和吸收率决定了地表对太阳短波辐射的吸收能力，从而影响地表温度的升高程度。
如果地表反射率较高，吸收太阳辐射的能力较弱，长波辐射的产生也会相对较少，导致地表温度较低。
反之，如果地表反射率较低，吸收太阳辐射的能力较强，长波辐射的产生会相对较多，使地表温度较高。
云量和大气湿度也会对长波辐射和地表温度之间的关系产生影响。
云层能够反射和吸收地表的长波辐射，从而减少地表的能量输出，使地表温度升高。
而大气湿度的增加会增强大气对长波辐射的吸收能力，减少地表辐射的损失，从而使地表温度升高。
总结起来，长波辐射和地表温度之间存在着密切的关系。
地表温度的升高会增强长波辐射的产生，而长波辐射在大气中的传输和地表特性也会对地表温度产生影响。
因此，我们需要深入研究长波辐射和地表温度的关系，以便更好地理解和预测地球的气候变化。
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L (0, ) e
0
B [T ( ' )] e ( ')
d '
( 90, 则 0, 此时向下传播)
上式表明在已知吸收物质的吸收系数和光 学厚度以及介质的温度分布以后，可以从理 论上计算大气中辐射场的分布。
三、应用
（1）从大气顶部向外辐射的长波辐射： 假定地面为黑体，温度为Tg，则有边条件： = 0处，L ( 0)=B(Tg)。根据长波辐射传输方程的通解， 大气顶部处向外单色幅亮度为：
E (0)
0
2π
π 2
0
L (0, ) cos sin d d
π B (Tg ) 2 e
0
1
0
d
0
0
π B [T ( )] 2 1 e d d 0
其中第一项为来自地表的辐射，第二项为各层 大气的辐射和吸收。
而实际上地球表面全球的年平均值约为288K，高 于有效温度很多，这是大气“保温效应”的作用。 下面把地气系统的两个组成部分---地面和大气分 别加以考虑，由此来说明大气的保温效应（该模式不 考虑云对辐射的影响）。
如图有：
S0 1 R Ta 4 AL Tg 4 1 AL 4 S0 1 R As Ta 4 AL Tg 4 4
d '
B [T ( ' )] e ( ' )
d '
(0 90, 则 0, 此时向上传播)
L ( , ) e
L (0, )
0
B [T ( ' )] e ' d '
dL kab , ( L B (T )) dl kab, ( L B (T )) sec dz
令 =cos 有：
dL kab, ( L B (T )) dz
上式即为施瓦氏方程。
取垂直光学厚度坐标 定义有：
，由
d kab, dz
dL L B (T ) d
对上式的一阶常微分方程，在适当边界条件下进行求解：
L ( , ) e ( 0 ) L ( 0 , )
L ( 0 , ) e
( 0 )[T ( ' )] e ( ' 0 )
（2）大气的逆辐射：
大气上界的边界条件
L ( 0 , )
0
L ( 0 , ) 0
，则有：
d
( 0 )/ B ( T ( )) e 0
对半球积分后，可得：
E ( 0 ) ( B (T ( )) 2 e( 0 )/ d )d 0 0
0
1
2.7.1地气系统的“有效温度”与大气的“保 温效应”
接受太阳辐射： S0 r 2 (1 R)
地气系统发射： 4 r
2
Te4
在地气系统达到辐射平衡时有：
4 r T = S0 r 2 (1 R)
2 4 e
Te
4
S0 1 R 4
Te 255k
2.6.4平面平行大气的长波辐射传播方程
一、长波辐射在大气中传输的特点（相对 于太阳辐射传播而言）：
1、地面和大气的辐射是漫射辐射，在计 算是需包括对立体角的积分。 2、大气不仅吸收而且放射长波辐射。 3、空气分子对长波辐射的散射可以忽略。
二、计算
大气辐射传输计算常采用平面平行假设，即假定 大气是水平均一的，温度和密度仅是高度的函数。 吸收作用： kab, L dl 放射作用： kab, B (T ) dl
根据结果知当大气中温室气体含量增加时， Al 将增 大，将导致温室效应增强并使地面增温。
L (0, ) e
0
B (Tg )
B (Tg ) e 0
B [T ( )] e ( 0 ) d 0 0 B [T ( )] e d 0
0
假设大气放射是各向同性的，对半球空间积分以 后，可得到大气上界的单色辐射通量密度：
求解方程组有：
Tg 4 S0 2 1 R As 4 2 AL S0 4
Ta
4
As AL (1 R As )
AL 2 AL
取相应数值可计算出：
Tg 278.6 K Ta 247.7 K
可见大气层的存在使地面的平衡温度高于全球的 有效温度，但大气层的平均温度却低于全球的有效温 度。这里计算出地面的平均温度比实际温度小的原因 是所采用的两层辐射模式过于简单，未能考虑地气系 统内部辐射过程中的各种反馈过程。