第三章地球大气系统的能量平衡102
高一地理必修一第三章知识点归纳笔记
高一地理必修一第三章知识点归纳笔记一、地球的水圈1. 水圈的组成水圈可是一个超级大家庭呢，里面有海洋水、陆地水还有大气水。
海洋水是这个大家庭里的大佬，占了地球水总量的绝大部分，大概有96.53%呢。
陆地水就像一群小弟，虽然占比小，但是种类可不少，像河流水、湖泊水、沼泽水、土壤水、地下水，每一种都有自己的小脾气。
大气水呢，就像个调皮的小精灵，虽然量不多，但是在天气变化这些事儿上可起着大作用。
2. 水循环水循环就像是地球的一场超级大循环派对。
海陆间循环是最壮观的那部分，海洋表面的水蒸发变成水汽，水汽被风带到陆地上空，通过降水落到陆地上，然后一部分在地表形成径流，流回海洋，一部分下渗成为地下水，也可能会再流回海洋。
这个过程就像一场长途旅行，把海洋和陆地紧密地联系起来了。
陆地内循环也很有趣，陆地表面的水蒸发后，又在陆地上空降水，滋润着内陆的生命。
海上内循环就比较单纯啦，就是海洋表面的水蒸发又在海洋上空降水，像是海洋自己的小循环。
水循环的意义可大啦。
它维持了全球水的动态平衡，让水在地球这个大系统里不断地运动，不会干涸或者泛滥。
还通过对地表太阳辐射能的吸收、转化和传输，调节了全球的热量平衡。
而且，水循环还塑造了地表形态呢，河流的侵蚀、搬运和沉积作用，都是水循环的杰作。
3. 水资源的合理利用水资源虽然总量很大，但是能被人类利用的淡水资源可不多。
我们平时说的水资源短缺，主要就是淡水资源的短缺。
水资源的分布也很不均匀。
在时间上，有的地方降水集中在某个季节，其他季节就很干旱；在空间上，有些地区水资源丰富得不得了，像亚马逊河流域，有些地区却干旱得像沙漠，比如撒哈拉沙漠地区。
为了合理利用水资源，我们得采取好多措施呢。
一方面是开源，像修建水库，把雨季多余的水存起来，等旱季用；跨流域调水，把水资源丰富地区的水调到缺水的地区，像我国的南水北调工程。
另一方面是节流，提高工业用水的重复利用率，在农业上采用滴灌、喷灌这些节水灌溉技术，在生活中，我们也要养成节约用水的好习惯，比如随手关水龙头之类的。
现代气候学：第3章 气候系统的能量平衡
维恩(Wien)位移定律
维恩位移定律： 黑体光谱辐射率极大值对 应的波长λm与其绝对温度 成反比，即
mT C(常数) 其中C = 2897µm·K。
意义：物体的温度越高， 其单色辐射极大值所对应 的波长越短，反之亦然。
5
预备知识 ➢地球上的经线和纬线
• 纬线：垂直于地轴的平面同地球相割而成的圆 • 经线：南北线（子午线） • 本初子午线：通过英国Greenwich(格林尼治)天文台
地平坐标系
基本圈：真地平
基本要素：地平纬圈 地平经圈
坐标：
地平纬度h（地平高度） 地平经度A（方位角）
零地平 经圈
真地平
27
时角坐标系
基本圈：天赤道
基本要素：赤纬圈、 赤经圈（时圈）
坐标： 赤经度（时角）ω 赤纬δ
XT QT
X T
Q’
28
Seasons
Sun paths
29
赤纬δ 的取值变化于 2327 ~ 2327
S
I0T D2
sin 23.5
赤道上 = 0，ω0 =π/2，春秋分时收到 的日辐射总量最大： = 0
S
I 0T
D 2
极地最大的日辐射总量与赤道最大的日辐射总量的比值： π·sin23.5°=1.25倍
书上P23 ③ 极地最大的日辐射总量与同时的赤道日辐射总量的比值： π·tg23.5°=1.36倍
大气上界, 某一天, 水平面单位面积接受的日辐射量:
S日
I0T
D2
(0
sin
sin
cos
cos
sin 0 )
(JM-2)
34
任一时刻：I
I0 D2
(sin
王建现代自然地理学考研笔记(第三章：地球寰层环境与地球表层系统)
一、地球表层系统的组成1. 大气层：- 对流层：位于地球表面上方约10-15公里的大气层，其中包含了大部分的气候现象和天气变化。
对流层中的空气循环形成了风和气候系统。
- 平流层：位于对流层之上，高度约15-50公里，大气层中的气流基本上是水平流动的。
平流层中的臭氧层起到了屏蔽紫外线辐射的作用。
- 臭氧层：位于平流层之上，高度约20-50公里，含有大量的臭氧分子，起到过滤紫外线的作用，保护地球上的生物免受紫外线辐射的伤害。
