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地气体系辐射均衡的均匀经向漫衍Vonder Hear

发布时间:2019-10-29

  能量均衡根基方程能量均衡根基方程 辐射均衡的变化特征辐射均衡的变化特征 全球热量均衡取地气系统能量均衡模式全球热量均衡取地气系统能量均衡模式 能量经向调整能量经向调整 辐射加热率和辐射冷却率辐射加热率和辐射冷却率 温室效应温室效应 次要内容 次要内容 第三章 第三章 地球大气系统的能量均衡 地球大气系统的能量均衡 能量均衡根基方程能量均衡根基方程 正值暗示地面是热源;正值暗示地面是热源; 负值暗示地面是热汇(冷源)。 负值暗示地面是热汇(冷源)。 一、辐射均衡方程 一、辐射均衡方程 地概况辐射均衡项地概况辐射均衡项BB:: 夜间或冬季 大气辐射均衡大气辐射均衡BB AA:: 整层大气的净辐射通量 整层大气的净辐射通量 大气层接收的短大气层接收的短 波辐射净通量 波辐射净通量 地面向上长波辐射净通地面向上长波辐射净通 量量F 地面和大气层向空间逸出的长波地面和大气层向空间逸出的长波 辐射净通量 辐射净通量FF。。 地表长波被大气接收部门 地表长波被大气接收部门 ---气系统辐射均衡气系统辐射均衡Bs Bs:: 考虑到地球截获阳光的面积取发射长波辐射 考虑到地球截获阳光的面积取发射长波辐射 的全球概况积之比 的全球概况积之比 全球多年平均而言,地气系 统的蝮蛇均衡应连结均衡, 二、热量均衡方程 二、热量均衡方程 净辐射净辐射 感热互换感热互换 潜热互换潜热互换 地表取基层能量互换地表取基层能量互换 地表下能量程度输送地表下能量程度输送 陆地概况 陆地概况:: 年平均: 年平均: 戈壁地域: 戈壁地域: 海洋概况: 海洋概况: 大气 大气:: 年平均 年平均:: 地气系统 地气系统:: 考虑现实大气中水汽的潜热输送:考虑现实大气中水汽的潜热输送: 大气中水汽的储存和 大气中水汽的储存和LL AA 大气中水汽的程度输送大气中水汽的程度输送CC vv 地气系统:地气系统: 年平均: 年平均: 陆地: 陆地: 全球持久平均: 全球持久平均: 辐射均衡变化纪律辐射均衡变化纪律 地表辐射均衡时天气构成次要因子之一,它正在 地表辐射均衡时天气构成次要因子之一,它正在 很大程度上决定着土壤上层和近地层的温度分布, 很大程度上决定着土壤上层和近地层的温度分布, 正在计较蒸发速度、冰雪消融,以及辐射雾、辐射霜 正在计较蒸发速度、冰雪消融,以及辐射雾、辐射霜 冻和低温预告等问题上具有主要意义; 冻和低温预告等问题上具有主要意义; 正在处理气团的构成取变性等气候学上的问题也 正在处理气团的构成取变性等气候学上的问题也 具有很大的意义; 具有很大的意义; 正在研究流域的水分情况和水域的水文景象形象特征具 正在研究流域的水分情况和水域的水文景象形象特征具 有参考价值。 有参考价值。 一、地表地表辐射均衡变化纪律 辐射均衡变化纪律 夏日好天辐射均衡各分量的平均日变化曲线 那曲 辐射均衡具有较着的日变化,凡是正值辐射均衡 辐射均衡具有较着的日变化,凡是正值辐射均衡 的最大值呈现正在正午附近,负值呈现正在夜间,夜间 的最大值呈现正在正午附近,负值呈现正在夜间,夜间 辐射均衡的变化比白日小得多; 辐射均衡的变化比白日小得多; 午后辐射均衡值比午前响应时间稍小一些( 午后辐射均衡值比午前响应时间稍小一些(午后地 午后地 表温度增高,无效辐射大于午前无效辐射,午后湍 表温度增高,无效辐射大于午前无效辐射,午后湍 流勾当加强,大气混浊度添加,以致入射太阳辐射 流勾当加强,大气混浊度添加,以致入射太阳辐射 比午前减小 比午前减小); 正在夏日好天辐射均衡的构成中,间接太阳辐射具有正在夏日好天辐射均衡的构成中,间接太阳辐射具有 决定性的感化; 决定性的感化; 辐射均衡正值和负值改变时间取日出何日没时间纷歧 辐射均衡正值和负值改变时间取日出何日没时间纷歧 致(短波接收辐射、无效辐射短波接收辐射、无效辐射); 分歧地域夏日好天辐射均衡平均日变化的比力不雅测材料表白: 辐射均衡正 负值交替时间凡是呈现正在太 阳高度角等于10-15之间。 