大气分子的吸收散射作用大气分子的吸收作用大气各种气体分子对电磁辐射具有吸收性质。
太阳辐射经过大气层时会被气体分子吸收一部分能量。
大气分子通过改变分子的旋转、振动或者电磁状态完成对辐射的吸收（Vermote et al ，2006）。
旋转状态的改变主要发生在微波或者远红外等低能量区域；振动状态的改变主要发生在较高能量的近红外区域，而电磁状态的改变主要发生在紫外线和可见光部分等高能量区域。
大气分子吸收主要源于氧气，臭氧、水汽、二氧化碳，甲烷和二氧化碳这六种气体的吸收作用。
其中前四种气体在大气中分布稳定，而且与大气充分混合，可以看成是常数。
后两者在大气中变化较大，与时间和地点紧密相关。
气体吸收对波长具有较明显的选择性。
氮气吸收主要发生在紫外光以外，波长小于0.2um 的电磁波几乎被氮气吸收；臭氧吸收主要发生在小于0.3um 的波长范围内，波长小于0.3um 的太阳短波辐射在入射到地表之前已被吸收完毕。
氧气吸收主要发生在0.76um 处；水汽吸收主要发生在大于0.7um 的波长上；二氧化碳主要发生在2um 处，至于甲烷的吸收发生在更远的波长。
不同的大气分子含量会具有不同的吸收率和透过率，但各种气体的吸收作用相对独立，其综合吸收作用是各种气体吸收作用的相乘。
大气分子的散射作用太阳辐射与大气分子发生碰撞时会发生散射作用，从而改变光场能量分布。
由于太阳辐射的波长远大于大气分子半径，其散射为瑞利散射。
光子通过大气层时会与气体分子发生瑞利散射，波长为λ的瑞利散射光学厚度R λτ定义为：dz z R)(0⎰∞=λλβτ其中)(z λβ为高度为z 的大气层气体分子的衰减系数（1-m ）。
Hansen 等人（1974）给出了R λτ简单计算公式：A R e P 125.042425.1013)00013.00113.01(008569.0----++=λλλτλ其中P 为地表大气压强（hPa ），A 为海拔高度（km ）。
大气受热过程教案设计第一章：大气受热过程概述1.1 教学目标了解大气受热的基本概念理解太阳辐射在大气中的传输过程掌握大气吸收和反射太阳辐射的机制1.2 教学内容大气受热的定义和意义太阳辐射的性质和传播方式大气对太阳辐射的吸收和反射作用大气受热的不均匀性和变化规律1.3 教学方法讲授法：介绍大气受热的基本概念和原理演示法：通过图示和动画展示太阳辐射在大气中的传输过程互动讨论：引导学生探讨大气受热的不均匀性和变化规律1.4 教学评估课堂提问：检查学生对大气受热概念的理解小组讨论：评估学生对大气吸收和反射太阳辐射机制的理解第二章：太阳辐射的传播与大气层2.1 教学目标理解太阳辐射的传播方式和大气层对太阳辐射的影响掌握太阳辐射在大气中的衰减规律了解大气层对太阳辐射的吸收和散射作用2.2 教学内容太阳辐射的传播方式：直射和散射大气层的结构和对太阳辐射的影响太阳辐射在大气中的衰减规律：吸收和散射作用大气层对太阳辐射的吸收和散射作用的实例：日出和日落现象2.3 教学方法讲授法：介绍太阳辐射的传播方式和大气层的影响演示法：通过图示和动画展示太阳辐射在大气中的衰减规律互动讨论：引导学生探讨日出和日落现象的解释2.4 教学评估课堂提问：检查学生对太阳辐射传播方式和大气层影响的理解小组讨论：评估学生对太阳辐射在大气中衰减规律的理解课后作业：要求学生解释日出和日落现象的原因第三章：大气吸收和反射太阳辐射的机制3.1 教学目标理解大气吸收和反射太阳辐射的机制掌握不同波长太阳辐射的吸收和反射特性了解大气吸收和反射太阳辐射对地球气候的影响3.2 