云的影响
此外还有气体和微粒的影响大气成分,范围及云的类型地表覆盖物对于确定穿透到地球表面的太阳通量的量是非常重要的。我们在这里遵循蒙蒂思(1973)的叙述。
图2.3三个地理位置的太阳量子辐照度在地球表面的光谱分布(根据Tyler和Smith, 1970年的数据绘制)。(a)俄勒冈州火山口湖。美国(北纬42°56′,西经122°07′),海拔1882米。1966年8月5日11:00-11:25。(b)大西洋巴哈马湾流(北纬25°45′,西经79°30′)1967年7月3日12:07-12:23 h。(c)加利福尼亚州圣地亚哥圣维森特水库。美国(北纬32°58′,西经116°55′)1967年1月20日09:37-09:58 h。所有的测量都是在晴朗的天空下进行的。
波长(nm)
图2.3三个地理位置的太阳量子辐照度在地球表面的光谱分布(根据Tyler和Smith, 1970年的数据绘制)。(a)俄勒冈州火山口湖。美国(北纬42°56′,西经122°07′),海拔1882米。1966年8月5日11:00-11:25。(b)大西洋巴哈马湾流(北纬25°45′,西经79°30′)1967年7月3日12:07-12:23 h。(c)加利福尼亚州圣地亚哥圣维森特水库。美国(北纬32°58′,西经116°55′)1967年1月20日09:37-09:58 h。所有的测量都是在晴朗的天空下进行的。
在晴朗的天空中,几朵孤立的云会增加地球表面接收到的漫射通量,但只要它们不遮蔽太阳,它们就不会对直接的太阳光束产生影响。因此,少量的云可以增加5%到10%的总辐照度。然而,连续的云层总是会降低辐照度。在一层薄薄的卷云下,总辐照度大约是晴空下的70%。深层的层云另一方面,月球只能发射10%的太阳辐射,其中约70%被其上表面反射回太空,20%被其内部吸收。在有破云的一天,地球表面某一点的辐照度会间歇性地变化,从整个太阳的辐照度到云经过太阳时的辐照度的20%到50%不等。
在沙漠在这些地区,很少有足够的云来影响表面辐照度,但在地球的潮湿地区,云层覆盖显著降低了全年平均太阳辐射。例如,在欧洲大部分地区,夏季的平均日照量(m~ 2day1所接受的总辐射能)是无云天气所获得日照量的50 - 80%
近年来,有大量关于分布和光学的新资料云的特征已经可以从卫星遥感得到地球周围的情况。国际卫星云气候学项目(ISCCP)自1983年中期以来一直在结合来自地球静止轨道和极地轨道气象卫星的这些数据。Bishop和Rossow(1991)利用ISCCP的数据,以及大气辐射传输的模型,评估了云层对全球太阳辐照度时空变化的影响。结果表明,海洋比大陆多云,相应地接受较低的太阳辐照度。例如,1983年7月,大约9%的海洋永远被云覆盖,相比之下,陆地上只有0.3%。
海洋区域之间有明显的差异:北部和南部海域几乎永远被云覆盖,但在太平洋中部的赤道位置(1°N, 140°W),天空始终晴朗。在北半球,夏季大西洋接收到的太阳辐射比太平洋多得多,但两者之间几乎没有差别南半球的海洋.由于以南纬60度为中心的持续的环极多云带,在30°S到60°S之间,海洋表面的辐射量占晴空值的百分比大约减半。然而,南大西洋西部的阿根廷盆地和威德尔海部分,可能是由于靠近陆地的原因,始终比这个环极区域的其他部分多云少,并且已知有更高水平的初级生产力。毕晓普和罗索认为,太阳辐照度是地球自转速率的主要决定因素碳固定在这片营养丰富的南部海域的浮游植物。
图2.4晴朗天空中亮度的角分布(近似与亮度成正比)。(经允许,摘自《太阳辐射》,N.罗宾逊,爱思唯尔,阿姆斯特丹,1966。)
图2.4晴朗天空中亮度的角分布(近似与亮度成正比)。(经允许,摘自《太阳辐射》,N.罗宾逊,爱思唯尔,阿姆斯特丹,1966。)
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