白日,云存正在和云量添加,白日,云存正在和云量添加, 将惹起总辐射 将惹起总辐射 and无效辐射削减;夜间,云的存正在将使无效辐无效辐射削减;夜间,云的存正在将使无效辐 射呈现减小趋向。 射呈现减小趋向。 各分量日变化振幅比好天要小,阴天间接太阳辐 各分量日变化振幅比好天要小,阴天间接太阳辐 射为零,总辐射完全由天空散射辐射形成 射为零,总辐射完全由天空散射辐射形成 ,阴天大 ,阴天大 气逆辐射增大, 气逆辐射增大, 地面射出辐射减小。 地面射出辐射减小。 白日正值辐射均衡随云量添加而减小,但 白日正值辐射均衡随云量添加而减小,但 正在少云的白日 正在少云的白日,,辐射均衡都比好天要大 辐射均衡都比好天要大? 辐射均衡添加是因为地表接收辐射的增大跨越无效辐射的增大。 分歧纬度带辐射均衡的年变化分歧纬度带辐射均衡的年变化 正在北半球分歧地 正在北半球分歧地 区,辐射均衡最 区,辐射均衡最 大值呈现正在 大值呈现正在66、、77 月份,最小值正在 月份,最小值正在 冬季; 冬季; 随纬度添加,辐 随纬度添加,辐 射均衡年变化振 射均衡年变化振 幅逐步减小, 幅逐步减小, 正正 辐射均衡持续时 辐射均衡持续时 间削减; 间削减; 洋面的辐射均衡大于陆面辐射均衡洋面的辐射均衡大于陆面辐射均衡? 南半球各纬度带的辐射均衡值均比北半球响应纬度南半球各纬度带的辐射均衡值均比北半球响应纬度 带要大一些 带要大一些?。。 二、大气辐射均衡变化纪律 二、大气辐射均衡变化纪律 大气辐射均衡由三个分量构成: 大气辐射均衡由三个分量构成: 大气接收的短波辐射、 大气接收的短波辐射、 地面无效辐射、 地面无效辐射、 以及长波逸出辐射 以及长波逸出辐射 北半球: 北半球: 大气辐射均衡年总量随纬度的添加,从赤道大气辐射均衡年总量随纬度的添加,从赤道 ((--2345MJ.M 2345MJ.M --22 )到2525NN((--2093MJ.M 2093MJ.M --22 对值略有削减。然后又起头添加,对值略有削减。然后又起头添加,曲到 曲到60 60 NN 附近绝对值达到最大, 附近绝对值达到最大,正在北极地域又减小。 正在北极地域又减小。 就整个北半球而言,大气层辐射均衡值老是负就整个北半球而言,大气层辐射均衡值老是负 值值,其辐射净吃亏 ,其辐射净吃亏2512MJ.M 2512MJ.M --22 大气辐射出入净通 大气辐射出入净通 量老是负值。 量老是负值。 南半球: 南半球: 大气辐射净吃亏大气辐射净吃亏由赤道 由赤道--南极圈附近呈添加, 南极圈附近呈添加, 再向南曲到南极又起头减小。 再向南曲到南极又起头减小。 取北半球比拟,南半球(104W.m-2)大气辐射年平均净吃亏大于北半球(80W.m-2)。 全球各纬度带大气辐射均衡均为负值,其绝对值正在两极最小,正在两极圈纬度附近达到最大。 经向非对称性 绝对值 三、地--气系统系统辐射均衡变化纪律气系统系统辐射均衡变化纪律 ((11)地气系统辐射均衡由两部门构成 )地气系统辐射均衡由两部门构成:: 地气系统上鸿沟所接收的入射太阳辐射和地地气系统上鸿沟所接收的入射太阳辐射和地 气系统通过上鸿沟逸出的长波射出辐射。 气系统通过上鸿沟逸出的长波射出辐射。 就年平均而言,中、低纬度一般为正值,其就年平均而言,中、低纬度一般为正值,其 余纬度为负值, 余纬度为负值, 就月平均而言,夏日为负值,冬季月份为正值就月平均而言,夏日为负值,冬季月份为正值 年变化: 年变化:12 12月份到 月份到33月份, 月份, 辐射均衡为 辐射均衡为正值 正值;;44 月份到 月份到88月份辐射均衡为 月份辐射均衡为负值 负值。。 就全球平均而言: 就全球平均而言:指向地气系统的入射太阳辐射 指向地气系统的入射太阳辐射 取指向空间的射出长波辐射根基上相等。 取指向空间的射出长波辐射根基上相等。 