大氣逆輻射

大氣逆輻射

大氣吸收地面長波輻射的同時,又以輻射的方式向外放射能量。大氣輻射的方向既有向上的,也有向下的。大氣輻射中向下的部分,因為與地面輻射方向相反,稱為大氣逆輻射。大氣逆輻射強弱主要取決於大氣層的溫度和濕度的垂直分佈,除此之外與雲的狀況密切相關,但沒有顯著的日變化。雲量多,空氣濕度大,大氣逆輻射強。簡單理解就是地面射出的光很容易被雲反射回來。空氣潔凈,雲量少,被大氣反射的太陽直接輻射少,大多射到地面,地面輻射加強,大氣輻射也跟著加強,大氣逆輻射也隨之加強。

正文


大氣吸收地面長波輻射的同時,又以輻射的方式向外放射能量。大氣這種向外放射能量的方式,稱為大氣輻射。由於大氣本身的溫度也低,放射的輻射能的波長較長,故也稱為大氣長波輻射。

概述


大氣逆輻射
大氣逆輻射
地面輻射被大氣吸收,同時大氣逆輻射也能被地面吸收,這就使地面以長波形式輻射所損耗的熱量得到一定的補償(特別是大氣中雲層較厚或水汽含量較多時),即大氣對地面起到了保溫作用。
這種作用類似花房中玻璃窗的保暖作用,故常稱為大氣的溫室效應。據估計,如果沒有大氣,地表平均溫度應為-23℃,左右,而實際地表平均溫度是15℃左右。也就是說,大氣花房效應使地表平均溫度提高了將近38℃。

成因


大氣逆輻射
大氣逆輻射
大氣輻射的方向既有向上的,也有向下的。大氣輻射中向下的那一部分,剛好和地面輻射的方向相反,所以稱為大氣逆輻射。大氣逆輻射是地面獲得熱量的重要來源。由於大氣逆輻射的存在,使地面實際損失的熱量比地面以長波輻射放出的熱量少一些,大氣的這種保溫作用稱為大氣的溫室效應。
這種大氣的保溫作用使近地表的氣溫提高了約18℃。月球則因為沒有象地球這樣的大氣,因而,致使它表面的溫度晝夜變化劇烈,白天表面溫度可達127℃,夜間可降至-183℃。雲量多,空氣中濕度大,大氣逆輻射強 .就是說射到地面的光線很容易被雲層反射回來
空氣潔凈,雲量少,反射的太陽輻射少,到達地面的多.地面輻射加強,大氣輻射也跟著加強,大氣逆輻射也會隨之加強.

區別


大氣對太陽輻射有削弱作用(如吸收,反射和散射)但是,大氣對太陽輻射的吸收作用是相當小的。地球大氣對太陽短波輻射幾乎是透明體,大部分太陽輻射能夠透過大氣射到地面上,使地面增溫。地面輻射的能量主要集中在紅外線部分,屬於長波輻射。
對流層大氣中的水汽和二氧化碳等,吸收紅外線長波輻射的能力很強。因此,地面放出的長波輻射除極少一部分透過大氣返回宇宙空間外,絕大部分都被對流層大氣中的水汽和二氧化碳吸收,使大氣增溫。所以,地面是對流層大氣的主要熱源。大氣在增溫的同時,也向外放出紅外線長波輻射。這就是大氣輻射。大氣輻射除一小部分向上射向宇宙空間外,大部分向下射向地面,其方向與地面輻射正好相反,故稱大氣逆輻射。

現象


(1)溫室效應
大氣逆輻射
大氣逆輻射
由於大氣逆輻射的存在, 使地面實際損失的熱量比它以長波輻射放出的熱量要少一些。月球則因為沒有像地球這樣的大氣,表面溫度變化劇烈。
(2)白天雲天氣溫比晴天低;夜裡雲天氣溫比晴天高。
白天多雲,雲層對太陽輻射的反射作用增強,到達地面的太陽輻射少,所以地面溫度比晴天低;夜間多雲,由於雲層吸收地面長波輻射並使大氣逆輻射作用增強,補償了地面輻射散失的熱量,所以地面溫度比晴天高。
(2)在晚秋和寒冬,霜凍多出現在晴天的夜晚。
晴朗的夜晚,天空沒有雲,大氣逆輻射弱,地面輻射的熱量散失大,這樣的夜晚地面氣溫很低,容易出現霜凍。寒冬里人造煙幕能起到防霜凍作用,人造煙幕中含有大量的二氧化碳、水汽、塵埃,能強烈地吸收地面輻射,從而增強大氣逆輻射,減少夜晚地面輻射損失的熱量,對地面起到保溫的作用,所以可以預防霜凍。

特性


大氣逆輻射
大氣逆輻射
大氣逆輻射由兩部分組成:
(1)來自大氣本身的熱輻射。主要是地面以上1~2 km內的水汽和二氧化碳的輻射;
(2)來自雲的熱輻射。是雲體發射出並經過大氣窗口到達地面的長波輻射。

測量


長波輻射表由感應件(黑體感應面和熱電堆)、玻璃罩和附件等組成。玻璃罩內鍍上硅單晶,保證3微米以下的短波輻射不能到達感應面。
測量
測量