地面辐射和大气辐射与影响因素

对流层大气的受热过程[学习目标定位] 1.通过图示，了解大气的垂直分层结构及与人类的关系。

2.通过图示，理解大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用。

3.了解影响地面辐射的因素。

一、大气的垂直分层根据大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异，分为对流层、平流层和高层大气。

二、对流层大气的受热过程1．大气对太阳辐射的削弱作用：主要有选择性吸收、散射和反射三种方式。

2．地面辐射、大气辐射及其影响因素(1)概念比较序号 辐射名称 辐射类型 辐射方向 作用 Ⅰ 太阳辐射 短波辐射 射向地面 地面的直接热源 Ⅱ地面辐射长波辐射主要射向大气层对流层大气的直接热源Ⅲ 大气辐射长波辐射 射向高层大气和宇宙空间大气逆辐射会使地面增温Ⅳ大气逆辐射射向地面⎭⎪⎬⎪⎫云层：增厚湿度：增大大气逆辐射增强 (3)影响地面辐射的主要因素①纬度因素：同样性质的地表，纬度越低，年平均正午太阳高度越大，太阳辐射经过大气的路程越短，地表受到的太阳辐射的强度就越大，地面辐射也就越强。

②下垫面因素：下垫面状况不同，吸收和反射的太阳辐射比例也不同。

③气象因素：同纬度地区，年日照时数的长短，会影响地面获得的太阳辐射。

3．大气的保温作用(1)地面辐射释放能量的绝大部分被截留在对流层大气中。

(2)大气逆辐射直接补偿地面的热量损失。

思考1．为什么对流层的天气现象复杂多变？答案一方面，对流层集中了几乎全部的水汽和杂质，另一方面，对流层温度随高度的升高而降低，使水汽和杂质通过对流运动向上层空间输送。

在上升过程中随着气温的降低，容易成云致雨，所以对流层天气现象复杂多变。

2．为什么同一季节的白天多云，气温不会太高，而夜间多云，气温不会太低？答案同一季节，白天多云，太阳辐射经过大气层时，被削弱得多(吸收、反射多)，故气温不会太高；夜晚多云，特别是有浓密的低云，空气中湿度比较大，大气逆辐射强，对地面的保温作用强，气温不会太低。

探究点一各层大气的特点及意义探究活动读“大气的垂直分层示意图”，回答下列问题。

地表辐射平衡
地表辐射平衡是指地球表面在一段时间内吸收和释放辐射能量的过程，它涉及到地表吸收太阳辐射、地面辐射和大气辐射等各个环节。

地表辐射平衡是地球气候系统的重要组成部分，对于地球的气候和生态环境有着重要影响。

地表辐射平衡主要包括以下几个方面：
1. 太阳辐射：地球表面受到的太阳辐射能量取决于地球与太阳的距离、太阳辐射强度以及地球表面的性质等因素。

太阳辐射是地表辐射平衡的主要能源。

2. 地面辐射：地表在吸收太阳辐射后，自身温度升高，从而释放出辐射能量。

地面辐射的能量取决于地表的温度和地表比辐射率。

3. 大气辐射：地球大气层在吸收和散射太阳辐射和地面辐射的过程中，也会释放出辐射能量。

大气辐射的影响因素包括大气成分、气温、湿度等。

4. 地表辐射平衡差异：地表辐射平衡在不同地区、不
同地表类型之间存在差异。

例如，同一纬度的海洋和陆地相比，由于海水的吸收和释放热量比陆地稳定，海洋地表的日辐射与夜辐射变化较小，形成的地表辐射差额也相对较小。

而陆地在垂直方向上坡度较大，地形变化复杂，导致日辐射和夜辐射的分布不均匀，形成的地表辐射差额相对较大。

5. 人类活动：人类活动对地表辐射平衡也产生一定影响。

例如，城市化进程中的建筑物、道路等人工地表改变了地表性质，影响了地表辐射平衡。

此外，森林砍伐、植被破坏等行为导致地表辐射平衡发生变化，进而影响地球气候。

总之，地表辐射平衡是地球气候系统中的关键环节，它受到多种因素的影响，并对地球气候和生态环境产生重要影响。

了解地表辐射平衡的研究有助于我们更好地认识地球气候系统的运行机制，为应对气候变化和保护生态环境提供科学依据。

气象学知识点资料气象学知识点1.根据大气温度铅直分布特征和大气铅直运动状况，可将地球大气层分为对流层、平流层、中间层、热成层和散逸层。

2.正午时刻太阳高度角的计算h正午＝90°-φ+δ；式中φ为观测点纬度，δ＝23.5sinN°式中N°以度为单位，实际是距春分日或秋分日最近的总天数。

春分日至秋分日取正值，否则，取负值。

3北半球可照时数变化规律可照时数冬至→夏至加长，夏至→冬至缩短可照时数随纬度增加，夏季加长，冬季缩短4、地面有效辐射时的影响因子及其影响地面辐射(Eg)与被地面吸收的大气逆辐射(Ea)之差，称为地面有效辐射。