2. 水体：- 海洋：地球表层的海洋占据了地球表面的约71%，是地球上最大的水体。
海洋对调节气候、吸收二氧化碳、提供食物资源等起着重要作用。
海洋中的洋流和海洋生物多样性也对地球生态系统具有重要影响。
- 湖泊：地球表层的湖泊是由淡水组成的水体，对于维持地区的水循环、生物多样性和人类生活等具有重要意义。
湖泊中的水质和湖泊生态系统的健康状况对周围环境和生物群落有着重要影响。
- 河流：地球表层的河流是水体在陆地上流动的一部分，它们对于水循环、土壤侵蚀和提供淡水资源等起着重要作用。
河流的水量和水质对周围生态系统和人类社会有着重要影响。
- 冰川：地球表层的冰川是由积雪和冰形成的，它们对于地球的水循环、气候调节和海平面的变化等有重要影响。
冰川的融化速度和冰川水资源的变化对地球气候和水资源分配有着重要影响。
3. 陆地：- 大陆：地球表层的大陆是由地壳构成的陆地部分，包括七大洲和一些岛屿。
大陆上的地形地貌多样，包括山脉、高原、平原、盆地等。
大陆地壳的构造和地质活动对地球的地震、火山活动和地壳演化有着重要影响。
- 植被：地球表层的植被是陆地上的植物群落，包括森林、草原、沙漠等。
植被对于土壤保持、气候调节和生物多样性维持等起着重要作用。
植被的分布和类型受到气候、土壤和人类活动等因素的影响。
- 土壤：地球表层的土壤是由岩石风化和有机物分解形成的，它们是植物生长的基础，同时也是水分和养分的储存和传递介质。
地球能量收支平衡！
地球能量收⽀平衡！ 辐射平衡在某⼀段时间内物体辐射收⼊与⽀出的差值称为辐射平衡或辐射差额。
当物体收⼊的辐射⼤于⽀出时，辐射平衡为正；反之，为负。
在⼀天内，辐射平衡在⽩天为正值，夜间为负值。
由于太阳能在所有影响地球表⾯的能量中占有绝对主导的地位，因此影响地球表⾯热量平衡的主导因素是太阳辐射。
忽略其他因素，关于全球的热量平衡问题可以从以下⼏个⽅⾯来考虑：第⼀：如果把地球表⾯和⼤⽓（地⽓系统）看作⼀个整体的话，其热量收⽀为：输⼊：太阳辐射100⽀出：地⾯和⼤⽓反射34+⼤⽓射向宇宙空间部分60+地⾯辐射直接射向宇宙空间部分6=100整体收⽀平衡。
第⼆：单独研究⼤⽓的收⽀状况：收⼊：吸收太阳辐射19+地⾯潜热输送23+地⾯湍流输送10+吸收地⾯辐射114=166⽀出：⼤⽓辐射向宇宙空间60+⼤⽓射向地球表⾯（⼤⽓逆辐射）106=166⼤⽓系统热量收⽀平衡。
第三：单独研究地⾯系统的收⽀状况：收⼊：吸收太阳辐射47+吸收⼤⽓逆辐射106=153⽀出：潜热输送23+湍流输送10+地⾯辐射120=153地⾯系统热量收⽀平衡。
注：地⾯辐射和⼤⽓辐射之所以都会⼤于100是因为它们之间的热量输送⼤部分是相互的，这种情况下整个地⽓系统真正损失的热量并不多。
美国航空航天局(NASA)⼽达德空间研究所的著名⽓候变化科学家James Hansen等⼈最近在“科学”杂志上发表论⽂,介绍考虑了温室⽓体增加和⽓溶胶的⽓候模式模拟的结果。
计算表明,地球现在每平⽅⽶从太阳吸收的能量⽐反射到太空的能量⾼出0.85±。
这⼀能量不平衡被过去10年对海洋热容量增加的精确测量证实。
⽂章认为,地球的⽓候系统有明显的热惯性特征,由于温室⽓体增加所致的⽓温升⾼会有滞后现象,这⼀点对政策决策者有重要意义,如果现在采取适当措施减少温室⽓体排放,则⽓温上升势头会得到遏⽌,否则热惯性意味着⽓温将会继续上升.。
大气中的辐射研究太阳辐射和地球能量平衡
大气中的辐射研究太阳辐射和地球能量平衡大气中的辐射研究——太阳辐射和地球能量平衡辐射是地球上重要的能量传输方式，对于地球的能量平衡和气候变化有着重要影响。
太阳辐射是地球最主要的能源来源，而地球则通过反射、吸收和发射等过程与外部环境进行能量交换。
大气中的辐射研究对于全球气候的了解、天气预报和环境保护等方面都具有重要意义。
一、太阳辐射太阳是地球上各种能量的源头，太阳辐射研究是大气科学中的重要内容之一。
太阳辐射主要包括可见光、紫外线和红外线等，而其中可见光的主要波长在0.4至0.7微米之间。
太阳辐射的能量主要取决于太阳到地球的距离、太阳活动的变化和地球大气中的遮挡等因素。
太阳辐射在大气中的传输受到大气的吸收、散射和透射等影响。
大气中的气体、云层和气溶胶会对太阳辐射进行吸收和散射，使得地面接收到的太阳辐射能量相对减少。
