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1、 现代气候学原理现代气候学原理地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件3.1 3.1 能量平衡基本方程能量平衡基本方程3.2 3.2 辐射平衡的变化特征辐射平衡的变化特征3.3 3.3 全球热量平衡全球热量平衡3.4 3.4 能量经向调整能量经向调整3.5 3.5 辐射加热率和辐射冷却率辐射加热率和辐射冷却率3.6 3.6 温室效应温室效应主要内容主要内容第三章第三章 地球大气系统的能量平衡地球大气系统的能量平衡地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件3.1 能量平衡基本方程能量平衡基本方程B: B: 正值表示地面是热源；正值表示地面是热源； 负值表示地
2、面是热汇（冷源）。负值表示地面是热汇（冷源）。n 辐射平衡方程辐射平衡方程. 地表面辐射平衡项地表面辐射平衡项B：夜间或冬季夜间或冬季地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件. .大气辐射平衡大气辐射平衡B BA A： 整层大气的净辐射通量整层大气的净辐射通量 = = 大气层吸收的短大气层吸收的短波辐射净通量波辐射净通量 q+ q+ 地面向上长波辐射净通地面向上长波辐射净通量量F + F + 地面和大气层向宇宙空间逸出的长波地面和大气层向宇宙空间逸出的长波辐射净通量辐射净通量F F 。地表长波被大气吸收部分地表长波被大气吸收部分地表长波被大气吸收部分地表长波被大气吸收部分地
3、球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件。地地-气系统辐射平衡气系统辐射平衡BsBs：考虑到地球截获阳光的面积与发射长波辐射考虑到地球截获阳光的面积与发射长波辐射的全球表面积之比的全球表面积之比全球多年平均而言，地气系全球多年平均而言，地气系统的蝮蛇平衡应保持平衡，统的蝮蛇平衡应保持平衡，地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件二、热量平衡方程二、热量平衡方程净辐射净辐射净辐射净辐射 = = = = 感热交换感热交换感热交换感热交换 + + + + 潜热交换潜热交换潜热交换潜热交换 + + + + 地表与下层能量交换地表与下层能量交换地表与下层能量交换地表
4、与下层能量交换 + + + + 地表下能量水平输送地表下能量水平输送地表下能量水平输送地表下能量水平输送 陆地表面陆地表面：年平均：年平均：沙漠地区：沙漠地区：海洋表面：海洋表面：大气大气:年平均年平均:地气系统地气系统:地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件 考虑实际大气中水汽的潜热输送：考虑实际大气中水汽的潜热输送： 大气中水汽的储存和释放大气中水汽的储存和释放L LA A； 大气中水汽的水平输送大气中水汽的水平输送C Cv v。地气系统：地气系统：年平均：年平均：陆地：陆地：全球长期平均：全球长期平均：地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件3.
