气象学与气候学_-_第二章_大气的热能和温度 - 副本

1、1 2 3 4 参加课本图参加课本图2.12.1 5 6 7 dF dFF dF d 或 ll l l = 1 1 2 2 FF d l l ll l l= F 8 9 000 1 adr QQQ QQQ += 10 11 2.9 T Tb T I I K 公式 l l l = 12 4 Tb FTs= 13 () mT C 常数l= 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 蓝天： 太阳光经过大气层时，与空气分子（其 半径远小于可见光的波长）发生瑞利散 射，因为蓝光比红光波长短，瑞利散射 发生的比较激烈，被散射的蓝光布满了 整个天空，从而使天空呈现蓝色， 25 26

2、27 28 29 30 1 1 1 1 0 sinIIh = (JM-2s) 31 32 b) 太阳高度角越小，太阳穿过的大气层越厚，被吸收、太阳高度角越小，太阳穿过的大气层越厚，被吸收、 散射、反射的能量越多，太阳辐射被减弱也较多，到达散射、反射的能量越多，太阳辐射被减弱也较多，到达 地面的太阳辐射也就少了。地面的太阳辐射也就少了。 33 大阳高度大阳高度 （h） 90 60 30 10 5 3 1 0 大气质量大气质量 数数（m） 1 1.152.05.610.415.427.035.4 0 0 l z dl m dz r r = 34 0 = I P I 35 36 37 38 39 4

3、0 41 42 低纬度地带总辐射量大；低纬度地带总辐射量大； 全球有效辐射（去除大气和云削减作用后）全球有效辐射（去除大气和云削减作用后） 最大在北纬最大在北纬 2020附近。附近。 43 44 45 46 47 48 49 50 地面平均温度约地面平均温度约300K，对流层大气平均温度约，对流层大气平均温度约250K 300 K 地面和大气辐射地面和大气辐射 长波辐射长波辐射 3120 m / 10 m 辐射能辐射能 346 W/m2 短波辐射短波辐射 0.154 m / 0.5 m 辐射能辐射能 1370 W/m2 51 4 gbg EETdds= 4 aba EETdds= 52 大气窗

4、大气窗: : 812 m 位于地面辐射波段最强处位于地面辐射波段最强处, , 大气的吸收率最小大气的吸收率最小, ,透射率透射率 最大最大, ,这一波段能量透过大这一波段能量透过大 气射向宇宙空间气射向宇宙空间, ,将这一波将这一波 段称为大气窗段称为大气窗. . 53 CO2 H2O O3 CO2H2O 54 55 56 大气逆辐射大气逆辐射 57 F0 0= - ga FE EEg a E 58 59 地面有效辐射地面有效辐射变化规律变化规律： 日变化日变化：中午前后达到最大值以后逐渐变小，到早晨达到最小：中午前后达到最大值以后逐渐变小，到早晨达到最小 年变化年变化：夏季大，冬季小，但由于

5、水汽和云的影响，最大值不：夏季大，冬季小，但由于水汽和云的影响，最大值不 一定出现在盛夏。如：一定出现在盛夏。如： 秦岭、淮河以南秦岭、淮河以南秋季最大，春季最小；秋季最大，春季最小； 华北、东北等地华北、东北等地春季最大，夏季最小。春季最大，夏季最小。 影响因子影响因子：地表面性质地表面性质：平坦、无覆盖的地表有效辐射能：平坦、无覆盖的地表有效辐射能 F0 F0 较大。较大。 气象要素：气象要素：湿度小、对流强、无云、污染轻时，湿度小、对流强、无云、污染轻时，F0 F0 较大；较大； 60 61 2. 地面及地地面及地气系统的辐射差额气系统的辐射差额 g R 0 =( + )(1- )- g

6、 RQ qF 62 0 g R 63 上海上海7月份晴天辐射差额的日变化月份晴天辐射差额的日变化地面辐射差额各分量的日变化地面辐射差额各分量的日变化 64 65 66 67 0 =+- aa RqF F 68 69 70 如果将地面和大气看作是一个系统那么如果将地面和大气看作是一个系统那么收入的辐射和支出收入的辐射和支出 的辐射之差就是地的辐射之差就是地-气系统的辐射差额气系统的辐射差额 得：得：(Q+q)(1-) 地面吸收的太阳辐射能 qa 大气吸收的太阳辐射 失：失： F 透过大气层地面辐射和大气辐射射向宇宙 辐射能净收入：辐射能净收入：Rs= (Q+q)(1-) +qa-F 就个别地区来

7、说，地-气系统的辐射差额即可以为正也可以 为负。就整个地气系统来讲，这种辐射差额的多年平均值 因为零零，整个地球所吸收的能量和放出的辐射能量是相等 的，从而使全球达到辐射平衡平衡。 71 72 + 73 74 75 76 77 78 空气的温度高低实质是空气分子运动快慢（内能）的表现，所空气的温度高低实质是空气分子运动快慢（内能）的表现，所 以空气既可以通过与外部的能量交换而升高或降低温度以空气既可以通过与外部的能量交换而升高或降低温度气气 温的温的非绝热变化非绝热变化，也可以通过做功而变化，也可以通过做功而变化气温的气温的绝热变化绝热变化。 79 空气对流是由于空气受热不均，受热的空气膨胀上

8、升，而受冷的空气下沉而形成的。 80 81 /0.286 000 p R c TPP TPP 骣骣 鼢珑 鼢= 珑 鼢 珑 鼢珑 桫桫 0.98K /100m (C/100m) i d p dTg dzc g= -=或 82 0.98 C/100m d g= 0.65 C/100m g= 83 84 s pp dq c L p dp c RT dT () is mmd p dTdqL dzcdz gg= -=+ 0 m s d dq dz gg 85 100m 86 87 T(干) T(湿) 100m 0 88 89 () () ii i d m TTdw agg dtT gZ T gZ T

9、未饱和空气 饱和湿空气 rr r gg gg - = - =D - =D 0 , P0 , T0 i0 , Pi0 , Ti0 i, Pi, Ti , P , T 000000 ; iii TTPP PP i 空气的稳定度取决于气块空气的稳定度取决于气块 与周围空气的温度差。与周围空气的温度差。 90 A: B: C: 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 3000m 103 0 2 4 6 8 无海陆差异的等温线图无海陆差异的等温线图 104 0 2 4 6 8 A B C A B C 105 4 2 A B T(B)-T(A)=2C A B 2 4 6 8 T(B)-T(A)=9-2=7C 106 107 108 109 110 111 112 020