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1、.习题1、由太阳常数=1367 W/m2,请计算：太阳表面的辐射出射度；全太阳表面的辐射通量；整个地球得到的太阳辐射通量占太阳发射辐射通量的份数。辐射出射度P66：辐射通量密度W/m2任意距离处太阳的总辐射通量不变：答案：6.3107W/m2；3.71026W；4.510-10, 约占20亿分之一。2、设大气上界太阳直接辐射通量密度在近日点时d1=1.47108km为S1,在远日点时d2=1.52108km为S2,求其相对变化值是多大。答案：6.5%同11：3、有一圆形云体,直径为2km,云体中心正在某地上空1km处。如果能把云底表面视为7的黑体,且不考虑云下气层的削弱,求此云在该地表面上的辐
2、照度。174W/m2云体：余弦辐射体+立体角根据：又由绝对黑体有所以此云在该地表面上的辐照度为4、设太阳表面为温度5800K的黑体,地球大气上界表面为300K的黑体,在日地平均距离d0=1.50108km时,求大气上界处波长l=10mm的太阳单色辐照度及地球的单色辐射出射度。答案：0.286 Wm-2mm-1,31.2 Wm-2mm-1Planck law+习题1125、如果太阳常数增加4%,太阳表面有效温度升高多少度,地球表面有效温度升高多少度行星反射率为0.3。 答案：58K,2.6K解：设太阳、地球表面有效温度为T日e、T地e,地球半径为r,行星反射率为R1因为以日心为中心,以太阳半径R
3、和日地平均距离d0为半径的两个球面上通过的太阳辐射通量应该相等,即对1式两边取对数求微分,整理得当比较小时,可以用差分增量去近似微分,于是上式可近似为所以2当地气系统达到辐射平衡时,有得到 与前面类似,对2两边取对数微分,再用差分近似微分,则有所以太阳表面有效温度升高57.77度,地球表面有效温度升高2.55度6、求夏至日在赤道与极点j= 90N大气上界水平面上太阳辐射日总量的比值。答案：0.73如第7题,夏至日在赤道与极点j= 90N大气上界水平面上太阳辐射日总量分别为3.45107J m-2d-1、4.71107J m-2d-1,二者比值为3.45107/4.71107=0.737、若不考
4、虑日地距离变化,假定d = d0,求出纬度j =0、40、90处,在春分、夏至、秋分、冬至时大气上界水平面上太阳辐射日总量的值Qd。说明这三个纬度上Qd年变化的不同特点。答案：QdJ m-2d-1的数值如下：纬度春分夏至秋分冬至 = 03.761073.451073.761073.45107 =402.881074.331072.881071.3107 =9004.7110700春分=0；夏至=23O27；秋分=0；冬至=-23O278、设有一气层,可只考虑其吸收作用,有一平行辐射,波长为l,射入气层前的辐射通量密度为10Wm-2mm-1,经气层中吸收物质的含量u = lg/cm2的吸收后,辐
5、射通量密度为5W mm-1。求该气层的吸收率及质量吸收系数kl。答案：0.7 cm2/g或9、波长l = 0.6mm的平行光束,垂直入射10m厚的人工云层,射入前及透过云层后的辐照度分别为：F0=100及F=28.642。设云中水滴数密度N个/cm3及云滴半径r = 10mm各处均一。只考虑Mie的一次散射。求云层的容积散射系数bl=?；云中水滴数密度N；若光束与云层法线成60角入射,则射出云层后的辐照度F =？。答案：1.2510-3 cm-1；200个/ cm3；8.212310、对于l=0.32mm的太阳辐射,若只考虑大气的气体分子散射与O3的吸收,当地面气压为1个大气压,O3总含量uO
6、=2mm,太阳天顶角q=40时,求整层大气对此波长的透射率。答案：0.25411、地面气压为760mm时,测量在1.51.6mm波段内的太阳直接辐射SDl,得到以下数据：天顶角q40506070SDl 13.9512.5510.467.67求大气的透明系数PDl,光学厚度tDl及大气上界处SDl,0=？答案：0.68465,0.373,22.31 Wm-2即为长法求大气顶太阳辐射通量密度。 假定不同太阳天顶角时大气性质不变,则透过率为常数。当测得几组观测值后,可用线性回归求出斜率和截距：40506070m=sec：1.30371.55251.99272.8999S：13.9512.5510.4
7、67.67lnS：-3.91202-4.01738-4.19971-4.50986A=3.10932S0=22.4058 B=-0.3726 透明系数：透过率：exp=0.6889412、由飞机探测得到各高度的水平面上向上、下的辐射通量密度如下表P为各高度气压值：P1010786701672.9725.2751.756.982.394.1求各高度间气层的辐射变温率/24h。 答案：1.46/24h各高度E*为：P1010786701E*Wm-2616642.9657.656.982.394.11010-786hPa:786-701hPa13、设有一温度T=300K的等温气层,对于波长l=14m
8、m的定向平行辐射当只有吸收削弱时,垂直入射气层的透射率Tr=0.6587。试求：气层对该辐射的吸收率,若气层的光学质量u=0.4175求质量吸收系数kl；气层的漫射辐射透射率Tfl,气层本身的辐射出射度。答案：0.3413,1cm2/g,0.5,229.6 Wcm-2 因为只有吸收削弱,所以吸收率为由透射率公式 ,求得气层的漫射辐射透射率Tfl=气层本身的辐射出射度14、若将某行星表面视为黑体,其外由一层等温大气覆盖,该大气层对短、长波的吸收率分别为A及A1,大气上界与太阳光垂直的水平面上太阳辐射的辐照度为F0,忽略行星-大气系统的反射效率。（1） 当行星-大气系统达到辐射平衡时,计算行星表面
9、的温度Tp；该大气层一定具有保温作用吗？试分析说明之。利用P109图5-24和6-36-4式写出行星表面和大气顶的辐射平衡方程求解可得无大气时,行星表面温度为见书后答案15、如在夜间地面上空布满云层,设地面为黑体,T0=300K,气压为P0=1000hPa,云底为黑体,温度Tb=280K,气压为Pb=800hpa,中间大气为等温T=285K的灰体,其长波漫射透射率Tf=0.4。试求：1地面的有效辐射,2中间气层的温度是要增加还是降低,求出变温率,3如果云底温度Tb改为260K,则气层温度的变化将如何？答案：95.4 Wcm-2,0.19/3h,-0.0941 T04AT4Tb4TAT04 Tb4AT4不考虑大气对长波辐射的散射削弱,中间大气对长波的吸收率为1地面有效辐射为：2中间气层的辐射差额为变温率3若云底温度改为260K,则中间气层的辐射差额为.