此外，地球自转和公转引起的日照时间和角度变化也会对太阳辐射强度产生影响。
研究太阳辐射的分布特征和变化规律，有助于预测天气变化、气候变化以及太阳活动对地球的影响。
二、地球能量平衡地球能量平衡是指地球表面吸收的太阳辐射和地球表面和大气各层之间的能量交换达到平衡的状态。
太阳辐射进入地球大气和地表后，会发生吸收、反射和传导等过程。
地表的反射和散射会使地球大气系统得到能量补偿，而大气层中的温室效应则会作用于地球表面。
太阳辐射被地球表面吸收后，会转化为热能，并通过热传导、对流和辐射等方式传输到大气中。
大气中的温室效应会使一部分热能再次辐射到地表，形成地球表面的长波辐射。
此外，地球表面的蒸发、植被蒸腾和人类活动等都会影响地球能量平衡。
地球的能量平衡对于气候格局和气象现象有着重要的影响。
例如，当地表吸收的太阳辐射超过了地表和大气向空间辐射的总量时，地表温度会上升，气象现象也会相应发生变化。
全球气候变暖与能量平衡紊乱密切相关，因此研究地球能量平衡对于了解气候变化的机理和特征具有重要意义。
结论大气中的辐射研究对于全球气候的变化、天气预报和环境保护等方面具有重要意义。
第一部分第三章第1讲地球上的大气-2025年高考地理备考课件
第1讲 地球上的大气
主要包括大气成分和大气[6] 透明度 等状况。大气成分中的二氧化
大气 状况
碳、水汽有利于大气吸收长波辐射，增强温室效应；大气透明度与海拔、 天气(阴晴等)、大气中尘埃和污染物的含量相关，大气透明度较低时，大 气一方面能够在以热量输入为主的白天对太阳辐射有削弱作用，另一方面
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第1讲 地球上的大气
分层
特点
对流 层
对流层高度随纬度升高而降低；气温随[9] 高度 增加而降低；大气上部 冷、下部热，有利于空气的[10] 对流 运动；集中了大气圈几乎全部的 水汽和杂质，天气复杂多变
平流 层
顶部高度为50—55千米；该层的[11] 臭氧 吸收大量太阳紫外线，使地 球上的生命免受过多紫外线伤害；该层大气上部热、下部冷，以[12] 平 流 运动为主，有利于高空飞行
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ能够在以热量输出为主的夜间对地面起保温作用
以上三种状况共同影响各地的大气受热过程，是各地冷热不均和大气运动的重
要原因。
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第1讲 地球上的大气
3. 大气受热过程原理的应用 (1)大气保温作用原理的应用 ①解释温室气体大量排放对全球变暖的影响 温室气体排放增多→大气吸收地面辐射增多→[7] 大气逆辐射 增强，保温作用增
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第1讲 地球上的大气
情境2 “极目一号”Ⅲ型浮空艇 2022年5月15日凌晨，由中国科学院自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从中
国科学院珠穆朗玛峰大气与环境综合观测研究站附近海拔4 270米的发放场地升空， 4时40分，浮空艇升空高度达到4 762米，创造了海拔9 032米的大气科学观测世界纪 录。下图示意“极目一号”Ⅲ型浮空艇升空时的景象。
能量守恒定律自然界中的能量平衡
能量守恒定律自然界中的能量平衡能量守恒定律是自然科学中的基本定律之一，它说明了能量在自然界中的转化和守恒规律。
根据能量守恒定律，能量不会凭空产生或消失，只能从一种形式转化为另一种形式。
在自然界中，能量的转化与平衡是非常重要的。
1. 能量守恒定律的基本原理能量守恒定律表明，在一个封闭系统内，能量总量保持不变。
这意味着能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量的大小保持恒定。
例如，当一块物体从高处下落时，其势能转化为动能；当把一杯热水放置一段时间后，热能会逐渐散失，并转化为环境中的其他形式的能量。
2. 能量的转化能量在自然界中的转化涉及多个方面。
