第一章 气候形成的辐射因子

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第一章 气候形成的辐射因子
1-1、太阳和太阳活动 、 概念： 概念： 天文单位、近日点，远日点、太阳黑子、磁暴、 天文单位、近日点，远日点、太阳黑子、磁暴、光 太阳风、耀斑、 斑、太阳风、耀斑、太阳常数 1-2、天文辐射 、 定义：不考虑大气影响的太阳辐射。具有严格的周日、 定义：不考虑大气影响的太阳辐射。具有严格的周日、 周年变化和随纬度变化的规律性。 周年变化和随纬度变化的规律性。
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[补充 天文坐标 补充] 补充 1、太阳高度角（h） 、太阳高度角（ ） 太阳光线与地平面的夹角，记为h。 太阳光线与地平面的夹角，记为 。 角度范围： 角度范围： 0o—90o h=0o 光线与地面平行 日出 落) 日出(落 h=90o 光线与地面垂直 直射 意义：表示太阳在天空中的高低。 意义：
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2、时角（ω） 、时角（ ） 角度范围： 角度范围：上午 ω<0 (0o-180o) 太阳位于天球子午线) 正午 ω=0 (太阳位于天球子午线 太阳位于天球子午线 下午 ω>0 (0o-180o) 意义:表示太阳至东向西 相对)运动时在天空中的位 表示太阳至东向西(相对 意义 表示太阳至东向西 相对 运动时在天空中的位 置。
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3、赤纬（δ） 、赤纬（ ） 太阳直射地球的位置， 太阳直射地球的位置，大小与直射点所在地理纬度相 数值上） 同（数值上） 角度范围： 角度范围：-23o27—23o27 春分（ 月 日 特殊值 δ=0o 春分（3月21日） δ=23o27 夏至（ 月 日 夏至（6月22日） δ=0o 秋分（ 月 日 秋分（9月23日） δ=-23o27 冬至（ 月 ） 冬至（12月22） 意义：表示太阳直射点在南北回归线间的位置。 意义：表示太阳直射点在南北回归线间的位置。
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三、太阳高度和昼长时数 （一）任意时刻太阳高度角公式 sinh=sinφsinδ+cosφcosδcosω （1.1） ） ——了解公式各项意义 了解公式各项意义 意义： 、 、 分别为影响太阳高度角的地理 周日、 分别为影响太阳高度角的地理、 意义：φ、ω、δ分别为影响太阳高度角的地理、周日、 周年因子。 周年因子。 正午太阳高度角公式 （二）正午太阳高度角公式 h=90o-|φ-δ| 要求: 掌握公式的计算和意义 要求 掌握公式的计算和意义
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例题：计算成都（ 例题：计算成都（φ=30o40’）夏至日正午太阳高度角， ）夏至日正午太阳高度角， 并讨论其意义。
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(三)、正午太

阳高度的分布规律 三、 1、正午太阳高度随纬度的变化 、 2、正午太阳高度的季节变化 、 昼长时数（可照时数） （四）昼长时数（可照时数） 1、定义：日出到日没的时间间隔。 、定义：日出到日没的时间间隔。 常用小时表示； 常用小时表示；也可用角度表示 2、公式： 、公式： cosω。=-tgφtg δ 。 （1.6） ）
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-ω。为日出时角，ω。为日没时角 。为日出时角， 。 昼长时数= 。（角度 昼长时数 2 ω。（角度） 。（角度） = 2ω。/15o （小时） 小时） (1.7) 。 例题:成都 成都（ 例题 成都（φ=30o40’）,计算该地夏至日和春分日的昼 ） 计算该地夏至日和春分日的昼 长时数? 长时数
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（五）北半球昼长时数的分布规律 1、夏半年（春分 秋分），除赤道外北半球其他地区 秋分）， 、夏半年（春分—秋分），除赤道外北半球其他地区 日出日落分别在正午前6小时之前和之后 小时之前和之后， 日出日落分别在正午前 小时之前和之后，昼长时数 小时以上， 在12小时以上，夏至日最长 小时以上 2、冬半年（秋分 春分），除赤道外北半球其他地区 春分）， 、冬半年（秋分—春分），除赤道外北半球其他地区 日出日落分别在正午前6小时之内和正午后 小时之内和正午后6小时之内 日出日落分别在正午前 小时之内和正午后 小时之内 3、赤道上任何季节昼长时数均为 小时 、赤道上任何季节昼长时数均为12小时 4、春秋分，地球上除北极外的其他地区昼长时数均为 、春秋分， 12小时。 小时。 小时 5、从北极圈开始以北的地区，极昼或极夜随纬度的增 、从北极圈开始以北的地区， 设而增长
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四、太阳辐射强度 1、定义：在大气上界，任一单位水平面上，在单位 、定义：在大气上界，任一单位水平面上， 时间内所获得的太阳能通量。 常用I表示 表示。 时间内所获得的太阳能通量。 常用 表示。 注意： 和 。 注意：I和I。的区别 2、大气上界任意时刻和纬度的太阳辐射强度公式 太阳辐射强度公式 、大气上界任意时刻和纬度的太阳辐射强度 I=I。（ 。（sinφsinδ+cosφcosδcosω）/ρ2（1.10） 。（ ） （ ） 结论：太阳辐射强度是地理纬度、太阳赤纬、时角、 结论：太阳辐射强度是地理纬度、太阳赤纬、时角、 日地距离的函数， 日地距离的函数，因此有周日和周年变化及随纬度的 变化。 变化。
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3、（北半球）太阳辐射强度的分布规律 、（北半球） 、（北半球 （1）赤道：春秋分时的太阳辐射强度最大，冬夏至 ）赤道：春秋分