辐射源 辐射源 过渡带 过渡带 辐射汇 辐射汇 因为高、低纬之间庞大的净辐射分布的 因为高、低纬之间庞大的净辐射分布的 不服均性,驱动地球上热量分布通过大气 不服均性,驱动地球上热量分布通过大气 和海洋的大规模环流发生调整。 和海洋的大规模环流发生调整。 地气系统辐射均衡的平均经向分布Vonder Hear, 1968 p158 地概况热量均衡的纬圈分布 地概况热量均衡的纬圈年平均分布•无论和海洋,辐射均衡仅正在中纬度地 区随纬度减小而敏捷添加,正在热带地域辐射 均衡和纬度的关系比力小。 •陆地和海洋上的潜热输送随纬度分歧:陆地 的最大潜热输送正在赤道附近;正在副热带地域, 潜热输送急剧减小,但正在海洋上,潜热输送出 现极大值。赤道附近海洋上,潜热输送比副热 带海洋上小。 •陆地和海洋的感热输送:同纬度陆地感热输 送大于海洋,海洋正在各个纬度带上的感热输送 均很小,但随纬度添加略有添加。 •洋面和较深层之间因为海流感化呈现热量程度 输送,20 N附近的大洋上,有热量储存;正在中高纬度海洋上,有热量. 全球平均而言,海洋上的净辐射比陆地大80%, 比全球平均值大15%;洋面的潜热输送使陆面的3 倍,而感热输送不及陆面的40%; 从海陆概况的平均看,地表和大气间的感热和潜热输送标的目的, 正在70 S间都是从地概况指向大气,即正在能量的收入亏损和吃亏中,地球 绝大部门概况老是通过感热和潜热形式向大气输 送能量,而大气通过这种形式获得能量。 从到海洋,辐射均衡等值线正在沿海呈现从到海洋,辐射均衡等值线正在沿海呈现 中缀 中缀: 洋面平均反射率小于陆面,洋面上辐射洋面平均反射率小于陆面,洋面上辐射 均衡年总量比同纬度陆地概况要大得多。 均衡年总量比同纬度陆地概况要大得多。 陆地上: 陆地上: 陆地概况年辐射均衡最大值呈现正在潮湿的热陆地概况年辐射均衡最大值呈现正在潮湿的热 带地域, 带地域, 年辐射均衡值随纬度略呈带状分 年辐射均衡值随纬度略呈带状分 布,可是正在很多地域因为潮湿前提分歧,使 布,可是正在很多地域因为潮湿前提分歧,使 带状特征了。 带状特征了。 正在热带、副热带戈壁和干旱天气前提下,由正在热带、副热带戈壁和干旱天气前提下,由 于地面温度高,云量少,空气干燥,地表反 于地面温度高,云量少,空气干燥,地表反 照率大,以致接收辐射削减而长波辐射添加, 照率大,以致接收辐射削减而长波辐射添加, 年辐射均衡值较小。 年辐射均衡值较小。 (2)热量均衡的地舆分布 海洋上:海洋上:辐射均衡呈带状分布,正在所有无 辐射均衡呈带状分布,正在所有无 冰的海洋上辐射均衡年总量都是正值;正在冷 冰的海洋上辐射均衡年总量都是正值;正在冷 暖海流影响的海域,辐射均衡的带状分布有 暖海流影响的海域,辐射均衡的带状分布有 误差;正在热带纬度海洋上,年辐射均衡变化 误差;正在热带纬度海洋上,年辐射均衡变化 比力小,从低纬度到高纬度辐射均衡急剧减 比力小,从低纬度到高纬度辐射均衡急剧减 零值辐射均衡等值线的南北边界:零值辐射均衡等值线的南北边界: 陆地上 陆地上——一月份零值等值线取北纬 一月份零值等值线平行; 平行; 海洋上 海洋上——一月份零值等值线月份最大值正在热带上和热带的阿拉伯 月份最大值正在热带上和热带的阿拉伯 海的北部。 海的北部。 ((33)地概况取大气间的潜热输送 )地概况取大气间的潜热输送 潜热输送发生正在潜热输送发生正在:土壤概况,水面,冰 :土壤概况,水面,冰 雪概况等不竭有蒸发过程向大气输送能量;动物 雪概况等不竭有蒸发过程向大气输送能量;动物 根系向上通过蒸腾向大气能量。 根系向上通过蒸腾向大气能量。 22 决定陆面蒸散的次要因子是: 决定陆面蒸散的次要因子是:达到地表的辐射, 达到地表的辐射, 同时因子,如地表湿度,空气饱和差,土 同时因子,如地表湿度,空气饱和差,土 壤湿度和风速等景象形象因子影响潜热输送。 壤湿度和风速等景象形象因子影响潜热输送。 