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地面有效辐射

王朝百科·作者佚名  2009-10-29  
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地面和大气之间以长波辐射的方式进行着热量的交换,大气对地面起着保温作用。

这种作用可用地面有效辐射(F0)表示:F0=Fg-δEA

地面有效辐射就是地面辐射和地面所吸收的大气逆辐射(δEA)之间的差值。通常,地面温度高于大气温度,所以地面辐射要比大气逆辐射强。

地面有效辐射的强弱随地面温度、空气温度、空气湿度及云况而变化。

(1)根据辐射强度的关系,地面温度增高时,地面辐射增强,如其它条件(温度、云况等)不变,则地面有效辐射增大。

(2)空气温度高时,大气逆辐射增强,如其它条件不变,则地面有效辐射减小。

(3)空气中含有水汽和水汽凝结物较多,则因水汽放射长波辐射的能力比较强,使大气逆辐射增强,从而也使地面有效辐射减弱。

(4)天空中有云,特别是有浓密的低云存在,大气逆辐射更强,使地面有效辐射减弱得更多。所以,有云的夜晚通常要比无云的夜晚暖和一些。云被的这种作用,我们也称为云被的保温效应。人造烟幕所以能防御霜冻,其道理也在于此。

(一)地面辐射的表示

地面按其本身的温度向外放出辐射能。由于它们不是绝对黑体,运用斯蒂芬-波耳兹曼定律,可写成如下形式

Eg=δσT (2·18)

Ea=δ′σT (2·19)

式中Eg和Ea分别表示地面的辐射能力,T表示地面的温度,δ和δ′分别称地面的相对辐射率,又称比辐射率。其大小为地面的辐射能力与同一温度下黑体辐射能力的比值,在数值上等于吸收率。如地面温度为15℃,以δ=0.9,则可算得

Eg=0.9×5.67×10×(288)=346.7W/m

同样,当地面温度为15℃,根据维恩定律可算得

地面有效辐射

即该温度下地面最强的辐射能位于波长10μm左右的光谱范围内。地面平均温度约为300K,对流层大气的平均温度约为250K,故其热辐射中95%以上的能量集中在3—120μm的波长范围内(属于肉眼不能直接看见的红外辐射)。其辐射能最大段波长在10—15μm范围内,所以我们把地面和大气的辐射称为长波辐射。

 
 
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