地-气系统辐射平衡

的地球大气层系统由大气、海洋、大陆和冰盖组成。这个系统raybet雷竞技最新的气候由地球的轨道和旋转、表面的物理状态和化学成分(包括液态水和冰)以及大气的密度和成分控制。最后一个参数主要参与辐射平衡的控制。由于这个原因，我们对地球-大气系统辐射平衡的知识将在本节中简要地总结一下。感兴趣的读者可参阅Paltridge和Piatt(1976)以了解更多细节。

太阳可以看作是一个黑体，其温度约为5800k。根据这个温度，90%的辐射能量是由波长范围从0.4到4.0 / m的辐射组成。强度最大值在下午0.5分左右的可见范围内。

来自太阳的辐射能中，30 "/ "被地球-大气系统反射。这部分被称为行星反照率。行星反照率在很大程度上受大气中的云的调节。据估计，20- 25%的入射辐射被云层反射。这部分反照率明显随云量的性质和尺寸的变化而变化。行星反照率的其余部分是由于来自表面的反射和气体分子和气溶胶粒子的散射。另外25 - 30%的入射辐射被气体、气溶胶颗粒和云元素吸收，而其余辐射到达地表并在那里被吸收。

在大气气体中，02、Oa和水蒸气分子是最有效的吸收剂。在100公里以上，波长小于0.18 /¿m的辐射会被氧分子吸收，导致低密度空气(热大气层)．所吸收能量的很小一部分用于化学解离和电离。波长在0.18-0.29 pm范围内的辐射被平流层吸收，在大气中吸收程度较小中间层由02和03分子组成。平流层顶周围相对较高的温度(见1.2节)就是由这个过程引起的。在下半部分大气对流层()，被水蒸气分子吸收是最重要的。

地球-大气系统将能量辐射回空间，其数量与入射能量相等。地球表面，像所有有辐射的物体一样，根据其温度发出辐射。由于温度与发射辐射波长成反比关系，表面辐射范围为红外范围(4-400 /jm)。如果地球表面释放的能量全部离开大气层，地球的温度将在-20摄氏度左右(有效)辐射温度)．然而，大气吸收了很大一部分红外辐射。因此，全球地表空气的平均温度为14°C。

红外辐射会被大气中的气体吸收，如水蒸气、二氧化碳和臭氧(在较小程度上)。此外，在这个波长带。

云几乎是完美的吸收剂，而人们认为气溶胶颗粒的作用不那么重要。云元素和气体分子吸收来自地球的红外辐射也是辐射发射器。这些辐射的一部分被指向地表，这减少了下层的热量损失。由于大气排放物比地表温度低，所以它们释放的能量比吸收的能量要少。因此，离开地球-大气系统的能量比从地表释放的能量要少。地球表面以这种方式为低层大气提供热源。离热源越远，温度越低，这就导致了对流层的形成。

上面已经提到，离开地球-大气系统的能量等于进入的能量。然而，应该强调的是，这只对整个系统在很长一段时间内是正确的。在局部，在地球上的一个给定位置，偏离平衡的偏差可能是非常显著的。因此，在北纬30°和南纬30°之间的赤道带，接收的能量大大超过发射的能量。换句话说，这意味着这些区域的辐射平衡是正的。在中纬度地区，平衡条件几乎得到满足，而在极地地区，平衡为负(存在能量赤字)。后一个事实是由低强度的入射辐射以及这些冰雪覆盖地区的高反照率所解释的。辐射平衡的符号和值在纬度上的分布是大气环流受到地球自转的显著改变的原因，而大气中的水平和垂直运动反过来又调节云和降水的全球分布(取决于水蒸气和凝结核的可用性)。

大气环流将热量从辐射正平衡的地区输送到能量不足的地区。这种循环的一个显著特征是一部分热量以潜热形式传递，这意味着热量是通过水蒸气在移动的空气中凝结而传递的。据估计，穿越南北半球30°纬度的能量约有三分之一是潜热。另外三分之一的能源运输发生在海洋中。因此，只有30%的热量是由大气直接输送的。

表面海洋温度由上层水的混合控制，在调节大气和海洋之间的热交换中起着重要作用。不幸的是，人们对这些交换过程的了解还不够充分，无法定量地确定海洋在全球热传输中的作用。因此，还需要进一步的工作来澄清这一点，这对气候研究非常重要。raybet雷竞技最新

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