輻射平衡

輻射平衡

個物體或系統的輻射能量收支相等時的狀況。輻射能量收入和支出的差值稱為輻射差額。當收入大於支出時,差額為正,即有淨輻射;當收入小於支出時,差額為負。在氣候學中,輻射差額指地球表面、大氣或地- 氣系統輻射能量收入與支出的差額。它是氣候形成的重要因子之一。

概述

一個物體或系統的輻射能量收支相等時的狀況。輻射能量收入和支出的差值稱為輻射差額。當收入大於支出時,差額為正,即有淨輻射;當收入小於支出時,差額為負。在氣候學中,輻射差額指地球表面、大氣或地- 氣系統輻射能量收入與支出的差額。它是氣候形成的重要因子之一。
地球表面輻射差額Qd為地面吸收的短波太陽輻射和放瞅的長波有效輻射Qe之差,即 Qd=(Qi+QS)(1-α)-Qe式中Qi和QS分別為到達地面的太陽直接輻射和散射輻射;α為地面反射率。地面長波有效輻射等於地面放出的長波輻射與大氣向地面的長波輻射之間的差額
地-氣系統的輻射差額 ,QdS指以地面為下底、以大氣頂為上底的整個鉛直氣柱內接收到的短波太陽輻射與大氣上界向太空放出的長波輻射之差,即 QdS=Q0(1-α S)-Qf
式中Qo為到達大氣上界的太陽輻射量;α S為地-氣系統反射率;Qf為大氣上界向太空放出的長波射輻射。 地-氣系統的輻射差額減去地球表面的輻射差額即為大氣圈的輻射差額。由於在任何緯度上,地球表面的輻射差額均大於地-氣系統的輻射差額,所以在任何緯度上的大氣輻射差額都是負值,而且不同緯度上輻射差額的變化是比較小的。就全球範圍而言,長年平均狀況的輻射是近似平衡的,大氣系統的輻射差額為負,地面輻射差額為正,地面通過潛熱和感熱通量向大氣輸送熱量,以達到大氣系統的熱量平衡
地-氣系統的輻射差額隨緯度增加而減少,逐漸由正值變成負值,正負值轉換的緯度又因季節而向北或南位移。總的來說,低緯度地區地-氣系統有熱量盈餘,高緯度地區地-氣系統有熱量虧損。這個特徵掘定了地球上溫度分布的基本形勢,在大氣環流和不同下墊面(海陸分布、地勢起伏、地面性狀等)的作用下形成地球上複雜多樣的氣候

配圖

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