2 大气的热力状况

    太阳辐射是地球大气系统中物理过程和物理现象形成的基本能源，是气候形成的基本因素之一。大气对太阳辐射的直接吸收很少，而且，当太阳辐射穿过大气到达地球表面时要产生一系列的能量再分配。地球表面、大气和地球大气系统的吸收、散射、反射和二次辐射就是这种能量再分配的表现形式。在能量的收支转换过程中，地面和地球大气系统有时收入大于支出，有时收入小于支出，有时呈现升温，有时出现降温，这种状况存在明显的地区差异。本节重点讨论大气，特别是对流层下层大气的热力状况。

    2．1 太阳辐射、大气辐射和地面辐射

    （1）太阳辐射

    太阳辐射是地球表层能量的主要来源（见第一章1．2节）。太阳辐射在大气上界的分布是由地球的天文位置决定的，称此为天文辐射。由天文辐射决定的气候称为天文气候。天文气候反映了全球气候的空间分布和时间变化的基本轮廓。

    除太阳本身的变化外，天文辐射能量主要决定于日地距离、太阳高度角和昼长。

    地球绕太阳公转的轨道为椭圆形，太阳位于两个焦点中的一个焦点上。因此，日地距离时刻在变化。每年1月2日至5日经过近日点，7月3日至4日经过远日点。地球上接受到的太阳辐射的强弱与日地距离的平方成反比。

    太阳光线与地平面的夹角称为太阳高度角，它有日变化和年变化。太阳高度角大，则太阳辐射强。

    白昼长度指从日出到日落之间的时间长度。赤道上四季白昼长度均为12小时，赤道以外昼长四季有变化，40°纬度的春、秋分日昼长12小时，夏至和冬至日昼长分别为14小时51分和9小时09分，到纬度66°33′出现极昼和极夜现象。南北半球的冬夏季节时间正好相反。

    天文辐射的时空变化特点是：①全年以赤道获得的辐射最多，极地最少。这种热量不均匀分布，必然导致地表各纬度的气温产生差异，在地球表面出现热带、温带和寒带气候；②天文辐射夏大冬小，它导致夏季温高冬季温低。

    大气对太阳辐射的削弱作用包括大气对太阳辐射的吸收、散射和反射。太阳辐射经过整层大气时，0.29μm以下的紫外线几乎全部被吸收，在可见光区大气吸收很少。在红外区有很强的吸收带。大气中吸收太阳辐射的物质主要有氧、臭氧、水汽和液态水，其次有二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和尘埃等。

    云层能强烈吸收和散射太阳辐射，同时还强烈吸收地面反射的太阳辐射。云的平均反射率为0.50～0.55。

    经过大气削弱之后到达地面的太阳直接辐射和散射辐射之和称为太阳总辐射。就全球平均而言，太阳总辐射只占到达大气上界太阳辐射的45％。总辐射量随纬度升高而减小，随高度升高而增大。一天内中午前后最大，夜间为0；一年内夏大冬小。

    （2）地面和大气辐射

    地面和大气吸收了太阳辐射，温度升高。地面和大气本身也成为辐射体不断向外放出辐射。由于地面和大气温度相对于太阳来说很低，其辐射能量位于波长4～120μm的范围，而太阳辐射能在可见光线（0.4～0.76μm）、红外线（＞0.76μm）和紫外线（＜0.4μm）分别占50％、43％和7％，即集中于短波波段，故将太阳辐射称为短波辐射，地面和大气辐射称为长波辐射。

    地面向大气放出的辐射75％～95％为大气所吸收，大气辐射中有一半指向地面（这部分称为大气逆辐射），地面对大气辐射也几乎全部吸收。大气的这种作用称为大气的保温效应。

    （3）辐射差额

     辐射差额（又称净辐射或辐射平衡） 是指所考虑的系统在一定时间内各种辐射收入与支出的差值，它一般不为0，可正可负。正时表示辐射能盈余，能量增加，温度升高，如白昼和夏季；负时表示辐射能亏空，能量减少，温度降低，如夜间和冬季。地面辐射差额符合这一规律。把地面和大气视为一个系统的辐射差额称为地气系统辐射差额，以年平均而言，在35°S～35°N之间的区域为正值区，以外为负值区。这种高低纬之间的能量差异是导致大气环流和海洋洋流产生的基本原因。
　　本文标题：大气的热力状况-大气圈
　　手机页面：http://m.dljs.net/dlsk/dike/21176.html
　　本文地址：http://www.dljs.net/dlsk/dike/21176.html