5、2 辐射平衡变化规律辐射平衡变化规律 地表辐射平衡时气候形成主要因子之一，它在地表辐射平衡时气候形成主要因子之一，它在地表辐射平衡时气候形成主要因子之一，它在地表辐射平衡时气候形成主要因子之一，它在很大程度上决定着土壤上层和近地层的温度分布，很大程度上决定着土壤上层和近地层的温度分布，很大程度上决定着土壤上层和近地层的温度分布，很大程度上决定着土壤上层和近地层的温度分布，在计算蒸发速度、冰雪消融，以及辐射雾、辐射霜在计算蒸发速度、冰雪消融，以及辐射雾、辐射霜在计算蒸发速度、冰雪消融，以及辐射雾、辐射霜在计算蒸发速度、冰雪消融，以及辐射雾、辐射霜冻和低温预报等问题上具有重要意义；冻和低温预报等问
6、题上具有重要意义；冻和低温预报等问题上具有重要意义；冻和低温预报等问题上具有重要意义； 在解决气团的形成与变性等天气学上的问题也在解决气团的形成与变性等天气学上的问题也在解决气团的形成与变性等天气学上的问题也在解决气团的形成与变性等天气学上的问题也具有很大的意义；具有很大的意义；具有很大的意义；具有很大的意义； 在研究流域的水分状况和水域的水文气象特征具在研究流域的水分状况和水域的水文气象特征具在研究流域的水分状况和水域的水文气象特征具在研究流域的水分状况和水域的水文气象特征具有参考价值。有参考价值。有参考价值。有参考价值。n 地表地表辐射平衡变化规律辐射平衡变化规律地球大气系统的能量平衡优秀
7、课件地球大气系统的能量平衡优秀课件夏季晴天辐射平衡各分量的平均日变化曲线夏季晴天辐射平衡各分量的平均日变化曲线那曲那曲地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件 辐射平衡具有明显的日变化，通常正值辐射平衡辐射平衡具有明显的日变化，通常正值辐射平衡辐射平衡具有明显的日变化，通常正值辐射平衡辐射平衡具有明显的日变化，通常正值辐射平衡的最大值出现在正午附近，负值出现在夜间，夜间的最大值出现在正午附近，负值出现在夜间，夜间的最大值出现在正午附近，负值出现在夜间，夜间的最大值出现在正午附近，负值出现在夜间，夜间辐射平衡的变化比白天小得多；辐射平衡的变化比白天小得多；辐射平衡的变化比白天
8、小得多；辐射平衡的变化比白天小得多； 午后辐射平衡值比午前相应时间稍小一些（午后辐射平衡值比午前相应时间稍小一些（午后辐射平衡值比午前相应时间稍小一些（午后辐射平衡值比午前相应时间稍小一些（午后地午后地午后地午后地表温度增高，有效辐射大于午前有效辐射，午后湍表温度增高，有效辐射大于午前有效辐射，午后湍表温度增高，有效辐射大于午前有效辐射，午后湍表温度增高，有效辐射大于午前有效辐射，午后湍流活动增强，大气混浊度增加，致使入射太阳辐射流活动增强，大气混浊度增加，致使入射太阳辐射流活动增强，大气混浊度增加，致使入射太阳辐射流活动增强，大气混浊度增加，致使入射太阳辐射比午前减小比午前减小比午前减小比午
9、前减小）；）；）；）；在夏季晴天辐射平衡的形成中，直接太阳辐射具有在夏季晴天辐射平衡的形成中，直接太阳辐射具有在夏季晴天辐射平衡的形成中，直接太阳辐射具有在夏季晴天辐射平衡的形成中，直接太阳辐射具有决定性的作用；决定性的作用；决定性的作用；决定性的作用；辐射平衡正值和负值转变时间与日出何日没时间不一辐射平衡正值和负值转变时间与日出何日没时间不一辐射平衡正值和负值转变时间与日出何日没时间不一辐射平衡正值和负值转变时间与日出何日没时间不一致（致（致（致（短波吸收辐射、有效辐射短波吸收辐射、有效辐射短波吸收辐射、有效辐射短波吸收辐射、有效辐射）；）；）；）；地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统
10、的能量平衡优秀课件图图 不同地区夏季晴天辐射平衡平均日变化的比较不同地区夏季晴天辐射平衡平均日变化的比较观测资料表明观测资料表明: 辐射平衡正负辐射平衡正负值交替时间通常出现在太阳值交替时间通常出现在太阳高度角等于高度角等于10-15之间。之间。地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件G 白天，云存在和云量增加，白天，云存在和云量增加，白天，云存在和云量增加，白天，云存在和云量增加， 将引起总辐射将引起总辐射将引起总辐射将引起总辐射andandandand有效辐射减少；夜间，云的存在将使有效辐有效辐射减少；夜间，云的存在将使有效辐有效辐射减少；夜间，云的存在将使有效辐有效辐
