【專題復(fù)習(xí)】大氣的受熱過(guò)程詳解：大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱，到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射，地面對(duì)太陽(yáng)輻射的反射，地面...
太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣圈,然后到達(dá)地表。由于大氣對(duì)太陽(yáng)輻射有一定的吸收、散射和反射作用,使投射到大氣上界的太陽(yáng)輻射不能完全到達(dá)地面,所以在地球表面所獲得的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度比大氣上界要小。 太陽(yáng)輻射穿過(guò)大氣層時(shí),大氣中某些成分具有選擇吸收一定波長(zhǎng)輻射能的特性。大氣中吸收太陽(yáng)輻射的成分主要有水汽、氧、臭氧、二氧化碳及固體雜質(zhì)等。 水汽吸收最強(qiáng)的是在紅外區(qū)。最強(qiáng)的太陽(yáng)輻射能是短波部分,因此水汽從進(jìn)入大氣中的總輻射能量?jī)?nèi)吸收的能量并不多。所以大氣因直接吸收太陽(yáng)輻射而引起的增溫并不顯著。 大氣中的主要?dú)怏w是氮和氧,只有氧能微弱地吸收太陽(yáng)輻射。
臭氧在大氣中含量雖少,但對(duì)太陽(yáng)輻射能量的吸收很強(qiáng)。吸收的太陽(yáng)輻射量相當(dāng)多。 二氧化碳對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收總的說(shuō)來(lái)是比較弱的,僅對(duì)紅外區(qū)吸收較強(qiáng),但這一區(qū)域的太陽(yáng)輻射很微弱,被吸收后對(duì)整個(gè)太陽(yáng)輻射的影響不大。 此外,懸浮在大氣中的水滴、塵埃等雜質(zhì),也能吸收一部分太陽(yáng)輻射,但其量甚微。只有當(dāng)大氣中塵埃等雜質(zhì)很多(如有沙暴、煙幕或浮塵)時(shí),吸收才比較著。 由以上分析可知,大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收具有選擇性。由于大氣中主要吸收物質(zhì)(臭氧和水汽）對(duì)太陽(yáng)輻射的減弱作用不大。也就是說(shuō),大氣直接吸收的太陽(yáng)輻射并不多,特別是對(duì)于對(duì)流層大氣來(lái)說(shuō),太陽(yáng)輻射不是主要的直接熱源。 太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣,遇到空氣分子、塵粒、云滴等質(zhì)點(diǎn)時(shí),都要發(fā)生散射。但散射只是改變輻射的方向,使太陽(yáng)輻射以質(zhì)點(diǎn)為中心向四面八方傳播。因而經(jīng)過(guò)散射,一部分太陽(yáng)輻射就到不了地面。 在太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣時(shí),由于空氣分子散射的結(jié)果,波長(zhǎng)較短的光被散射得較多。雨后天晴,天空呈青藍(lán)色,就是因?yàn)樘?yáng)輻射中青藍(lán)色波長(zhǎng)較短,容易被大氣散射的緣故。 大氣中云層和較大顆粒的塵埃能將太陽(yáng)輻射中一部分能量反射到宇宙空間去。其中云的反射作用最為顯著,太陽(yáng)輻射遇到云時(shí)被反射一部分或大部分。反射對(duì)各種波長(zhǎng)沒(méi)有選擇性,所以,反射光呈白色。 上述三種方式中,反射作用最重要,尤其是云層對(duì)太陽(yáng)輻射的反射最為明顯,另外還包括大氣散射回宇宙以及地面反射回宇宙的部分;散射作用次之,形成了到達(dá)地面的散射輻射;吸收作用相對(duì)最小。 到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射有兩部分:一是太陽(yáng)以平行光線的形式直接投射到地面上的,稱為太陽(yáng)直接輻射;一是經(jīng)過(guò)散射后自天空投射到地面的,稱為散射輻射,兩者之和稱為總輻射。 太陽(yáng)直接輻射的強(qiáng)弱和許多因子有關(guān),其中最主要的有兩個(gè),即太陽(yáng)高度角和大氣透明度。太陽(yáng)高度角不同時(shí),地表面單位面積上所獲得的太陽(yáng)輻射也就不同。（1）太陽(yáng)高度角愈小,等量的太陽(yáng)輻射散布的面積就愈大，因而地表單位面積上所獲得的太陽(yáng)輻射就愈小。（2）太陽(yáng)高度角愈小,太陽(yáng)輻射穿過(guò)的大氣層愈厚，因此太陽(yáng)輻射被減弱也較多,到達(dá)地面的直接輻射就較少。 總輻射隨緯度的分布一般是：緯度愈低,總輻射愈大。反之就愈小。由于赤道附近云多，太陽(yáng)輻射減弱的也多，因此有效輻射的最大值并不在赤道，而在20°N。 