其中一种常见的转化方式是热能转化为机械能。
例如，蒸汽机运行时，燃烧煤炭释放出的热能被利用来产生蒸汽，然后蒸汽通过运转的轮机将热能转化为机械能。
另一种常见的能量转化是光能转化为电能，这是太阳能电池板的工作原理，利用光能激发电子，形成电能。
3. 能量平衡能量平衡是指自然界中能量的输入与输出保持平衡态。
在一个封闭系统内，能量的输入与输出持续发生，但总能量保持不变。
例如，地球的能量平衡是指来自太阳的入射太阳能与地球辐射出去的太阳能保持平衡。
这种平衡可以维持地球温度和气候的相对稳定。
4. 能量平衡的示例一个重要的能量平衡示例是地球的能量平衡。
太阳能作为地球的主要能量来源，通过辐射进入大气层和地表。
一部分太阳能被地球表面吸收，转化为热能和化学能，用于驱动气候和生态系统的运行。
另一部分太阳能被反射回太空。
在地球能量平衡中，大气层的存在起到重要作用。
它通过吸收和散射太阳能，调节地表的能量输入。
地表净吸收的能量主要用于加热大气和水体，驱动风、云、降水和海洋循环等现象。
总结：能量守恒定律是自然界中能量转化和平衡的基本原理。
能量在自然界中以不同的形式进行转化，但总能量始终保持不变。
能量平衡是指系统中输入与输出能量的平衡态，在地球能量平衡中起到重要作用的是大气层的存在。
了解能量守恒定律和能量平衡对于我们理解自然界的能量传递和物质循环过程具有重要意义。
大气科学探索太阳辐射和地球能量平衡
大气科学探索太阳辐射和地球能量平衡在我们生活的地球上，太阳辐射与地球能量平衡是一个极其重要的课题。
大气科学作为一门研究大气现象和过程的科学，在探索这一领域中发挥着关键作用。
太阳，这个巨大的核聚变反应堆，源源不断地向宇宙空间释放着能量。
其中，一部分能量以太阳辐射的形式抵达地球。
太阳辐射包含了各种波长的电磁波，从紫外线、可见光到红外线。
这些辐射的能量大小和分布对于地球的气候、生态系统以及人类的生活都产生着深远的影响。
当太阳辐射到达地球时，并不是所有的能量都能被地球吸收和利用。
一部分会被大气直接反射回太空，比如云层就像一面巨大的镜子，反射了大量的太阳辐射。
还有一部分会被大气中的气体分子、尘埃等散射，使得天空呈现出蓝色。
地球吸收了太阳辐射的能量后，会以各种方式重新释放这些能量，以维持自身的能量平衡。
比如，地球表面会通过热传导、对流和热辐射等方式将热量传递给大气。
海洋也起着重要的作用，它可以储存大量的热量，并在长时间内对地球的气候产生调节。
大气科学通过各种手段来研究太阳辐射和地球能量平衡。
气象卫星就是其中一个重要的工具。
它们在太空中“站岗”，时刻监测着太阳辐射的强度和分布，以及地球大气和地表的各种参数。
通过这些卫星数据，科学家们能够更准确地了解太阳辐射的变化以及地球对其的响应。
地面观测站也是大气科学研究的重要组成部分。
在世界各地，分布着众多的气象观测站，它们测量着气温、气压、风速、湿度等气象要素，以及太阳辐射的强度和光谱分布。
这些数据为研究地球能量平衡提供了宝贵的资料。
除了观测，大气科学还依靠模型来模拟太阳辐射和地球能量平衡的过程。
这些模型基于物理学、化学和流体力学等原理，能够模拟大气、海洋和陆地之间的能量交换和传输过程。
通过不断改进和验证这些模型，科学家们能够更好地预测气候变化，并为应对全球变暖等问题提供科学依据。
太阳辐射和地球能量平衡的变化会对气候产生显著的影响。
例如，如果太阳辐射增强，地球吸收的能量增加，可能会导致气温升高，进而引发一系列的气候变化，如冰川融化、海平面上升、极端天气事件增多等。
地表能量平衡方程四要素
地表能量平衡方程四要素地表能量平衡方程四要素地表能量平衡方程是描述地球表面能量交换的基本方程，它由四个要素组成，分别是太阳辐射、地表反照率、热传输和潜热通量。
这四个要素在地球表面能量平衡中起着至关重要的作用，下面将从各个方面详细介绍。
一、太阳辐射太阳辐射是指来自太阳的电磁波辐射，包括可见光、紫外线和红外线等。
在地球上，太阳辐射是主要的能量来源之一，它通过空气层和云层进入大气中，并在地表上发生吸收、反射和透过等作用。
太阳辐射对于气候变化、水循环和生态系统等都有着重要影响。
二、地表反照率地表反照率是指地球表面对来自太阳的辐射所反射回去的比例。
