气象学太阳辐射

3.1.1 到达地面的直接辐射Sb的日变化规律
• 到达地面的直接辐射Sb 日变化见下图
3.1.2 散射辐射（Sd）的日变化规律
散射辐射（Sd）的日变化规律见图2
3.1.3 总辐射（St）的日变化（图3） 3.1.4 反射辐射（Sr )的日变化
反射辐射的日变化见图4
3.2 土壤温度的变化
3.2.1 不同深度土壤温度的日变化规律 不同深度土壤温度的日变化规律见图5
梯度
小气候综合实习报告
小气候的特点
小气候：在具有相同得大气候背景下， 在局部地区，由于地形地势、下垫面 构造和特性的不同，造成热量和水分 收支差异，形成了近地气层和土壤上 层局部地区与大气候不同的特殊气候。 •特点：范围小，差别大，很稳定
一、前言（小气候的气候的概念、特点、分 类、研究目的）
• 通过对单点太阳辐射、空气温度、湿度、土壤温度、气 压、风等气象要素的观测分析，了解这些气象要素的日 变化规律；同时通过与对比点间这些气象要素的对比分 析，了解不同下垫面的小气候特征，掌握小气候的研究 方法。
2.2测定内容与方法
1、测定内容 太阳辐射 20 cm、150cm空气温度 风 气压 不同深度土壤温度
2、测定步骤
53′ 通风表上水，通风，悬挂在20cm高处和 150cm处。
55′观测地温（０cm、Tmax、5cm、10cm、 15cm、20cm) 注：Tmin在气象站早上读 一次
56′观测云量、天气状况。 58′读20cm干、湿球温度，连续读三次，读
3.2.2土壤温度的垂直变化规律
土壤温度的垂直变化规律见图6 （以早8点、下午1点、下午5点为代表时间做图）
3、不同高度气温的日变化规律
不同高度气温的日变化规律见图7

• 长江流域和大部分华南地区 119.4—159.2W／ m2 • 四川盆地最少
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城市中太阳辐射的时空变化
城市中人类活动(工业生产、交通运输 等)而引起空气污染的周期性和非周期性变 化，使得到达城区地表的太阳总辐射的时 间变化比郊区更加复杂。
就日变化来说，城区总辐射的削弱以 白天12~15时为最大；就季节变化而言， 因城区云量和污染物浓度的季节变化而各 不相同。
S
D
QI
QL,
QL,
Qn QI (1) QL, QL,
QI S D
城市的辐射收支
Qn QI (1) QL, QL,
QI S D
Qn 地表净辐射 QI 太阳总辐射 S 太阳直接辐射 D 太阳散射辐射
下垫面反射率
QL, 大气长波逆辐射（方向向下） QL, 地面长波逆辐射（方向向上）
QL￪ 。
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城市的辐射收支
（4）大气长波逆辐射
大气向下放射的长波辐射称为大气逆辐射
(大气下行辐射)QL￬。
大气平均温度比地面低，其辐射波长范围： 7000～120000nm，最大放射能力的波长为15000nm， 也属于红外长波辐射。
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城市的辐射收支
（5）太阳辐照度 在地面上接收到的太阳辐射流量。 太阳辐照度是指太阳辐射经过大气层的吸收、散射、反
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2.3 城市的辐射收支
（2）太阳总辐射
是地球表面某一观测点水平面上接收太阳的直射辐射与太 阳散射辐射的总和。晴天为直射辐射为主，散射约占总辐射 的15%，阴天或太阳被云遮挡时只有散射辐射。
波长：0.15～4μm。波长较短的紫外光区、波长较长的红 外光区、介于二者之间的可见光区。

4．基尔霍夫定律
吸收率 =
吸收能量 总辐射量
反射辐射能 反射率= 总辐射量
吸收率+反射率之=1
比辐射率：物体的辐射通量密度与同温度
下黑体的辐射通量密度之比

E / E
*
（2-10）
基尔霍夫证明：物体对一定波长的比辐射
率与该物体对同一波长的吸收率相等，即
a
（2-11）
表明：
物质如能强烈吸收某一波长的辐射， 则一定也能强烈地发射同一波长的辐射 。
第二节 太阳辐射
一.太阳辐射光谱和太阳常数 1．太阳辐射光谱
—太阳辐射能随波长的分布图 P35图2-5
图中可见： （1）波长：0.15－4m． 最强辐射的波长为0.475m。 （2）主要能量集中区 可见光0.39－0.76m ： 占总能量的50%。 红外部分0.76－4m ： 占43%, 紫外0.15－0.39m ： 占7%。
2．太阳辐射常数
近日点：14700万公里
远日点：15200万公里 设：日地平均距离为r0=14960万公里 太阳辐射常数I0： 在大气上界，日地平均距离处，垂直 于太阳光线的单位时间、单位面积上获 得的太阳辐射能量。（即通量密度）。 I0 =1.37×103wm-2
二．达到地球上界的太阳辐射（天文辐射）
辐射强度
在单位时间内，垂直于任何方向的 单位面积、在此方向的单位立体角内所 放射出的辐射能量，定义为辐射面在此 方向的辐射强度 。
立体角：一个锥面所围成的空间部分。
单位： 是以锥的顶点为心，半径为1的 球面被锥面所截得的面积来度量的，度 量单位称为“立体弧度”，或称球面度。
设：ΔＦ为Δｔ时间内ΔＳ面积在与此面积的

三、太阳总辐射与太阳辐射总量

太阳总辐射（Global Solar ）：Q ＝ S′＋ D 太阳辐射总量（Total amount of solar radiation ）：单位面 积地平面，在某一时段内所接受到的太阳总辐射能。有日 总量、月总量、年总量。
（一）影响太阳总辐射照度的因素：



太阳高度角：晴空时，h⊙增大时，Q增大； 大气透明系数(P)：Q的变化取决S′和D贡献大小。一般， S′变化也快，因此，当P增大时，Q也增大。 海拔 :当海拔升高时，P增大，Q也增大。 云 ： Q一般会减少。
（二）、总辐照度的变化规律

日变化：在夜间为零，日出后逐渐增大，正午最大，午后 年变化：中、高纬度最大值在夏季，最小值在冬季。 随纬度增高减小。 随海拔高度增加而增大。
Surface net radiation ）
（一）地面净辐射（R）：单位地面积，一定时间内，辐射


（二）大气辐射（Atmospheric radiation ）与大气逆辐射：
1、 大气辐射是长波辐射：大气温度约为250K，辐射波长为
7～120um。
2、大气逆辐射（Atmospheric 称为大气逆辐射。

inverse radiation ）： 大气辐射既有向
上也有向下，其中投向地面部分因与地面辐射方向相反 ,
（二）几种下垫面的反射率

植物颜色愈深 r 愈小：苗期与裸地相似(5%～12%)，旺盛
期(20%左右），成熟期加大（2５%～28%）。

水面 r 比陆地小，但在h⊙小于10。时大于陆地。
思考题：
1、 垄作与平作？新耕地与未耕地？
2、 灌溉后土壤？