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1、第二章大气的热能和温度主要内容本章主要讨论与大气温度有关的辐射能量及其转化，说明了大气温度变化的原因，揭示 了大气温度的时空分布规律。名词解释辐射、辐射能、辐射强度、辐射通量密度、黑体、太阳常数、直接辐射、散射辐射、总 辐射、行星反射率、大气窗口、地面有效辐射、干绝热直减率、湿绝热直减率、泊松方程、 位温、假相当位温、大气稳定度、气温的日较差、气温的年较差、热赤道、逆温1. 辐射：自然界中的一切物体都以电磁波的方式向四周放射能量，这种传播能量的方式称 为辐射。2. 辐射能：通过电磁波的方式传输的能量。3. 辐射强度：单位时间内，通过垂直于选定方向上的单位面积（对球面坐标系，即单位立 体角）的辐
2、射能。4. 辐射通量密度：单位时间内通过单位面积的辐射能量。5. 黑体：在任何温度下，完全吸收任何波长的外来辐射而无任何反射的理想物体。6. 太阳常数：在大气上界日地距离处，垂直于太阳光线的1cm2面积内，1min内获得的太 阳辐射能量。7. 直接辐射：太阳以平行光线的形式直接投射到地面上的太阳辐射。8. 散射辐射：经过散射后自天空投射到地面的太阳辐射。9. 总辐射：直接辐射和散射辐射之和。10. 行星反射率：全球平均而言，太阳辐射约有30%被散射和漫射回宇宙，称之为行星反 射率。11. 大气窗口 ：大气在整个波长段，8-12|jm处吸收率最小，透明度最大。12. 地面有效辐射：地面放射的辐射
3、与地面吸收的大气逆辐射只差。13. 干绝热直减率：干空气和未饱和的湿空气气块绝热上升单位距离时的温度降低值。14. 湿绝热直减率：饱和湿空气绝热上升的直减率。15. 泊松方程：即干绝热方程，即绝热变化时温度随气压变化的具体规律。16. 位温：气压在1000hPa处所具有的温度。17. 假相当位温：当气块中含有的水汽全部凝结降落时，所释放的潜热使原气块的位温提高到了极值，这个数值称为假相当位温。18. 大气稳定度，气块受任何方向扰动后，返回或远离原平衡位置的趋势和程度。19. 气温的日较差：一天中气温的最高值与最低值之差。20. 气温的年较差：一年中月平均气温的最高值与最低值之差。21. 热赤道
4、:平均温度1月和7月均高于24C的地带，冬季在5 -10 N处，夏季移到20N。22. 逆温：在一定条件下，对流层中出现的气温随高度增高而升高的现象。填空1、太阳辐射是地球最重要的能量来源，一年中整个地球可以有太阳获得5.44*1024J的能 量。2、气象学着重研究太阳、地球和大气的热辐射，它们的波长大约在0.15-120|Jm之间。3、基耳荷夫定律表明：同一物体在温度T时放射某一波长的辐射，那么在同一温度下它也 吸收这一波长的辐射：一个物体的吸收率等于该物体同温度同波长的放射率；黑体_的吸收能力最强，它也是最好的放射体。4、黑体的总放射能力与它本身的绝对温度的四次方成正比。5、物体温度愈高，
5、其单色辐射极大值所对应的波长虫短_。6、太阳辐射在大气中的减弱，以反射作用最为重要，散射 作用其次， 吸收作用相 对最小。7、布格公式表示太阳辐射经过大气减弱之后到达地面的数值，其表达式为匕中_。8、直接辐射有显著的年变化、日变化和纬度变化，这种变化主要由太阳高度角决定。9、我国总辐射最高的地区在西藏、青海、新疆。10、雨后天晴，天空旱青蓝色，是因为 太阳辐射中青蓝色波长较短，容易被大气散射。11、 分子散射，或称瑞利散射，有选择性:粗粒散射，或称米 散射，没有选择性。12、地面辐射差额可表示为 Rg=(Q+q)(1-a)-F0。13、气温的变化有_绝热_变化和_非绝热_变化两种情况。14、空
6、气与外界交换热量的方式有传导、辐射、对流、湍流、蒸发(升华)和凝 结(凝华)。在地面与空气间最主要的是 辐射，在气层之间，主要是 对流 和 湍流。15、位温对于_干绝热_过程具有保守性，假相当位温对于_干绝热_过程、_假绝热_过程、 _湿绝热_过程，都具有保守性。16、关于大气的静力稳定度，有如下的结论：气温直减率愈大，大气愈不稳定_。气温直减 率小于湿绝热直减率时是_稳定_；气温直减率大于干绝热直减率时是不稳定；气温直减率介于湿绝热直减率和干绝热直减率之间时是中性。17、近地层气温日变化的特征是：在一日内有一个最高值，一般出现在午后14时，一个 最低值，一般出现在日出前后。一天中气温最高值与
