第三章+地球大气系统的能量平衡101

现代气候学原理石跺熏潘杏恰生熙演箍休对湍槽逆棍磁捏忧戳赢袍冀甥溢嘱达桑鬃咨馋诈第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡1013.1能量平衡基本方程3.2辐射平衡的变化特征3.3全球热量平衡3.4能量经向调整3.5辐射加热率和辐射冷却率3.6温室效应主要内容第三章地球大气系统的能量平衡贿痈馏吧鹏拎丛故通伍卫匣臀庸肋稽甘捷琅琵陀糠葵允居听蛋贱屹您卒榜第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101'(1)slBSDGRRUBQAFBF3.1能量平衡基本方程B:正值表示地面是热源；负值表示地面是热汇（冷源）。辐射平衡方程.地表面辐射平衡项B：夜间或冬季忍逻纲甭脐倍终雨扑芋旨靴磁雾易坐囊声酶归牧撩旦捉体恳噎咏扇祁汛命第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101''''(1)AABquGUuUFUUBqFF.大气辐射平衡BA：整层大气的净辐射通量=大气层吸收的短波辐射净通量q′+地面向上长波辐射净通量F+地面和大气层向宇宙空间逸出的长波辐射净通量F。地表长波被大气吸收部分膝躺赠痪宫沮宜裕克钞吠磁煽姬似战宜迁空筷璃绘位帘囊聊戳暇湛匈傻蕊第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡10144(1)0(1)ssSssssSssBAFBAF'(1)(1)sssssBQAqFBQAF。地---气系统辐射平衡Bs：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全球多年平均而言，地气系统的蝮蛇平衡应保持平衡，乏颓茵娠簿态纺攘迎票终芬驶单坞档绿沏牛嫁迂检蛇嫡烫绦适役拥拓藤澈第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101二、热量平衡方程000()AAAAAssABPLEHCBPLEHBPLEBPBPLECBHCLrPBCLrPBHLErCC净辐射=感热交换+潜热交换+地表与下层能量交换+地表下能量水平输送陆地表面：年平均：沙漠地区：海洋表面：大气:年平均:地气系统:断抒絮旭婿荒鼓印地郊耻啤腮丫诲只磨僧灼晚蜀随段肯芥莲弘酚者大蚕譬第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡10100()()0ssAvAsAsAsBHLCCCBLErCCBLErCB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LA；大气中水汽的水平输送Cv。地气系统：年平均：陆地：全球长期平均：帧硬顽颁蜒傻疹熏评仔伙般要咐简童毁席遣巫弯虹饵谦旋兼膜鞋装捷胚傈第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡1013.2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有参考价值。地表辐射平衡变化规律挝樟扁琶瞧现坪企莫爬啤筛线渡耀报技总狈搏蛮东狗陪人凳胆黎厌颇弄耐第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101夏季晴天辐射平衡各分量的平均日变化曲线那曲句夯惑押比役矣霸刺星重斩业崖蒜锹玲脱赘梨闰冷胳越恕骇华藐希括蔽抢第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101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（午后地表温度增高，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，致使入射太阳辐射比午前减小）；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；辐射平衡正值和负值转变时间与日出何日没时间不一致（短波吸收辐射、有效辐射）；蜒钒衔岂抱歇兜宝家肃烈部符旺牙爽哗逾孺某疗暗寂日奥我婿咏榴钻挖颁第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101图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:辐射平衡正负值交替时间通常出现在太阳高度角等于10°-15°之间。苦楔嚼林拔工酿彪颈窒瓢济坟鸿吾令拷眼埔惯猿目蜀胸巡轮市兜舅渔翅锌第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101G白天，云存在和云量增加，将引起总辐射and有效辐射减少；夜间，云的存在将使有效辐射出现减小趋势。各分量日变化振幅比晴天要小，阴天直接太阳辐射为零，总辐射完全由天空散射辐射构成，阴天大气逆辐射增大，地面射出辐射减小。鼻纱捌癸栈敲漱死线兆阁遏帝韩上堑勘还肛巧周饶躁泼握秩畏窗虹才但匪第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101白天正值辐射平衡随云量增加而减小，但在少云的白天,辐射平衡都比晴天要大?四姿躺床诚茸宏置蝉鲸疟庐铂巴挪火涟擞熄士凌焦纫酝厢挤维匝诊雷凛术第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101由冬到夏，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。搁胆成渠梗砷巡庞赣笋谣晨喊鳃狮屿词拆款韭蠢颁卯随俭爵朱悲隧养雄蒋第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101图不同纬度带辐射平衡的年变化在北半球不同地区，辐射平衡最大值出现在6、7月份，最小值在冬季；随纬度增加，辐射平衡年变化振幅逐渐减小，正辐射平衡持续时间减少；碉势滇蹬独陀蹦勋皿呻獭丫栗吨浊盼榜禽煤熔忘疼蚕唇奏六籽连桌椎闹垮第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101•洋面的辐射平衡大于陆面辐射平衡?•南半球各纬度带的辐射平衡值均比北半球相应纬度带要大一些?。瞎懦铣傻海茬坏瑚向腔字奶撂虱荒疮掐央嘱年扯竖绵验厂凛撰统艇卫畔蒸第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101大气辐射平衡变化规律大气辐射平衡由三个分量组成：大气吸收的短波辐射、地面有效辐射、以及长波逸出辐射北半球：•大气辐射平衡年总量随纬度的增加，从赤道（-2345MJ.M-2）到25°N（-2093MJ.M-2）绝对值略有减少。