不同类型的地表具有不同的反照率，例如雪面、冰川和沙漠等反照率较高，而森林和草原等则相对较低。
地表反照率对于地球能量平衡有着重要的影响，它决定了地表吸收和反射太阳辐射的比例，进而影响地表温度和气候。
三、热传输热传输是指地球表面的热量传输过程，包括对流、辐射和传导等。
在大气中，热量通过对流和辐射的方式进行传输，在地表则主要通过传导进行。
热传输对于地球能量平衡有着重要的作用，它决定了地表温度的分布和变化，进而影响了大气环流和气候变化。
四、潜热通量潜热通量是指水蒸气在凝结或融化时释放或吸收的潜在热能。
当水蒸气凝结成云或降落为雨、雪等形式时，会释放出潜在热能；当冰雪融化时，则会吸收潜在热能。
潜热通量对于水循环和气候变化有着重要的作用，它可以改变大气中水汽含量和分布，进而影响降水、云覆盖等。
总结综上所述，地表能量平衡方程的四个要素是太阳辐射、地表反照率、热传输和潜热通量。
这些要素相互作用，共同决定了地球表面能量的分布和变化，进而影响了气候、水循环和生态系统等方面。
对于理解地球系统的运行机制和预测未来气候变化等问题都具有重要意义。
大气层能量平衡对气候变化的影响分析
大气层能量平衡对气候变化的影响分析引言：气候变化已经成为全球关注的重要议题。
大气层是地球与外界能量交换的关键环节之一，其能量平衡对于气候变化起着至关重要的作用。
本文将从能量平衡的角度，分析大气层对气候变化的影响，并探讨其中的相关机制。
一、大气层的能量平衡大气层的能量平衡是指能量的输入与输出之间的平衡状态。
能量输入主要来自太阳辐射和地球本身的辐射，而能量输出则包括地球辐射、气候系统的辐散和传导。
这种能量平衡对于维持地球的温度和气候稳定至关重要。
二、能量平衡与地球温度变化能量平衡的不稳定会直接影响地球的温度。
例如，如果能量输入大于输出，大气层中的能量将增加，导致地球的温度上升，从而引发全球变暖。
相反，如果能量输出大于输入，那么大气层中的能量将减少，地球的温度则会下降，引发寒冷的气候。
三、温室效应与能量平衡温室效应是大气层中的温室气体吸收地球辐射并重新辐射的过程。
温室气体主要包括二氧化碳、甲烷和氟利昂等。
这些气体能够阻止地球辐射逃逸到外层空间，从而使得能量输出减少，导致能量平衡不稳定，进而引发气候变暖。
四、太阳辐射与能量平衡太阳辐射是地球能量平衡的主要驱动力之一。
太阳辐射的变化会直接影响大气层的能量平衡，从而引发气候变化。
太阳辐射的变化可以是周期性的，如太阳黑子周期的影响；也可以是人为因素引起的，比如大气污染和人类活动导致的臭氧层破坏。
这些因素的变化都会直接或间接地影响大气层的能量平衡，从而对气候变化产生影响。
五、机制与模拟研究为了更好地理解大气层能量平衡对气候变化的影响，科学家们利用气候模型进行模拟研究。
这些模型通过考虑大气层的能量平衡和各种驱动因素，能够预测未来气候变化的趋势。
通过这些模拟研究，人们可以预测未来气候变化的走势，并采取适当的措施来应对。
结论：大气层能量平衡是地球气候变化的重要因素之一。
通过调节能量输入和输出的平衡状态，大气层能够直接影响地球的温度和气候变化。
温室效应和太阳辐射的变化是大气层能量平衡不稳定的重要驱动因素。
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' ' S D G Rs Rl U B u (1 )U
' ' • A地 --气系统辐射平衡 Bs： B q u G U
B Q(1 A) F F U U B F'
BA q F F
Bs Q(1 A) q F
那曲
夏季晴天辐射平衡各分量的平均日变化曲线
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）；
第三章 地球-大气系统的能量平衡（6）
内容简介 太阳辐射是地气系统中一切物理过程和现 象形成的基本能量来源，当太阳辐射穿过大 气到达地球表面时将产生一系列的能量再分 配；任何物体能量的收支都遵循能量守恒定 律，地球、大气和整个地气系统的能量守恒 可以用各自的能量平衡方程表达。
3.1 3.2 3.3
'
Bs Qs (1 As ) Fs
大气上界的天文辐射 地气系统向宇宙空间的 长波放射辐射
