长波辐射

更新时间:2024-02-24 01:02

长波辐射,指大气发射的能量主要集中在4~120微米波长范围内的辐射。

概念

地球-大气系统所处的温度为200~300 K,在这样的温度条件下,地面和大气的辐射能主要集中在4~120μm之间,均为肉眼所不能看见的红外辐射。因为比太阳辐射的波长(0.15~4微米)要长得多,所以气象学习惯上把地面和大气的辐射称为长波辐射。

特点

与太阳的短波辐射相比,长波辐射在大气的传播过程中有以下特点:

(1)辐射源:地球和大气。

(2)通过大气的任一平面射出具有各个方向的漫射辐射。

(3)大气对长波辐射的散射削弱作用极小,可以忽略不计(云和尘埃等大颗粒较多的情况除外)。因而研究长波辐射的时候,往往只考虑吸收作用,而忽略散射。

(4)大气削弱辐射的同时,也在放射辐射,有时甚至其放射的辐射会超出吸收的部分,因此必须将大气的放射与吸收同时考虑。

长波辐射在大气中的传输是漫射辐射,是在无散射,但是既有吸收又有放射的介质中的传输。

地—气系统中的长波辐射

在地球辐射中,由地面向上发射的长波辐射称为地面辐射或地面射出辐射,大气发射的长波辐射称为大气辐射,大气向下发射的长波辐射称为大气逆辐射

(1)地面辐射(ground radiation)

地球表面在吸收太阳辐射的同时,又将其中的大部分能量以辐射的方式传送给大气。地表面这种以其本身的热量日夜不停地向外放射辐射的方式,称为地面辐射。

地面的辐射能力,主要决定于地面本身的温度。由于辐射能力随辐射体温度的增高而增强,所以,白天,地面温度较高,地面辐射较强;夜间,地面温度较低,地面辐射较弱。理论和实践证明:物体的温度愈高,则辐射波长愈短;物体的温度愈低,则辐射波长愈长。

(2)大气辐射(atmospheric radiation)

大气吸收地面长波辐射的同时,又以辐射的方式向外放射能量,大气这种向外放射能量的方式,称为大气辐射。由于大气本身的温度也低,放射的辐射能的波长较长,故也称为大气长波辐射。

(3)大气逆辐射 (atmospheric counter radiation)

大气辐射的方向既有向上的,也有向下的。大气辐射中向下的那一部大气辐射部分,刚好和地面辐射的方向相反,所以称为大气逆辐射。大气逆辐射是地面获得热量的重要来源。

由于大气逆辐射,地面实际损失的热量比地面长波辐射放出的热量少一些,大气的这种保温作用称为大气的温室效应。这种大气的保温作用使近地表的气温提高了约18℃。

作为对比,月球因为没有像地球这样的大气,因而表面的温度昼夜变化剧烈,白天表面温度可达 127℃,夜间可降至 -183℃。

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