11、射减少；夜间，云的存在将使有效辐射出现减小趋势。射出现减小趋势。射出现减小趋势。射出现减小趋势。 各分量日变化振幅比晴天要小，阴天直接太阳辐各分量日变化振幅比晴天要小，阴天直接太阳辐各分量日变化振幅比晴天要小，阴天直接太阳辐各分量日变化振幅比晴天要小，阴天直接太阳辐射为零，总辐射完全由天空散射辐射构成射为零，总辐射完全由天空散射辐射构成射为零，总辐射完全由天空散射辐射构成射为零，总辐射完全由天空散射辐射构成 ，阴天大，阴天大，阴天大，阴天大气逆辐射增大，气逆辐射增大，气逆辐射增大，气逆辐射增大， 地面射出辐射减小。地面射出辐射减小。地面射出辐射减小。地面射出辐射减小。 地球大气系统的能量平衡优
12、秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件 白天正值辐射平衡随云量增加而减小，但白天正值辐射平衡随云量增加而减小，但在少云的白天在少云的白天, ,辐射平衡都比晴天要大辐射平衡都比晴天要大? ? 地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件由冬由冬 到夏，到夏， 辐射平衡增加是由于地表吸收辐辐射平衡增加是由于地表吸收辐射的增大超过有效辐射的增大。射的增大超过有效辐射的增大。地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件图图 不同纬度带辐射平衡的年变化不同纬度带辐射平衡的年变化在北半球不同地在北半球不同地在北半球不同地在北半球不同地区，辐射平衡最区，辐射平衡最区，辐射平衡最
13、区，辐射平衡最大值出现在大值出现在大值出现在大值出现在6 6 6 6、7 7 7 7月份，最小值在月份，最小值在月份，最小值在月份，最小值在冬季；冬季；冬季；冬季； 随纬度增加，辐随纬度增加，辐随纬度增加，辐随纬度增加，辐射平衡年变化振射平衡年变化振射平衡年变化振射平衡年变化振幅逐渐减小，幅逐渐减小，幅逐渐减小，幅逐渐减小， 正正正正辐射平衡持续时辐射平衡持续时辐射平衡持续时辐射平衡持续时间减少；间减少；间减少；间减少；地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件 洋面的辐射平衡大于陆面辐射平衡洋面的辐射平衡大于陆面辐射平衡洋面的辐射平衡大于陆面辐射平衡洋面的辐射平衡大于陆面辐
14、射平衡? ? 南半球各纬度带的辐射平衡值均比北半球相应纬度南半球各纬度带的辐射平衡值均比北半球相应纬度南半球各纬度带的辐射平衡值均比北半球相应纬度南半球各纬度带的辐射平衡值均比北半球相应纬度 带要大一些带要大一些带要大一些带要大一些? ?。地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件n 大气辐射平衡变化规律大气辐射平衡变化规律大气辐射平衡由三个分量组成：大气辐射平衡由三个分量组成：大气吸收的短波辐射、大气吸收的短波辐射、地面有效辐射、地面有效辐射、以及长波逸出辐射以及长波逸出辐射北半球：北半球： 大气辐射平衡年总量随纬度的增加，从赤道大气辐射平衡年总量随纬度的增加，从赤道（-2
15、345MJ.M-2）到）到25N（-2093MJ.M-2）绝对）绝对值略有减少。然后又开始增加，值略有减少。然后又开始增加，直到直到60 N附近附近绝对值达到最大，绝对值达到最大，在北极地区又减小。在北极地区又减小。 就整个北半球而言，大气层辐射平衡值总是负就整个北半球而言，大气层辐射平衡值总是负 值值，其辐射净亏损，其辐射净亏损2512MJ.M-2大气辐射收支净通大气辐射收支净通量总是负值。量总是负值。地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件南半球：南半球：南半球：南半球： 大气辐射净亏损大气辐射净亏损大气辐射净亏损大气辐射净亏损由赤道由赤道由赤道由赤道- -南极圈附近呈