教学内容大气吸收太阳辐射的机制：臭氧、水蒸气和二氧化碳等气体的吸收作用大气反射太阳辐射的机制：大气颗粒物和云层的反射作用不同波长太阳辐射的吸收和反射特性：紫外光、可见光和红外光的吸收和反射规律大气吸收和反射太阳辐射对地球气候的影响：温室效应和反射作用3.3 教学方法讲授法：介绍大气吸收和反射太阳辐射的机制演示法：通过图示和动画展示不同波长太阳辐射的吸收和反射特性互动讨论：引导学生探讨大气吸收和反射太阳辐射对地球气候的影响3.4 教学评估课堂提问：检查学生对大气吸收和反射太阳辐射机制的理解小组讨论：评估学生对不同波长太阳辐射吸收和反射特性的理解课后作业：要求学生分析大气吸收和反射太阳辐射对地球气候的影响第四章：大气受热的不均匀性和变化规律4.1 教学目标理解大气受热的不均匀性及其原因掌握大气受热的变化规律了解大气受热不均匀性和变化规律对天气和气候的影响4.2 教学内容大气受热的不均匀性：地表加热和大气加热的不均匀性原因：地表和大气层的温度差异、地形和海洋流的影响大气受热的变化规律：日变化和季节变化大气受热不均匀性和变化规律对天气和气候的影响：风向、风力和降水分布4.3 教学方法讲授法：介绍大气受热的不均匀性和变化规律演示法：通过图示和动画展示大气受热不均匀性和变化规律的影响因素互动讨论：引导学生探讨大气受热不均匀性和变化规律对天气和气候的影响4.4 教学评估课堂提问：检查学生对大气受热不均匀性和变化规律的理解小组讨论：评估学生对大气受热不均匀性和变化规律对天气和气候的影响的理解课后作业：要求学生分析实际天气和气候现象与大气受热不均匀性和变化规律的关系第五章：第五章：大气保温作用与温室效应5.1 教学目标理解大气保温作用的原理掌握温室效应的形成机制了解人类活动对温室效应的影响5.2 教学内容大气保温作用的定义和原理：大气层中的温室气体对地面向空间辐射能量的吸收和再辐射过程温室效应的形成机制：大气层中温室气体的浓度变化对地球温度的影响人类活动对温室效应的影响：二氧化碳排放、氟利昂使用等对大气中温室气体浓度的影响温室效应的后果：全球气候变暖、海平面上升等环境问题5.3 教学方法讲授法：介绍大气保温作用的原理和温室效应的形成机制演示法：通过图示和动画展示温室效应的过程互动讨论：引导学生探讨人类活动对温室效应的影响和温室效应的后果5.4 教学评估课堂提问：检查学生对大气保温作用和温室效应的理解小组讨论：评估学生对人类活动对温室效应的影响和温室效应后果的理解第六章：大气受热过程在气候系统中的应用6.1 教学目标理解大气受热过程在气候系统中的作用掌握大气受热过程对气候系统的影响了解大气受热过程在天气预报和气候研究中的应用6.2 教学内容大气受热过程在气候系统中的作用：能量平衡、气候带划分、气候类型形成大气受热过程对气候系统的影响：全球气候变暖、极端天气事件、海平面上升大气受热过程在天气预报和气候研究中的应用：气温预测、降水模式、气候模型6.3 教学方法讲授法：介绍大气受热过程在气候系统中的作用和对气候系统的影响演示法：通过图示和动画展示大气受热过程在天气预报和气候研究中的应用互动讨论：引导学生探讨大气受热过程在实际天气预报和气候研究中的应用案例6.4 教学评估课堂提问：检查学生对大气受热过程在气候系统中的作用和对气候系统的影响的理解小组讨论：评估学生对大气受热过程在天气预报和气候研究中的应用的理解课后作业：要求学生分析实际天气预报和气候研究中大气受热过程的重要性第七章：大气受热过程与可持续发展7.1 教学目标理解大气受热过程与可持续发展的关系掌握大气受热过程对可持续发展的影响了解可持续发展在大气受热过程方面的实践案例7.2 教学内容大气受热过程与可持续发展的关系：环境保护、能源利用、气候变化应对大气受热过程对可持续发展的影响：资源消耗、环境污染、生态系统破坏可持续发展在大气受热过程方面的实践案例：节能减排、清洁能源发展、生态补偿7.3 