影响因素主要有：地面温度、空气温度、空气湿度、云状、风、海拔、地面状况等。

地面温度高时，有效辐射增大；空气温度高时，有效辐射减弱；空气湿度大时，有效辐射减弱；云量多云层厚时，有效辐射减弱；风力加大，有效辐射减弱；海拔增大，有效辐射增大；粗糙地表比平滑地面有效辐射大。

5．为什么潮湿土壤地面温度日较差比干燥土壤的小？分析：从热容角度分析，由于水的比热容比空气大很多，吸收同样的太阳辐射，水上升的温度比空气少的多。

因此干燥土壤地对温度的变化更敏感，极差更大。

从导热的角度分析，空气导热更快，热能传递快，吸收快，散失也快，因此干燥土壤地比潮湿土壤地先升温，先降温变化领先于潮湿土壤地。

从潜热交换的角度分析，温度高时潮湿土壤地水分蒸发作用强于干燥土壤地，因此潮湿土壤地实际获得的辐射能小于干燥土壤地，所以其温度极大值比干燥土壤地小。

同理，潮湿土壤地的空气湿度大于干燥土壤地，温度低时，其水汽凝结作用大于干燥土壤地，由此回收蒸腾水汽的内能。

因此其温度极小值大于干燥土壤地。

6.地面热量收支方程，并据此分析塑料大棚的保温原理白天地面热量收支方程表示：R-P-B-LE=0夜间地面热量收支方程表示：-R+P+B+LE=0塑料大棚充分利用太阳能，有一定的保温作用，并通过卷膜能在一定范围调节棚内的温度和湿度。

地气系统辐射平衡
地气系统辐射平衡是指地球表面吸收的太阳辐射能量与地球向外辐射的热能之间达到动态平衡的状态。

这个平衡状态对于地球上的生态系统和气候变化有着重要影响。

一、太阳辐射能量
太阳辐射能量是地球上最主要的能源来源，其波长范围从紫外线到红外线，其中可见光占据了大部分。

太阳辐射能量在进入大气层时会受到吸收、散射和反射等作用，最终只有一部分能够到达地表。

二、地球向外辐射的热能
地球向外辐射的热能主要来自于地面和大气层中的热量。

这些热量会通过传导、对流和辐射等方式向上移动，并最终通过大气层顶部向宇宙空间散发出去。

三、影响因素
1. 大气成分：不同成分对太阳辐射和热能的吸收和散射具有不同的影响。

2. 地表特征：不同类型的地表对太阳辐射和热能的吸收和反射也有影响。

3. 气候变化：气候变化会导致大气成分和地表特征发生改变，从而影响地气系统辐射平衡。

四、影响机制
1. 温室效应：温室气体可以吸收地球向外辐射的热能并将其重新辐射回地球表面，从而使得地球表面温度升高。

2. 反照率效应：地表反照率越高，太阳辐射能量被反射回大气层的比例就越高，从而减少了太阳辐射能量的到达地表的量。

五、应用
1. 气候预测：了解地气系统辐射平衡对于预测气候变化非常重要。

2. 农业生产：不同类型的植物对太阳辐射和热能的需求不同，了解地气系统辐射平衡可以为农业生产提供指导。

3. 能源利用：太阳能是一种清洁的可再生能源，在了解地气系统辐射
平衡后可以更好地利用太阳能。

综上所述，了解地气系统辐射平衡对于人类生活和环境保护都有着重要的意义。

太阳辐射、地面辐射、大气辐射影响因素和变化规律1.引言1.1 概述太阳辐射、地面辐射和大气辐射是地球上能量交换的重要组成部分，在地球气候系统中起着至关重要的作用。

