北极与全球热量平衡辐射平衡
作为一个整体和长期考虑年度意味着，假设气候稳定，地球处于raybet雷竞技最新辐射平衡．地球的终极能源是太阳辐射。大约99.9%的太阳辐射的波长是0.15到4 ^m，峰值强度接近0.5 ^m。大约50%的总发射能量在可见光谱范围内(大约0.4-0.7 ^m)。对地球系统的净入射太阳辐射(即可用的)，定义为在大气层顶部测量的太阳辐射(TOA)
净入射太阳= (1 - A)SnR2 (3.1)
其中S为太阳常数(1367 W m-2)， A为行星反照率(约0.3)，R为地球半径(6371 km)。被截取的太阳辐射的面积是圆盘的面积，而不是球体的表面积。这相当于投射在地球后面的阴影的面积。行星反照率(A)不同于地表反照率(A)(见第5章)，因为行星反照率包括散射效应以及云层、气溶胶和大气气体的吸收，以及地表反照率。然而，就一级而言，大气本身对太阳辐射的吸收是相对较小的。换句话说，大部分没有被大气散射回太空的太阳辐射到达了地表。
在辐射平衡中，太阳的净TOA辐射通量由地球大气层和地表向太空发射的辐射来平衡。这一出射TOA辐射通量以不同的硬币表示，即长波辐射:
输出长波= a T*4n R2
其中a是斯特凡-玻尔兹曼常数(5.7 x 10-8 W m-2 K-4)， Te是有效辐射排放温度地球的一部分。这种长波辐射的波长约为4-300 ^m，峰值约为10 ^m。与太阳辐射相反，大气在长波辐射下是半透明的。这一效应包含在Te中。Te取决于大气和地表的物理温度和长波发射率。发射率是衡量大气和地表吸收和发射长波辐射效率的指标。详情见第五章。地面主要是通过吸收太阳辐射和从低层大气向地面发射的长波辐射来加热的。大气主要从表面向上通过垂直加热湍流热通量(明智的和潜在的加热)和复杂的长波辐射交换，地表发出的辐射被低层大气吸收，并向下和向上重新发射。发射到太空的长波辐射主要来自大气。从地表直接向太空发射是通过各种大气“窗口”发生的(例如，3-5 ^m和8-14 ^m，前者与大气“窗口”重叠太阳光谱)，其中大气吸收很小。
然而，当我们不把地球看作一个整体，而是检查每年的纬向平均值(不同纬度圈的平均值)时，我们发现净太阳通量有很强的纬度依赖性。赤道地区接收较多，而极地地区接收较少。这种太阳能加热的不均匀分布是因为地球是一个球体．与低纬度地区相比，高纬度地区的太阳辐射以较浅的角度撞击大气顶部。这种基本模式反过来又在一定程度上被行星反照率的纬度变化所修正。若各纬度均保持辐射平衡，则TO A的纬向分布发出的长波辐射能和网的相匹配吗TOA太阳辐射．但这不是观察到的情况。TOA辐射预算的最佳可用数据来自地球辐射预算实验(ERBE)(1985年2月至1989年4月)。这些数据表明，在北纬38°和南纬38°之间，地球接收到的辐射比它向太空发射的辐射要多。向这些纬度的极地方向，地球发出的辐射比接收的多(图3.1和3.2)。
图3.1基于ERBE数据的大气顶部年平均净辐射预算的纬向平均值(来自Trenberth和Caron, 2001年，经AMS许可)。
90 60 40 30 20 10 EQ 10 20 30 40 60 9C”S纬度
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60英镑。Soe 120e 1s0e 1 so 150w 12dw sow 6dw 30w 0
图3.2基于ERBE数据的大气顶部年平均净辐射预算(W m-2)的全球格局(来自Trenberth et al.， 2001，经Springer-Verlag许可)。
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图3.2基于ERBE数据的大气顶部年平均净辐射预算(W m-2)的全球格局(来自Trenberth et al.， 2001，经Springer-Verlag许可)。
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