地舆分布:地舆分布: 正在海陆分布处,潜热输送相差很大;正在海陆分布处,潜热输送相差很大; 陆面上:陆面上:潜热输送和天气前提相关, 潜热输送和天气前提相关,正在充实 正在充实 潮湿区, 潮湿区,潜热输送次要决定于辐射均衡大小; 潜热输送次要决定于辐射均衡大小; 正在不充实潮湿区, 正在不充实潮湿区,因土壤水分供应不脚,潜热 因土壤水分供应不脚,潜热 输送取 输送取 天气的干旱程度成反比 天气的干旱程度成反比 正在全球范畴内,海洋上潜热输送的变化很大,正在赤道附近,因为云量添加和温度升高,潜热 输送比热带海面略有削减。 海洋上,潜热输送的带状分布被的次要缘由正在于: 冷暖海流的分布 惹起的。海洋上 辐射净收入除潜热输送外,同时也耗损于海流 的程度输送, 海洋上潜热输送年总量大小决定于秋、冬季候; 陆地上冷季的潜热输送小于暖季。 (3)地概况取大气间的潜热输送 •潜热年总量输送: •概况占陆地辐射均衡的54%;洋面占洋面辐 射均衡的90%, •洋面上比陆面大3倍。 •全球概况年平均潜热输送占辐射均衡的84%, •因而,地--气系统间的能量互换次要是通过潜 热来完成的。 (44)地概况取大气间的感热输送 )地概况取大气间的感热输送 陆地和海洋陆地和海洋概况温度取低层大气的温度不 概况温度取低层大气的温度不 相等 相等,两者之间发生感热互换进行能量输送。 ,两者之间发生感热互换进行能量输送。 地舆分布:地舆分布: 陆地上,感热输送由高纬度向低纬度添加,陆地上,感热输送由高纬度向低纬度添加, 最大值呈现正在热带戈壁地域,随天气潮湿度 最大值呈现正在热带戈壁地域,随天气潮湿度 的添加而减小。 的添加而减小。 正在大于南、北纬正在大于南、北纬40 40 oo 地域,感热输送正在一年 地域,感热输送正在一年 中改变标的目的:冬季地概况通过感热互换从大 中改变标的目的:冬季地概况通过感热互换从大 气获热量。 气获热量。 地球能量均衡模式根基由三个部门构成: 地球能量均衡模式根基由三个部门构成: 入射太阳辐射正在地球、大气内部的分布及入射太阳辐射正在地球、大气内部的分布及 转换; 转换; 地气系统长波辐射及其转换;地气系统长波辐射及其转换; 非辐射过程的能量输送。非辐射过程的能量输送。 表3.11 地气系统、大气层和地概况能量出入 93 157 138 表3.12 模式中各能量出入的比力 能量的经向调整能量的经向调整 辐射源:接收辐射赤道大,两极小; 长波射出辐射随纬度变化小; 赤道附近年平均辐射过剩; 辐射汇:两极地域辐射不脚。 •感热输送是次要的分量; •潜热经向输送量小; •20 副热带感热净通量大;•正在全球辐射出入的经向调整中,大气的极向输送占主要感化 辐射加热率和辐射冷却率辐射加热率和辐射冷却率 功课思虑题 地-气系统辐射均衡年平均纬度分布特征?辐射源、过渡区、辐 全球陆地和海洋取大气的感热输送、潜热输送、程度输送的根基特征?有何分歧? 理解地球-大气系统的能量均衡模式的三个构成部门之间的能量转换? 控制能量的经向调整的输送过程中,海洋和大气的感化? 算物理过程和表达式。11、正在洋面上受天文因子的影响,年辐 、正在洋面上受天文因子的影响,年辐 射差额一般具有带状分布的特征,并随 射差额一般具有带状分布的特征,并随 纬度的增高而减小。188金宝搏app, 纬度的增高而减小。 22、地面年辐射差额正在海岸附近有突变 、地面年辐射差额正在海岸附近有突变 现象,就是这个来由。 现象,就是这个来由。 33、正在上还因为地面干湿程度、云 、正在上还因为地面干湿程度、云 量和降水量的分歧,也使同纬度地带年 量和降水量的分歧,也使同纬度地带年 辐射差额不不异。 辐射差额不不异。 (2)热量均衡的地舆分布 (3)地概况取大气间的潜热输送 (4)地概况取大气间的感热输送 (4)地概况取大气间的感热输送

  [理学]天气学第三章 地球大气系统的能量均衡09现代天气学道理第三章 地球大气系统的能量均衡 次要内容 能量均衡根基方程 辐射均衡的变化特征 全球热量均衡取地气系统能量均衡模式 能量经向调整 辐射加热率和辐射冷却率 温室效应1 能量均衡根基方程 一、辐射均衡方程 地概况辐射均衡项b: 地概况