16、增加，南极圈附近呈增加，南极圈附近呈增加，南极圈附近呈增加，再向南直到南极又开始减小。再向南直到南极又开始减小。再向南直到南极又开始减小。再向南直到南极又开始减小。 与北半球相比，南半球（与北半球相比，南半球（104W.m-2)大气辐大气辐射年平均净亏损大于北半球（射年平均净亏损大于北半球（80W.m-2)。地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件 全球各纬度带大气辐射平衡均为全球各纬度带大气辐射平衡均为负值负值，其绝对值在，其绝对值在两极最小两极最小，在南北极圈纬度附近达到，在南北极圈纬度附近达到最大最大。经向非对称性经向非对称性绝对值绝对值地球大气系统的能量平衡优秀课件
17、地球大气系统的能量平衡优秀课件n 地地- -气系统系统辐射平衡变化规律气系统系统辐射平衡变化规律（1）地气系统辐射平衡由两部分组成）地气系统辐射平衡由两部分组成： 地气系统上边界所吸收的入射太阳辐射和地地气系统上边界所吸收的入射太阳辐射和地气系统通过上边界逸出的长波射出辐射。气系统通过上边界逸出的长波射出辐射。 就年平均而言，中、低纬度一般为正值，其就年平均而言，中、低纬度一般为正值，其余纬度为负值，余纬度为负值， 就月平均而言，夏季为负值，冬季月份为正值就月平均而言，夏季为负值，冬季月份为正值地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件 年变化：年变化：年变化：年变化：121
18、21212月份到月份到月份到月份到3 3 3 3月份，月份，月份，月份， 辐射平衡为辐射平衡为辐射平衡为辐射平衡为正值正值正值正值；4 4 4 4月份到月份到月份到月份到8 8 8 8月份辐射平衡为月份辐射平衡为月份辐射平衡为月份辐射平衡为负值负值负值负值。 就全球平均而言：就全球平均而言：就全球平均而言：就全球平均而言：指向地气系统的入射太阳辐射指向地气系统的入射太阳辐射指向地气系统的入射太阳辐射指向地气系统的入射太阳辐射与指向宇宙空间的射出长波辐射基本上相等。与指向宇宙空间的射出长波辐射基本上相等。与指向宇宙空间的射出长波辐射基本上相等。与指向宇宙空间的射出长波辐射基本上相等。地球大气系统
19、的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件辐射源辐射源过渡带过渡带辐射汇辐射汇地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件 由于高、低纬之间巨大的净辐射分布的由于高、低纬之间巨大的净辐射分布的不均匀性，驱动地球上热量分布通过大气不均匀性，驱动地球上热量分布通过大气和海洋的大规模环流发生调整。和海洋的大规模环流发生调整。地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件图图2、6 地气系统辐射平衡的平均经向分布地气系统辐射平衡的平均经向分布Vonder Hear, 1968p158地球大气系统的能量平衡优
20、秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件3.4 3.4 全球热量平衡全球热量平衡地表面热量平衡的纬圈分布地表面热量平衡的纬圈分布 热量平衡的地理分布热量平衡的地理分布 地表面与大气间的感热输送地表面与大气间的感热输送 洋面与下层水体间的能量交换洋面与下层水体间的能量交换地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件（1 1） 地表面热量平衡的纬圈年平均分布地表面热量平衡的纬圈年平均分布地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件无论大陆和海洋，辐射平衡仅在中纬度地无论大陆和海洋，辐射平衡仅在中纬度地区随纬度减小而迅速增加，在热带地区辐射区随纬度减小而迅速增加，在热带地
21、区辐射平衡和纬度的关系比较小平衡和纬度的关系比较小。陆地和海洋上的潜热输送随纬度不同：陆地的陆地和海洋上的潜热输送随纬度不同：陆地的最大潜热输送在赤道附近；在副热带地区，潜最大潜热输送在赤道附近；在副热带地区，潜热输送急剧减小，但在海洋上，潜热输送出现热输送急剧减小，但在海洋上，潜热输送出现极大值。赤道附近海洋上，潜热输送比副热带极大值。赤道附近海洋上，潜热输送比副热带海洋上小。海洋上小。陆地和海洋的感热输送：同纬度陆地感热输陆地和海洋的感热输送：同纬度陆地感热输送大于海洋，海洋在各个纬度带上的感热输送送大于海洋，海洋在各个纬度带上的感热输送均很小，但随纬度增加略有增加。均很小，但随纬度增加略