教学方法讲授法：介绍大气受热过程与可持续发展的关系和对可持续发展的影响演示法：通过图示和动画展示可持续发展在大气受热过程方面的实践案例互动讨论：引导学生探讨大气受热过程与可持续发展的相互影响及应对策略7.4 教学评估课堂提问：检查学生对大气受热过程与可持续发展的关系和对可持续发展的影响的理解小组讨论：评估学生对可持续发展在大气受热过程方面的实践案例的理解课后作业：要求学生提出针对大气受热过程的可持续发展策略第八章：大气受热过程与现代气象技术8.1 教学目标理解大气受热过程与现代气象技术的关系掌握现代气象技术在大气受热过程方面的应用了解现代气象技术的发展趋势8.2 教学内容大气受热过程与现代气象技术的关系：数据获取、数值模拟、预测准确性现代气象技术在大气受热过程方面的应用：遥感技术、气象卫星、全球定位系统现代气象技术的发展趋势：、大数据、云计算8.3 教学方法讲授法：介绍大气受热过程与现代气象技术的关系和现代气象技术在大气受热过程方面的应用演示法：通过图示和动画展示现代气象技术在大气受热过程方面的应用案例互动讨论：引导学生探讨现代气象技术的发展趋势及其对大气受热过程的影响8.4 教学评估课堂提问：检查学生对大气受热过程与现代气象技术的关系和现代气象技术在大气受重点解析本教案设计涵盖了大气受热过程的基本概念、太阳辐射的传播与大气层、大气吸收和反射太阳辐射的机制、大气受热的不均匀性和变化规律、大气保温作用与温室效应、大气受热过程在气候系统中的应用、大气受热过程与可持续发展以及大气受热过程与现代气象技术等十个章节。
第二节大气受热过程学习目标1.掌握对流层大气的受热过程。
2.理解大气的削弱作用和大气的保温作用。
知识导引第一步·新课学前预习——学习新知挑战自我一、大气对太阳辐射的削弱作用1.表现：太阳辐射要穿过厚厚的大气，才能到达地表。
由于大气对太阳辐射的、和作用，投射到大气上界的太阳辐射不能完全到达地表。
2.反射作用：大气中的和，能将投射在其上的太阳辐射的一部分，又反射回宇宙空间。
云的反射作用最为显著。
云层越、越，云量越，反射越强。
夏季天空多云时，白天的气温相对来说不会太高，就是因为云的减少了到达地面的太阳辐射。
大气对太阳辐射的反射没有选择性，因而反射光呈。
3.散射作用：当太阳辐射在大气中遇到或时，太阳辐射的一部分便以这些质点为中心，向弥散，这种现象称为大气的散射。
散射改变了太阳辐射的，使一部分太阳辐射不能到达地面。
在太阳辐射的可见光中，蓝光、紫光的波长较短，容易被空气分子散射，因而晴朗的天空呈现色。
4.吸收作用：大气对太阳辐射的吸收具有。
平流层大气中的，主要吸收太阳辐射中波长较短的紫外线。
对流层大气中的和等，主要吸收太阳辐射中波长较长的红外线。
大气对太阳辐射中能量最强的可见光却吸收得很少，大部分可见光能够透过大气射到地面上来。
对于大气来说，太阳辐射不是主要的直接热源。
二、大气对地面的保温作用1.地面长波辐射使大气增温：对流层大气中的水汽和二氧化碳等，可强烈地吸收。
地面辐射释放的能量，除极少一部分透过大气返回宇宙空间外，绝大部分（75%～95%）都被截留在对流层大气中，使大气增温。
所以说，是对流层大气主要的直接热源。
2.大气逆辐射使地面增温：大气吸收地面辐射增温的同时，也向外辐射能量。
大气的温度比地面还低，所以大气辐射也是。
大气辐射的一部分向上射向宇宙空间，大部分向下射到地面。
射向地面的大气辐射，其方向与地面辐射，故称为大气逆辐射。
大气逆辐射又把热量归还给地面，这就在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到了保温作用。