太阳辐射是地球接收的主要能量来源，地面辐射是地表向大气传播的能量，而大气辐射是大气中各层之间相互传递能量的过程。

这三种辐射的影响因素和变化规律对于了解气候变化以及预测未来气候变化具有重要意义。

通过研究太阳辐射的影响因素和变化规律，可以揭示太阳活动对地球气候的影响，从而更好地理解和预测气候变化的趋势。

地面辐射的影响因素和变化规律则与地表特性、地形等因素密切相关，对于研究地表能量交换、气候变异和生态系统影响具有重要意义。

大气辐射在大气层间的传递和吸收过程中发挥着重要的作用，影响着大气的能量分布和温度分布，研究其影响因素和变化规律有助于深入理解大气运动和气候系统的相互作用。

本文将重点探讨太阳辐射、地面辐射和大气辐射的影响因素和变化规律。

首先，我们将介绍太阳辐射的影响因素，包括太阳能量的辐射强度、太阳辐射的入射角度和大气层对太阳辐射的吸收和散射等因素。

其次，我们将研究地面辐射的影响因素，包括地表特性、地形、云量和大气成分等因素。

最后，我们将探讨大气辐射的影响因素，包括大气温度、湿度、云量和气体浓度等因素。

通过对这些影响因素的深入研究，我们可以更好地理解太阳辐射、地面辐射和大气辐射之间的相互作用以及它们对气候变化的贡献。

这将为我们提供更准确的气候预测和更有效的气候变化适应措施提供重要参考。

在文章的后续部分，我们将详细讨论这些影响因素的变化规律，并对其对气候变化的潜在影响进行分析。

最后，我们将总结研究结果并展望未来的研究方向，以进一步提升对辐射影响因素和变化规律的认知。

1.2 文章结构文章结构本文将从三个方面介绍太阳辐射、地面辐射和大气辐射的影响因素和变化规律。

首先，在引言部分概述了本文的主题，并给出了文章结构和目的。

接着，正文部分将分为三个小节，分别详细讨论太阳辐射、地面辐射和大气辐射的影响因素和变化规律。

第二章小结（1）辐射的基本概念和基本规律辐射：物体以电磁波的形式向空间传播能量，这种传播能量的形式称为辐射。

基本规律：1）辐射能力强的物体，其吸收辐射的能力也强；反之，辐射能力弱的物体，吸收能力也弱。

黑体吸收能力最强，放射能力也最强。

2）温度较高的物体单位面积放射的总能量，要比温度低的物体放射多。

3)物体温度愈高，其放射的最大辐射的波长愈短；反之，物体的温度愈低，其放射的最大辐射波长愈长。

（2）太阳辐射、地面辐射、大气辐射的性质、变化规律及影响因素太阳辐射在大气中减弱吸收：将太阳辐射能转化成内能；有选择地吸收（红外吸收为主）散射：改变辐射的方向，使一部分辐射到不了地面反射：云层和尘埃云对太阳辐射的反射作用，没有选择性①直接辐射：以平行光的形式直接投射到地面上太阳高度角：影响等量太阳辐射的散布面积和太阳辐射穿过的大气质量数。

太阳高度角越小，地表所获得的太阳辐射越小；日变化——正午大年变化——冬季小、夏季大地理分布变化——低纬度高，高纬低；纬度越高，年变幅越大；高、低纬度的差值冬季大，夏季小；赤道附近一年中有两个峰值，而其他地区均只有一个峰值大气透明度:大气的透明系数决定着太阳辐射在大气中减弱的多少。

当空气中水汽、尘埃较多，大气浑浊时，则透明度差，太阳减弱的程度就大；反之，则透明度好，太阳减弱的程度小。

②散射辐射：向下到达地面的那部分散射太阳高度角大气透明度日变化——正午前后最强，日出日落最弱；阴天强，晴天弱年变化——夏季最强，冬季最弱地理分布变化——低纬强，高纬弱③总辐射（W=S+D）太阳高度角大气透明度日变化——早晚弱，中午强；阴天弱，晴天强年变化——夏季强，冬季弱纬度变化——纬度低，辐射大高度变化——海拔高，辐射大地面和大气辐射大气中长波辐射的特点太阳直接辐射是平行辐射，地面和大气是漫射辐射。

太阳辐射在大气中传播时，仅考虑大气对太阳辐射的削弱作用，而未考虑大气本身的辐射的影响。

长波辐射在大气中传播时，可以不考虑散射作用大气逆辐射=入射到地面的长波辐射=大气本身的热辐射+云的热辐射地面有效辐射：地面辐射与地面所吸收的大气逆辐射之差（3）地面辐射差额和能量平衡地面辐射差额:地面吸收太阳总辐射与地面有效辐射之差大气的辐射差额：大气吸收辐射与放出辐射的差值地-气系统辐射差额:把地面和大气看作一个整体，其辐射能的净收入（4）大气非绝热变化非绝热变化：空气内能变化过程中，与外界进行热量交换气温非绝热变化——传导、辐射、对流、湍流、蒸发和凝结（5）大气的干绝热变化和湿绝热变化，位温和假相当位温绝热冷却、绝热增温干绝热变化：当一团干空气或未饱和的湿空气与外界没有任何热量交换做升降运动，且气块内没有任何水相变化时的温度变化过程叫干绝热变化。