22、有增加。地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件洋面和较深层之间由于海流作用出现热量水平洋面和较深层之间由于海流作用出现热量水平输送，输送，2020o oS-10S-10o oN N附近的大洋上，有热量储存；附近的大洋上，有热量储存；在中高纬度海洋上，有热量释放在中高纬度海洋上，有热量释放. . 全球平均而言，海洋上的净辐射比陆地大全球平均而言，海洋上的净辐射比陆地大 80%80%，比全球平均值大，比全球平均值大15%15%；洋面的潜热输送使陆面；洋面的潜热输送使陆面的的3 3倍，而感热输送不及陆面的倍，而感热输送不及陆面的40%40%； 从海陆表面的平均看，地表和大气间的
23、感热从海陆表面的平均看，地表和大气间的感热和潜热输送方向，和潜热输送方向， 在在7070oN-60N-60oS S间都是从地表面间都是从地表面指向大气指向大气，即在能量的收入盈余和亏损中，即在能量的收入盈余和亏损中，地球地球绝大部分表面总是通过感热和潜热形式向大气输绝大部分表面总是通过感热和潜热形式向大气输送能量，而大气通过这种形式获得能量。送能量，而大气通过这种形式获得能量。地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件1 1 从大陆到海洋，辐射平衡等值线在沿海出现从大陆到海洋，辐射平衡等值线在沿海出现中断中断: : 洋面平均反射率小于陆面，洋面上辐射洋面平均反射率小于陆面，洋
24、面上辐射平衡年总量比同纬度陆地表面要大得多。平衡年总量比同纬度陆地表面要大得多。陆地上：陆地上：2 2 陆地表面年辐射平衡最大值出现在潮湿的热陆地表面年辐射平衡最大值出现在潮湿的热带地区，带地区， 年辐射平衡值随纬度略呈带状分布，年辐射平衡值随纬度略呈带状分布，但是在许多地区由于湿润条件不同，使带状但是在许多地区由于湿润条件不同，使带状特征破坏了。特征破坏了。3 3 在热带、副热带沙漠和干旱气候条件下，由在热带、副热带沙漠和干旱气候条件下，由于地面温度高，云量少，空气干燥，地表反于地面温度高，云量少，空气干燥，地表反照率大，致使吸收辐射减少而长波辐射增加，照率大，致使吸收辐射减少而长波辐射增加
25、，年辐射平衡值较小。年辐射平衡值较小。（2 2）热量平衡的地理分布）热量平衡的地理分布地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件4 海洋上：海洋上：辐射平衡呈带状分布，在所有无辐射平衡呈带状分布，在所有无冰的海洋上辐射平衡年总量都是正值；在冷冰的海洋上辐射平衡年总量都是正值；在冷暖海流影响的海域，辐射平衡的带状分布有暖海流影响的海域，辐射平衡的带状分布有偏差；在热带纬度海洋上，年辐射平衡变化偏差；在热带纬度海洋上，年辐射平衡变化比较小，从低纬度到高纬度辐射平衡急剧减比较小，从低纬度到高纬度辐射平衡急剧减小。小。5 零值辐射平衡等值线的南北界限：零值辐射平衡等值线的南北界限：
26、陆地上陆地上一月份零值等值线与北纬一月份零值等值线与北纬4040平行；平行； 海洋上海洋上一月份零值等值线一月份零值等值线与与南北纬南北纬4545平行。平行。6 6 7 7月份最大值在热带大陆上和热带的阿拉伯海月份最大值在热带大陆上和热带的阿拉伯海的北部。的北部。 地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件（3 3）地表面与大气间的潜热输送）地表面与大气间的潜热输送1 1 潜热输送发生在潜热输送发生在：土壤表面，自由水面，冰：土壤表面，自由水面，冰雪表面等不断有蒸发过程向大气输送能量；植物雪表面等不断有蒸发过程向大气输送能量；植物根系向上通过蒸腾向大气释放能量。根系向上通过蒸