时的太阳辐射强度最大， 日最小，太阳辐射强度随赤纬的增大而降低。 日最小，太阳辐射强度随赤纬的增大而降低。 （2）极地：夏至日太阳辐射最强，冬半年永夜期间 ）极地：夏至日太阳辐射最强， 太阳辐射为0。 太阳辐射为 。 （3）其他纬度：春秋分时，太阳辐射强度以赤道最 ）其他纬度：春秋分时， 大，极地最小，随纬度增加太阳辐射强度减少。夏 极地最小，随纬度增加太阳辐射强度减少。 半年， 的地区， 半年，在φ≥δ的地区，随着纬度增加，太阳辐射强 的地区 随着纬度增加， 度减少； 度减少；在φ<δ的 的
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地区，随着纬度的增加，太阳辐射强度增加。冬半年， 地区，随着纬度的增加，太阳辐射强度增加。冬半年， 太阳辐射强度将随着纬度的增加而减少。 太阳辐射强度将随着纬度的增加而减少。 三、太阳辐射总量 1、定义：某一水平面上，在任意时段（年、月、日） 、定义：某一水平面上，在任意时段（ 内所获得的太阳辐射能通量。记为： 内所获得的太阳辐射能通量。记为：W 2、公式： 、公式： W=TI。（ 。sinφsinδ+cosφcosδsinω。） /πρ2 。（ω。 。（ 。） （1.15） ） 结论:太阳辐射日总量取决于地理纬度 太阳高度、 太阳辐射日总量取决于地理纬度、 结论 太阳辐射日总量取决于地理纬度、太阳高度、昼 长时数和日地间的距离。 长时数和日地间的距离。
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3、太阳辐射(日)总量的分布规律 、太阳辐射 日 总量的分布 总量的分布规律 (1)春秋分时，日太阳辐射总量在赤道最大，随纬度的 春秋分时， 春秋分时 日太阳辐射总量在赤道最大， 增加减少，到两极减少至零。 增加减少，到两极减少至零。 (2)在赤道上，太阳辐射日总量的年变化呈两高两低 在赤道上， 在赤道上 春秋分最大， 型——春秋分最大，冬夏至最小。 春秋分最大 冬夏至最小。 (3)自赤道向北至北回归线，太阳辐射日总量年变化曲 自赤道向北至北回归线， 自赤道向北至北回归线 线的最高值由两个合为一个。北回归线以北地区，太 线的最高值由两个合为一个。北回归线以北地区， 阳辐射日总量以夏至最多，冬至最少,造成了气温年变 阳辐射日总量以夏至最多，冬至最少 造成了气温年变 化在低纬呈两高两低型，在中高纬呈一高一低型。 化在低纬呈两高两低型，在中高纬呈一高一低型。
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（4）北极太阳辐射日总量在夏至最大，并出现永夜或 ）北极太阳辐射日总量在夏至最大， 永昼现象。 永昼现象。 （5）太阳辐射日总量的年变化，随地理纬度的增高