7、最低值的差值，称为日较差。 一年中月平均气温的最高值与最低值的差值，称为年较差。18、影响气温分布的主要因素有_纬度_、高度、海陆分布。19、北半球冬季最冷的地区位于_东部西伯利亚_和_格林兰岛_。20、诰成逆温的条件有地面辐射冷却、空气平流冷却、空气下沉降温、空气湍流混 口 _等。问答题 1、试叙述有关辐射的三个基本定律的具体内容。A. 基尔荷夫定律：在一定波长、一定温度下，一个物体的吸收率等于该物体同温度、同波长的放射率。即对不同物体，辐射能力强的物质，吸收能力也强。同一物体在一定温度 时，放射某一波长的辐射，在同一温度下也吸收这一波长的辐射。B. 斯蒂芬-玻尔兹曼定律：黑体的总放射能力与
8、他本身的绝对温度的四次方成正比，可以计 算黑体在某一温度时的辐射强度，也可以由黑体的辐射强度求得其表面温度。描述的是：黑体向外辐射的总能量与温度的关系。C. 维恩位移定律：黑体单色辐射强度极大值所对应的波长及其绝对温度成反比，物体温度 越高，其单色辐射极大值所对应的波长越短；反之，物体的温度越低，其辐射的波长越长。2、试说明总辐射、地面有效辐射和地面辐射差额的时空分布规律。 总辐射特点：A.空间：日总量随纬度而减小，最大20 N；我国最大总辐射：西藏、青海、 新疆；最小：长江流域、华南地区。B。时间：夏季最大，冬季最小。 地面有效辐射：A.空间：海拔高的地方有效辐射大，粗糙的地面有效辐射大，裸
9、地有效辐 射大。B.时间：日变化：中午12-14时达到最大，清晨达到最小；年变化：夏季最大，冬季 最小。 地面辐射差额：A.空间：辐射差额的年振幅随地理纬度的增加而增大。B.时间：一般夜间 为负，白天为正，由负值转到正值的时刻一般在日出后一小时，由正值转到负值的时刻一般 在日落前1-1.5小时。在一年中，一般夏季辐射差额为正，冬季为负值，最大值出现在较暖 的月份。3、海陆的增温和冷却差异的原因是什么？ 在同样的太阳辐射强度之下，海洋所吸收的太阳能多于陆地所吸收的太阳能，这是因为 陆面对太阳光的反射率大于水面。 陆面所吸收的太阳能分布在很薄的地表面上，而海水所吸收的太阳能分布在较厚的水层 中。
10、海面有充分的水源供应，以致蒸发量较大，失热较多，这也使得水温不容易升高。 岩石和土壤的比热小于水的比热。4、什么是空气温度的个别变化和局地变化，它们的关系如何？空气温度的个别变化：单位时间内个别空气质点温度的变化。空气温度的局地变化：某一固定地点空气温度随时间的变化。关系：平流变化+个别变化=局地变化5、气温日较差、年较差的时空分布规律怎样？气温日较差：A.空间：日较差最大的地区在副热带，向两极减小；海洋上日较差小于大陆。 B.时间：春秋日较差较大，冬夏日较差较小。年较差：赤道附近，昼夜长短几乎相等，最热月与最冷月热量收支相差不大，气温年较差很 小，越到高纬度地区冬夏区分越明显，气温年较差增大
11、。同一纬度海陆相比，大陆区域冬夏 两季热量收支差值比海洋大，所以陆地气温年较差比海洋大得多。6、海平面气温分布的规律如何？ 基本特征：赤道地区气温高，向两极逐渐降低，在北半球，等温线7月比1月稀疏。 冬季北半球的等温线在大陆上大致凸向赤道，在海洋上大致凸向极地，而夏季相反。这是 因为在同一纬度上，冬季大陆温度比海洋低。 最高温度带并不在赤道上，而是冬季在5 -10 N处，夏季移到20 N左右。 最低温度出现在南极大陆上。7、湍流逆温和下沉逆温是如何形成的？湍流逆温是由于低层空气的湍流混合而形成的逆温。逆温离地面的高度依赖于湍流混合层 的厚度，通常在1500米以下，其厚度一般为数十米。当气层的气
12、温直减率小于干绝热直减 率时，经湍流混合后，气层的温度分布逐渐接近于干绝热直减率。因湍流上升的空气按干绝 热直减率降低温度。空气上升到混合层顶部时，它的温度比周围气温低，混合的结果，使上 层气温降低；空气下沉时，情况相反，以致下层气温升高。这样就在湍流减弱层，出现逆温。 下沉逆温是由于空气下沉压缩增温而形成的。多出现在离地面1000米以上的高空，厚度可 达数百米。在逆温层中，湿度随高度减小。下沉逆温是由于空气层下沉，绝热压缩增温而形成的逆温层。它又会减率趋近于干绝热直 减率。下沉逆温多出现在高压区内，范围较大，厚度可达几百米。因低层的湍流混合作用而 得到加强，这种逆温的特征是逆温层之上的气温直减率趋近于干绝热直减率。