27、腾向大气释放能量。2 2决定陆面蒸散的主要因子是：决定陆面蒸散的主要因子是：到达地表的辐射，到达地表的辐射，同时环境因子，如地表湿度，空气饱和差，土同时环境因子，如地表湿度，空气饱和差，土壤湿度和风速等气象因子影响潜热输送。壤湿度和风速等气象因子影响潜热输送。3 3 地理分布：地理分布： 在海陆分布处，潜热输送相差很大；在海陆分布处，潜热输送相差很大； 陆面上：陆面上：潜热输送和气候条件有关，潜热输送和气候条件有关，在充分在充分湿润区，湿润区，潜热输送主要决定于辐射平衡大小；潜热输送主要决定于辐射平衡大小；在不充分湿润区，在不充分湿润区，因土壤水分供应不足，潜热因土壤水分供应不足，潜热输送与输
28、送与 气候的干旱程度成正比气候的干旱程度成正比 。 地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件干旱区，干旱区，潜热输送较小。潜热输送较小。 在全球范围内在全球范围内，海洋上，海洋上潜热输送的变化很大潜热输送的变化很大， 在赤道附近，由于云量增加和温度升高，潜热在赤道附近，由于云量增加和温度升高，潜热输送比热带海面略有减少。输送比热带海面略有减少。 海洋上海洋上，潜热输送的带状分布被破坏的主要，潜热输送的带状分布被破坏的主要原因在于：原因在于： 冷暖海流的分布冷暖海流的分布 引起的。海洋上引起的。海洋上辐射净收入除潜热输送外，同时也消耗于海流辐射净收入除潜热输送外，同时也消耗于
29、海流的水平输送，的水平输送， 海洋上海洋上潜热输送年总量大小决定于秋、冬季节；潜热输送年总量大小决定于秋、冬季节； 陆地上陆地上冷季的潜热输送小于暖季。冷季的潜热输送小于暖季。（3 3）地表面与大气间的潜热输送）地表面与大气间的潜热输送地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件潜热年总量输送：潜热年总量输送：大陆表面占陆地辐射平衡的大陆表面占陆地辐射平衡的54%54%；洋面占洋面辐洋面占洋面辐射平衡的射平衡的90%90%，洋面上比陆面大洋面上比陆面大3 3倍。倍。全球表面年平均潜热输送占辐射平衡的全球表面年平均潜热输送占辐射平衡的84%84%，因此，地因此，地-气系统间的能量
30、交换气系统间的能量交换主要是通过潜主要是通过潜热热来完成的来完成的。地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件（4 4）地表面与大气间的感热输送）地表面与大气间的感热输送1 1 陆地和海洋陆地和海洋表面温度与低层大气的温度不表面温度与低层大气的温度不相等相等，两者之间产生感热交换进行能量输送。，两者之间产生感热交换进行能量输送。2 2 地理分布：地理分布： 陆地上，感热输送由高纬度向低纬度增加，陆地上，感热输送由高纬度向低纬度增加，最大值出现在热带沙漠地区，随气候湿润度最大值出现在热带沙漠地区，随气候湿润度的增加而减小。的增加而减小。 在大于南、北纬在大于南、北纬4040o
31、o地区，感热输送在一年地区，感热输送在一年中改变方向：冬季地表面通过感热交换从大中改变方向：冬季地表面通过感热交换从大气获热量。气获热量。 地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件 3.3 3.3 地球地球- -大气系统能量平衡模式大气系统能量平衡模式地球能量平衡模式基本由三个部分组成：地球能量平衡模式基本由三个部分组成：入射太阳辐射在地球、大气内部的分布及入射太阳辐射在地球、大气内部的分布及转换；转换； 地气系统长波辐射及其转换；地气系统长波辐射及其转换； 非辐射过程的能量输送。非辐射过程的能量输送。地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统
32、的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件表表3.11 地气系统、大气层和地表面能量收支地气系统、大气层和地表面能量收支93157138地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件表表3.12 模式中各能量收支的比较模式中各能量收支的比较地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件3.4 3.4 能量的经向调整能量的经向调整辐射源：吸收辐射赤道大，两极小；辐射源：吸收辐射赤道大，两极小； 长波射出辐射随纬度变化小；长波射出辐射随纬度变化小； 赤道附近年平均辐射过剩；赤道附近年平均辐射过剩；辐射汇：两极地区辐射不足。辐射汇：两极地区辐射不足。地球大气系统的能