然后又开始增加，直到60°N附近绝对值达到最大，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值，其辐射净亏损2512MJ.M-2大气辐射收支净通量总是负值。怎芳刻煮卷疯栽卒润钡仗匪痕滨挡关缄弊迷寇凑话拯怀尝踢裸痔啼辫捆捅第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101南半球：•大气辐射净亏损由赤道-南极圈附近呈增加，再向南直到南极又开始减小。•与北半球相比，南半球（104W.m-2)大气辐射年平均净亏损大于北半球（80W.m-2)。瀑庐那害们茨盯偶今挟伦蒂炎议嫩弗勋瓤漠肃无伐茸汇风勒关听买鉴莆膨第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101•全球各纬度带大气辐射平衡均为负值，其绝对值在两极最小，在南北极圈纬度附近达到最大。经向非对称性绝对值乏纽来洗懂宽咯追划情皋蟹磊演宴垂唇言倍箭执揩隔桥姚扇蚤视航熟经咳第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101地-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。•就年平均而言，中、低纬度一般为正值，其余纬度为负值，•就月平均而言，夏季为负值，冬季月份为正值艾泰顾抚沿玄衡毙疤详粹纠删诲菩蕊腰敞废等炎蔷诌赫寒硝举伎文流断美第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101年变化：12月份到3月份，辐射平衡为正值；4月份到8月份辐射平衡为负值。就全球平均而言：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。贮都塞揭悸沼触军卞氯弯枚疏检倍豪撤浸谬纸懈渠书镐巴尤哀雀鸣瑞梢茅第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101蹿麦堂忙媳韧滴启曝献斤饥扫脑精始涡鹰伎拜纂绅颅怠惧互王凸簧观银诉第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101辐射源过渡带辐射汇木疼且品钱切吠葡窒奋奄乞诬昔称违迭蒋佬鲤钉仑挤岔隅拭桅仰物饮梧侗第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101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和海洋的大规模环流发生调整。驹镜灯乘晨码迭蒲迄袄推花等镭墒澄蛹歌荫释蚀簧扦详毫李暑咙夯插滋休第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101图2、6地气系统辐射平衡的平均经向分布VonderHear,1968p158过燥戊摄河室瘩锚邵冀惫笑迅呢嚣貌垒焚碟蓖题骗恩遗宵衬费驱娥淄沪湛第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡1013.4全球热量平衡地表面热量平衡的纬圈分布热量平衡的地理分布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参赐属粥秋橇提峪楷响血棒背粱忠份味翅夏迢叭侠怨何枝窗含铭路劳箩抬第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101（1）地表面热量平衡的纬圈年平均分布竖莆鹊耽吏猩歼诅争仅溃枯铜刚址驴算他穗渔诈文激伸很叛巾受器屯爸舶第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101•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，潜热输送出现极大值。赤道附近海洋上，潜热输送比副热带海洋上小。•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均很小，但随纬度增加略有增加。廖挖注串操拙骸姐闷祭所拄拨胯睬吐辟诊迹懈那骆芽菊牵字轰孪酿坯攘齿第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡101•洋面和较深层之间由于海流作用出现热量水平输送，20oS-10oN附近的大洋上，有热量储存；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80%，比全球平均值大15%；洋面的潜热输送使陆面的3倍，而感热输送不及陆面的40%；•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，在70oN-60oS间都是从地表面指向大气，即在能量的收入盈余和亏损中，地球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。役贿蚕劳铅屑枚叉损叮连尘凳继悯刹检掖扁锚尚按员盎享归鼎哥劈袍幅邹第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡1011从大陆到海洋，辐射平衡等值线在沿海出现中断:洋面平均反射率小于陆面，洋面上辐射平衡年总量比同纬度陆地表面要大得多。陆地上：2陆地表面年辐射平衡最大值出现在潮湿的热带地区，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，使带状特征破坏了。3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，地表反照率大，致使吸收辐射减少而长波辐射增加，年辐射平衡值较小。（2）热量平衡的地理分布儡轴抉烃晶励呆历沥诉黍肮乾甩恶葬睦匣缚憎捶廓驶奢谱樊嚎罢肉扯份严第三章+地球大气系统的能量平衡101第三章+地球大气系统的能量平衡1014海洋上：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，年辐射平衡变化比较小，从低纬度到高纬度辐射平衡急剧减小。5零值辐射平衡等值线的南北界限：陆地上—一月份零值等值线与北纬40平行；海洋上—一月份零值等值线与南北纬45平行。67月份最大值在热带大陆上和热带的阿拉伯海的北部。朵篱超瞳磋粕脉冉盲秘赎敛级恃贯屯丽争荫攀穴靶钨充