據(jù)研究,我國(guó)年輻射總量最高地區(qū)在西藏、青海，新疆和黃河流域次之。而長(zhǎng)江流域與大部分華南地區(qū)則反而減少,這是因?yàn)槲鞅?、華北地區(qū)晴朗干燥的天氣較多,總輻射也較大。長(zhǎng)江中、下游云量多,總輻射較??；西藏海拔高度大,總輻射量也大。 投射到地面的太陽(yáng)輻射,并非完全被地面所吸收,其中一部分被地面所反射。 地表對(duì)太陽(yáng)射的反射率,決定于地表面的性質(zhì)和狀態(tài)。陸地表面對(duì)太陽(yáng)輻射的反射率約為10%-30%。雪面反射率很大,約為60%,潔白的雪面甚至可達(dá)90%。水面的反射率隨水的平靜程度和太陽(yáng)高度角的大小而變?？偟恼f(shuō)來(lái)水面比陸面反射率稍小一些。 由此可見(jiàn),即使總輻射的強(qiáng)度一樣,不同性質(zhì)的地表真正得到的太陽(yáng)輻射,仍有很大差異,這也是導(dǎo)致地表溫度分布不均勻的重要原因之一。 太陽(yáng)輻射雖然是地球上的主要能源,但因?yàn)榇髿獗旧韺?duì)太陽(yáng)輻射直接吸收很少,而水、陸、植被等地球表面(又稱下墊面)卻能大量吸收太陽(yáng)輻射,并經(jīng)轉(zhuǎn)化供給大氣,從這個(gè)意義來(lái)說(shuō),下墊面是大氣的直接熱源。 地面能吸收太陽(yáng)短波輻射,同時(shí)按其本身的溫度不斷地向外放射長(zhǎng)波輻射。大氣對(duì)太陽(yáng)短波輻射幾乎是透明的、吸收很少,但對(duì)地面的長(zhǎng)波輻射卻能強(qiáng)烈吸收。 大氣中對(duì)長(zhǎng)波輻射的吸收起重要作用的成分有水汽、液態(tài)水、二氧化碳和臭氧等。水汽對(duì)長(zhǎng)波輻射的吸收最為顯著。 大氣也按其本身的溫度,向外放射長(zhǎng)波輻射。通過(guò)長(zhǎng)波輻射,地面和大氣之間,以及大氣中氣層和氣層之間,相互交換熱量,并也將熱量向宇宙空間散發(fā)。
大氣輻射指向地面的部分稱為大氣逆輻射。大氣逆輻射使地面因放射輻射而損耗的能量得到一定的補(bǔ)償,由此可看出大氣對(duì)地面有一種保暖作用,這種作用稱為大氣的保溫效應(yīng)。據(jù)計(jì)算,如果沒(méi)有大氣,近地面的平均溫度應(yīng)為-23℃,但實(shí)際上近地面的均溫是15C,也就是說(shuō)大氣的存在使近地面的溫度提高了38℃。大氣吸收地面長(zhǎng)波輻射的同時(shí)，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。
大氣吸收地面長(zhǎng)波輻射的同時(shí)，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?yàn)榕c地面輻射方向相反，稱為大氣逆輻射。
（1）溫室效應(yīng)
由于大氣逆輻射的存在, 使地面實(shí)際損失的熱量比它以長(zhǎng)波輻射放出的熱量要少一些。月球則因?yàn)闆](méi)有像地球這樣的大氣，表面溫度變化劇烈。譚老師地理工作室綜合整理
（2）白天云天氣溫比晴天低；夜里云天氣溫比晴天高。白天多云，云層對(duì)太陽(yáng)輻射的反射作用增強(qiáng)，到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射少，所以地面溫度比晴天低；夜間多云，由于云層吸收地面長(zhǎng)波輻射并使大氣逆輻射作用增強(qiáng)，補(bǔ)償了地面輻射散失的熱量，所以地面溫度比晴天高。（3）在晚秋和寒冬，霜凍多出現(xiàn)在晴天的夜晚。晴朗的夜晚，天空沒(méi)有云，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(xiàn)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(qiáng)烈地吸收地面輻射，從而增強(qiáng)大氣逆輻射，減少夜晚地面輻射損失的熱量，對(duì)地面起到保溫的作用，所以可以預(yù)防霜凍。大氣逆輻射由兩部分組成：
（1）來(lái)自大氣本身的熱輻射。主要是地面以上1~2 km內(nèi)的水汽和二氧化碳的輻射；
（2）來(lái)自云的熱輻射。是云體發(fā)射出并經(jīng)過(guò)大氣窗口到達(dá)地面的長(zhǎng)波輻射。大氣逆輻射強(qiáng)弱主要取決于大氣層的溫度和濕度的垂直分布，除此之外與云的狀況密切相關(guān)，但沒(méi)有顯著的日變化。
云量多，空氣濕度大，大氣逆輻射強(qiáng)。簡(jiǎn)單理解就是地面射出的光很容易被云反射回來(lái)。空氣潔凈，云量少，被大氣反射的太陽(yáng)直接輻射少，大多射到地面，地面輻射加強(qiáng)，大氣輻射也跟著加強(qiáng)，大氣逆輻射也隨之加強(qiáng)。
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