而 ）太阳辐射日总量的年变化， 加大，并产生相应的气候效应。 加大，并产生相应的气候效应。 3、季、年总辐射 、 课外自学 提问； 提问；从辐射角度说明全球年平均气温由南向北降低 的原因？ 的原因？
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1-3 太阳辐射在大气中的减弱 太阳辐射光谱的分布： 一、太阳辐射光谱的分布： 课堂自学： 课堂自学： 太阳辐射的光谱区 什么是短波辐射？什么是长波辐射？ 什么是短波辐射？什么是长波辐射？ 大气对太阳辐射的改变方式：吸收、散射、 大气对太阳辐射的改变方式：吸收、散射、 反射 注意的几点结论 的几点结论： 注意的几点结论： （1）大气对太阳辐射能的吸收和散射具有选择性 ） （2）太阳光谱成分随海拔高度的不同而改变 ）
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二、大气透明度 1、定义：是表征大气对于太阳辐射透明程度的一个 、定义： 参数，受臭氧、氧气、二氧化碳、 参数，受臭氧、氧气、二氧化碳、水汽和气溶胶 （P20）等因子的影响。 ）等因子的影响。 2、了解下面概念 、 大气光学质量 大气透明系数
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三、减弱方式 吸收作用 散射作用 反射作用 作用、 作用、 吸收作用、散射作用、反射作用 1、吸收作用： 、吸收作用： 氧气、臭氧、二氧化碳、水汽、 氧气、臭氧、二氧化碳、水汽、尘埃等可以直接吸 收部分太阳辐射。 收部分太阳辐射。 O2 : 吸收紫外线和远紫外线 O3： 吸收（强烈）紫外线和远紫外线（臭氧空洞） ： 吸收（强烈）紫外线和远紫外线（臭氧空洞） CO2、尘埃、云 ：吸收红外光谱区的辐射 、尘埃、
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2、散射作用和反射作用 、 （1）散射作用：大气中各种气体分子和尘埃 ）散射作用： 等微小质点能把太阳辐射向任何方向（ 等微小质点能把太阳辐射向任何方向（上、 四周）分配，这个作用就叫散射。 下、四周）分配，这个作用就叫散射。 提问：什么上漫射 漫射？ 提问：什么上漫射？ 天空的灰白色是什么原因造成的？ 天空的灰白色是什么原因造成的？ （2）反射作用（自学） ）反射作用（自学） 注意： 注意：最主要的反射来自云层
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大气外逸辐射 散射辐射 反射辐射 直接辐射 地面长波辐射
大气逆辐射 地面
吸收辐射
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要求： 要求：掌握各种辐射的名称 [补充 各辐射的概念 补充] 补充 1、直接辐射 通过大气直接到达地面的辐射。 、直接辐射(Q) : 通过大气直接到达地面的辐射。 2、散射辐射 被空气分子、 、散

射辐射(q) ：被空气分子、尘埃等质点散射的太 阳 辐射。 辐射。 3、总辐射（w）： ）：Q+q 、总辐射（ ）： 4、吸收辐射（g）：总辐射中被地球表面吸收的部分。 ）：总辐射中被地球表面吸收的部分 、吸收辐射（ ）：总辐射中被地球表面吸收的部分。 5、反射辐射（s）：总辐射中被地球表面反射的部分。 ）：总辐射中被地球表面反射的部分 、反射辐射（ ）：总辐射中被地球表面反射的部分。
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7、大气逆辐射（G）：大气由于吸收太阳短波辐射、地 、大气逆辐射（ ）：大气由于吸收太阳短波辐射、 ）：大气由于吸收太阳短波辐射 面感热、大气凝结热而增温， 面感热、大气凝结热而增温，不断地向地表发射的 长波热辐射。 长波热辐射。 8、大气外逸辐射：大气向太空发射的热辐射。 、大气外逸辐射：大气向太空发射的热辐射。
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一、总辐射的分布 1、总辐射的日、年变化：课堂自学 、总辐射的日、年变化： 2、我国各地太阳辐射的年变化特征 重点） 2、我国各地太阳辐射的年变化特征（重点） 各地太阳辐射的年变化特征（ 太阳总辐射的年较差， 。太阳总辐射的年较差，随纬度的增高而增加 P 29 。月总辐射量最大值和最小值出现时间因地而异 P 29 季总辐射量以夏季最多、冬季最少。 。季总辐射量以夏季最多、冬季最少。 3、我国太阳辐射的地理分布 、我国太阳辐射的地理分布 图1.10
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结论： 结论： 东西—西北 。东西 西北 。西北 。东部 东北、。东北、华北东南 。西南 。东南沿海
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二、辐射差额（B）（） 辐射差额（ ）（） 定义：地面收入辐射能与支出辐射能之差， （一）定义：地面收入辐射能与支出辐射能之差，表明 地面净得到或净损失的辐射能量。 地面净得到或净损失的辐射能量。 B=（Q+q+G）-(S+U) （ ） (二)辐射差额的时空分布 二 辐射差额的时空分布 1、日变化和年变化： 、日变化和年变化： 2、地理分布 、 课堂自学
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3、我国辐射差额的时空分布特征 、 时间分布 夏季最大，冬季最小，春秋介于两者之间； 。夏季最大，冬季最小，春秋介于两者之间； 在北纬39o以南地区全年各月辐射差额为正 以南地区全年各月辐射差额为正， 在北纬 以南地区全年各月辐射差额为正，以北地 区冬季为负，纬度越高出现负值的时间越长； 区冬季为负，纬度越高出现负值的时间越长； 分区特点（ ）：西北沙漠区 。分区特点（P34）：西北沙漠区 ）： 华北、 华北

、东北及内蒙古等 长江以南地区 云南地区
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地理分布： 地理分布： 随纬度增加而减少，带状分布不明显。 。随纬度增加而减少，带状分布不明显。 各分区特点： 。各分区特点：P35
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1-5 地球热量平衡 ）、地球热量平衡 （二）、地球热量平衡 1、地表面热量平衡 、 B-LE-M=（51%-21%）-23%-7%=0 （ ） 短波 长波 2、大气热量平衡 、 （16%+3%+15%）-（38%+26%）+23%+7%=0 ）（ ） 短波太阳辐射 大气或地面长波辐射

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