33、量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件感热输送是主要的分量；感热输送是主要的分量；潜热经向输送量小；潜热经向输送量小；20o-30o副热带感热净通量大；副热带感热净通量大；在全球辐射收支的经向调整中，大气的极向输送占重要作用在全球辐射收支的经向调整中，大气的极向输送占重要作用地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件3.5 辐射加热率和辐射冷却率辐射加热率和辐射冷却率地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀
34、课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件3.6 3.6 温室效应温室效应地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件作业思考题掌握地表、大气和地气系统的能量平衡方程及其表达的物理意义掌握地表、大气和地气系统的能量平衡方程及其表达的物理意义？掌握地表、大气和地气系统的热量平衡方程及其表达的物理意义掌握地表、大气和地气系统的热量平衡方程及其表达的物理意义？地表和大气年平均辐射平衡的基本特征？为什么？地表和大气年
35、平均辐射平衡的基本特征？为什么？地地- -气系统辐射平衡年平均纬度分布特征？气系统辐射平衡年平均纬度分布特征？ 辐射源、过渡区、辐辐射源、过渡区、辐射汇？射汇？全球陆地和海洋与大气的感热输送、潜热输送、水平输送的基本全球陆地和海洋与大气的感热输送、潜热输送、水平输送的基本特征？有何不同？特征？有何不同？ 理解地球理解地球- -大气系统的能量平衡模式的三个组成部分之间的能量大气系统的能量平衡模式的三个组成部分之间的能量转换？转换？掌握能量的经向调整的输送过程中，掌握能量的经向调整的输送过程中， 海洋和大气的作用？海洋和大气的作用？辐射加热和辐射冷却？在不同高度的大气中大气成分在其中的作辐射加热和
36、辐射冷却？在不同高度的大气中大气成分在其中的作用？用？行星地球有效温度或辐射平衡温度、地表温度、大气温度行星地球有效温度或辐射平衡温度、地表温度、大气温度 的求的求算物理过程和表达式。算物理过程和表达式。地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大
37、气系统的能量平衡优秀课件1 1、在洋面上受天文因子的影响，年辐射、在洋面上受天文因子的影响，年辐射差额一般具有带状分布的特征，并随纬差额一般具有带状分布的特征，并随纬度的增高而减小。度的增高而减小。2 2、地面年辐射差额在海岸附近有突变现、地面年辐射差额在海岸附近有突变现象，就是这个缘故。象，就是这个缘故。3 3、在大陆上还由于地面干湿程度、云量、在大陆上还由于地面干湿程度、云量和降水量的不同，也使同纬度地带年辐和降水量的不同，也使同纬度地带年辐射差额不相同。射差额不相同。地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件（2）热量平衡的地理分布）热量平衡的地理分布地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件（3）地表面与大气间的潜热输送）地表面与大气间的潜热输送地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件（4）地表面与大气间的感热输送）地表面与大气间的感热输送地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件（4）地表面与大气间的感热输送）地表面与大气间的感热输送地球大气系统的能量平衡优秀课件地球大气系统的能量平衡优秀课件
