irtran大气辐射导论南气院课件

1、第第5 5章章 大气红外辐射传输大气红外辐射传输q 大气长波辐射传输的特点大气长波辐射传输的特点q 无散射大气长波辐射辐射传输方程无散射大气长波辐射辐射传输方程q 辐射变温率辐射变温率大气长波辐射传输的特点大气长波辐射传输的特点处于局地热平衡的无散射平面平行大气；处于局地热平衡的无散射平面平行大气；各种气体成份在长波波段有很多吸收带；各种气体成份在长波波段有很多吸收带；长波波段分子散射截面很小，可以忽略长波波段分子散射截面很小，可以忽略空气分子空气分子RayleighRayleigh散射截面与波长四次方成反比，散射截面与波长四次方成反比，地气热辐射地气热辐射98%98%在在41204120微米

2、范围微米范围沙尘、云降水粒子在长波区散射明显小于吸收沙尘、云降水粒子在长波区散射明显小于吸收作用，近似时可不考虑散射作用作用，近似时可不考虑散射作用一般气溶胶对长波辐射传输影响小；沙尘粒子尺度一般气溶胶对长波辐射传输影响小；沙尘粒子尺度和数密度较大，云滴、雨滴的尺度更大，其对长波和数密度较大，云滴、雨滴的尺度更大，其对长波辐射的散射和吸收需要考虑辐射的散射和吸收需要考虑大气长波辐射传输的特点大气长波辐射传输的特点长波辐射传输中，介质气层的发射作用不能忽长波辐射传输中，介质气层的发射作用不能忽略，用略，用PlanckPlanck函数表示。函数表示。当气层温度超过入射光源的温度，气层发射的能量当气

3、层温度超过入射光源的温度，气层发射的能量会超过它吸收的能量，使向前传输的辐射增强；会超过它吸收的能量，使向前传输的辐射增强；太阳辐射可近似为平行辐射，而地气系统长波太阳辐射可近似为平行辐射，而地气系统长波辐射各处都是光源，即地面和大气辐射是辐射各处都是光源，即地面和大气辐射是漫射漫射辐射辐射，因此在平面平行大气中红外波段辐射传，因此在平面平行大气中红外波段辐射传输与方位无关，只与天顶角有关输与方位无关，只与天顶角有关大气垂直方向密度不均匀，向上和向下传输不大气垂直方向密度不均匀，向上和向下传输不同，常将传输方程表达成向上和向下两种形式同，常将传输方程表达成向上和向下两种形式大气长波辐射传输的特

4、点大气长波辐射传输的特点大气顶没有长波向下辐射源；大气顶没有长波向下辐射源；地面对长波辐射的吸收有两个特点：地面对长波辐射的吸收有两个特点：吸收率几乎不随波长变化；吸收率几乎不随波长变化；吸收率接近黑体吸收率接近黑体海洋海洋0.960.96雪雪0.9950.995石灰石石灰石0.910.91砂土砂土0.890.89麦地麦地0.930.93草地草地0.840.84黄土黄土0.850.85黑土黑土0.870.87无散射大气无散射大气LWLW辐射传输方程辐射传输方程辐射传输的普遍方程辐射传输的普遍方程假设地气系统发射的红外辐射与方位角无关，按假设地气系统发射的红外辐射与方位角无关，按波数域表达为波数

5、域表达为( ; , )( ; , )( ; , )dIIJd ( ,)( ,)( ,)dIIBd ( ,)( ,)( ,)dIIBd 无散射大气无散射大气LWLW辐射传输方程辐射传输方程向上和向下强度的解为向上和向下强度的解为无散射大气无散射大气LWLW辐射传输方程辐射传输方程无散射大气无散射大气LWLW辐射传输方程辐射传输方程无散射大气无散射大气LWLW辐射传输方程辐射传输方程无散射大气无散射大气LWLW辐射传输方程辐射传输方程无散射大气无散射大气LWLW辐射传输方程辐射传输方程无散射大气无散射大气LWLW辐射传输方程辐射传输方程无散射大气无散射大气LWLW辐射传输方程辐射传输方程漫射因子漫射因子定义由地面至定义由地面至 z z 处气层的漫射辐射通量透过率处气层的漫射辐射通量透过率10)(00, fde2)()()(0EE)(Ei2de2)(0313)(