地面及地气系统的辐射差额是指地表和大气中的辐射量之间存在的差异。

这个差异是由多个因素造成的，例如土壤类型、植被覆盖、地形高度、大气稳定度等等。

在地表系统中，太阳辐射照射到地面时，会被地表反射和吸收。

其中被反射的部分称为反射辐射，而被吸收的部分则转化为热量，称为感热。

地表的发射辐射来自于热量的释放，它也被称为长波辐射。

而地气系统中的辐射则包括太阳辐射、反射辐射、感热、长波辐射和空气分子的散射辐射。

在自然环境中，地气系统和地表系统的辐射量是相互作用的，它们之间的能量转化使得大气能够保持稳定。

地表的反射辐射和感热通过热对流作用传递到大气中，而大气中的太阳辐射则在穿过大气时被吸收或反射，其中一部分被地表吸收并转化为热量，形成长波辐射，同时也形成了大气的温度梯度，影响到大气的垂直运动和稳定度。

然而，也对气候和环境产生着重要影响。

例如，纬度较高的地区长期处于夜间和冬季，地表的长波辐射将导致表面温度降低，甚至出现冰雪覆盖，这将进一步提高反射辐射的比例，形成一个正反馈机制，导致更加寒冷的气候。

同时，植被的不同覆盖度和类型也会影响到地表及大气中的辐射量，例如森林覆盖较多的地区，气温要比城市中的建筑密集区域低一些，而沙漠地区则经常出现夜间温度差异较大的现象。

还有一些人类活动，比如城市化和土地利用变化，也会对造成影响。

大规模的建筑和道路会使得地表变得更加密集，反射辐射的比例增加；同时，植被覆盖的变化也会导致地表及大气的能量平衡失调，所引起的气候变化也是一个热点问题。

因此，科学家们一直在探索地球气候系统的运作机制，并且试图建立一个包括地表及大气系统的综合模型，来预测气候变化的趋势和影响。

虽然仍存在许多挑战和未知因素，但对于我们了解自然环境和并采取有效措施应对气候变化来说，这些研究仍然具有不可替代的重要性。

地球表面与大气的相互作用地球作为我们所居住的星球，其地表和大气之间存在着紧密的相互作用关系。

这种相互作用不仅对地球的气候和环境产生重要影响，也对我们人类的生活和活动产生着深远影响。

一、地球表面对大气的影响1. 热量交换：地球表面与大气之间通过辐射、传导和对流等方式进行热量的交换。

太阳能辐射在大气中被吸收后，一部分直接散射回太空，一部分被地表吸收。

地表吸收的热量又通过辐射和传导向大气中传递。

这种热量交换使得地表和大气之间形成了热的平衡，维持了地球的温暖。

2. 水循环：地球表面的水分蒸发后升入大气层形成水蒸气，随着空气的上升逐渐冷却凝结成云。

云中的水分在地球表面与大气之间形成循环，通过降雨、蒸发和蒸发等过程不断循环。

这种水循环不仅影响着地球的降水分布和水资源的分布，也对气温的变化和气候的形成起着重要作用。

3. 地表风景和植被影响：地球的陆地表面和植被分布不均匀，不同地区的地表特征和植被类型会对大气产生不同的影响。

例如，森林可以吸收大量的二氧化碳，释放氧气，起到减缓气候变化的作用。

而城市的建筑密度和混凝土地面会导致热岛效应，使城市气温较周围地区更高。

这些地表和植被特征对大气的热量分布和空气流动产生影响，从而影响地区的气候模式。

二、大气对地球表面的影响1. 气候与天气：大气是地球上天气和气候变化的关键因素。

气象现象如降水、风和气温的变化都与大气中的气压、温度、湿度和风速等要素密切相关。

大气的稳定性、温暖和湿度能够影响地球表面的气候和天气模式，如高温、降雨等。

2. 大气的保护作用：地球的大气层通过吸收和散射太阳辐射中的有害紫外线，保护了地球上的生物免受紫外线的伤害。

同时，大气层还能吸收部分来自太空的小陨石和空气污染物，减少了对地球表面的影响。

3. 空气质量：大气中的空气质量是人类和其他生物生活质量的重要指标。

大气中的污染物如颗粒物、二氧化氮和臭氧等会对人体健康和环境产生负面影响。

地球表面的人类活动，如工业排放、交通运输和农业活动等，会释放各种污染物到大气中，从而影响空气质量。