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，
全球多年平均而言，地气系统的辐射 应保持平衡，
Bs
Ss 4
Ss 4
(1 As ) Fs
Bs 0 (1 As ) Fs
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)。
经向非对称性
绝对值
• 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。
地-气系统系统辐射平衡变化规律 地气系统辐射平衡由两部分组成：
B P LE H C0
陆地表面： B P LE H 年平均： B P LE 沙漠地区： B P
海洋表面： B P LE C0
大气: 年平均:
BA H A C A Lr P BA C A Lr P
地气系统: Bs H s L ( E r ) C A C0
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：B
年平均：B 陆地：B
s s s s
H s LA Cv C A C0 L( E r ) C A C0 L( E r ) C A 0
全球长期平均： B
3.2 辐射平衡变化规律
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?
辐 射 平 衡 有 明 显 的 年 变 化
辐射平衡有明显的年变化，夏季极大值，冬季 极小值；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。
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；
热量平衡方程
• 能量守恒定律具有不同表现形式：动量守恒、质
量守恒、热能守恒。
• 热量平衡方程描述地气系统内的热能守恒与转换 关系。 • 辐射能向热能的转换是地气系统中一切气象过程 的基础。
• 对于地气系统的的能量收支看，包括地球和大气
界面上的过量收支，大气本身的能量收支。
热量平衡方程
净辐射 = 地表和大气间感热交换 + 潜热交换 + 地表与下层能量交换 + 地表下能量 水平输送
地表辐射平衡变化规律
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。
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。
图 不同地区夏季晴天辐射平衡平均日变化的比较
G
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。
能量平衡基本方程 辐射平衡的变化特征 全球热量平衡
3.4
3.5 3.6
能量经向调整
辐射加热率和辐射冷却率 温室效应
3.1 能量平衡基本方程
辐射平衡方程
. 地表面辐射平衡项B：
B S D G Rs Rl U
'
B Q(1 A) F B F 夜间或冬季
B: 正值表示地面是热源； 负值表示地面是热汇（冷源）。
.大气辐射平衡B
地表长波被大气吸收部分
A：
大气逆辐射
逸出宇宙空间的 大气辐射
BA q u G U
' '
u (1 )U 大气向宇宙空间逸出的长波辐射 F U U
'
BA q F F
'
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u + 地面和大气层向宇宙空间逸出的长波 辐射净通量F。
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；
图 不同纬度带辐射平衡的年变化
• 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?。
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
大气辐射收支净通量 总是负值。
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 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