地球大气系统能量平衡
地理高一知识点大气受热
地理高一知识点大气受热大气受热是地理学中一个重要的知识点，它涉及到地球大气圈的能量平衡和气候形成等方面。
本文将以地球大气层受热为主题，探讨大气受热的原理和影响因素。
一、大气受热的原理地球的能量来源主要是来自太阳辐射。
太阳辐射进入地球大气层后，会部分被大气层吸收，部分被反射和散射，最终达到地球表面。
地球表面吸收的太阳辐射会使其升温，释放出热能。
这种通过辐射和热对流传递能量的过程称为大气受热。
二、大气受热的影响因素1. 纬度分布：由于地球的自转和偏转，地球不同纬度上每天获得的太阳辐射量是不同的。
太阳辐射的垂直角度越大，单位面积上接受到的辐射量越多，因此赤道地区的受热量更高。
2. 季节变化：地球绕太阳运动形成了四季的变化，这导致了太阳辐射照射到地球不同地区的角度和时间发生变化。
在夏至时，太阳的高度角最大，直射地面的辐射能量最强，而在冬至时，太阳的高度角最小，辐射能量减弱。
3. 地形和海陆分布：地球表面的地形和海陆分布会对受热产生影响。
陆地的比热容和热导率较小，容易受热；而海洋的比热容较大，热传导能力较强，所以海洋的受热相对较慢。
此外，山脉、高原等地形也会影响热量的分布和传递。
4. 云量和气候变化：云层对太阳辐射有一定的遮蔽作用，云量的多少会直接影响到地面的受热量。
气候变化也会影响大气受热，例如冰川消融会导致反射能量减少，地表温度升高。
三、大气受热的影响1. 气候影响：大气受热直接影响地球的气候形成。
受热不均匀导致了地球表面温度的差异，进而形成了赤道气候、温带气候和寒带气候等不同的气候带。
2. 气流和水循环：大气受热导致了空气的上升和下沉，形成了气流的运动。
这种气流运动将热量和水汽从赤道地区运输到其他地区，进而影响了全球的气候和水循环。
3. 气象变化：大气受热的不均匀分布会引起气象现象的发生和变化。
例如，热带地区的大气受热强烈，会产生强热带风暴和季风；而高纬度地区的大气受热较弱，会出现极地气团和寒潮等极端天气事件。
大气水平能量传递与地球热平衡
大气水平能量传递与地球热平衡地球上的气候系统是一个错综复杂的网络，其中大气水平能量传递对于地球热平衡起着关键作用。
随着科学技术的进步，人们对于这个过程的理解也越来越深入。
本文将从大气层的结构、能量传递的机制以及与地球热平衡的关系来进行探讨。
地球的大气层可以根据温度分为不同的层次，其中最底层的对流层是我们生活的最主要部分。
这个层次的温度随着高度的增加而逐渐下降，然而这并不能完全解释大气层的温度分布。
实际上，大气层中的水平能量传递在很大程度上决定了其温度的分布。
大气层的温度分布与水平能量传递之间存在着紧密的联系。
当太阳辐射照射到地球的大气层时，一部分能量被大气吸收，而另一部分则被反射回太空。
被吸收的能量会导致大气层的加热，从而使得温度上升。
然而，这种能量的加热不是均匀的，而是在大气中不断传递。
大气中的水平能量传递是通过风的形成和运动来实现的。
大气中的温暖空气受热后会上升，形成气流。
这些气流在大气中运动并携带着能量。
当气流遇到障碍物时，比如山脉或者海洋，会形成风。
这些风在大气中传递着能量，并影响到地球各地的气候。
大气水平能量传递的一个重要机制是辐射。
辐射是指热量通过电磁波的形式传递。
太阳辐射是地球上维持能量传递的主要来源。
太阳辐射主要以可见光和紫外线的形式到达地球，其中的一部分被地面吸收，然后通过辐射的形式传递给大气层。
大气层中的某些分子能够吸收这些辐射，然后再通过辐射的形式向周围环境释放能量。
这种辐射的过程使得大气中的能量传递得以实现。
此外，大气中的水平能量传递还受到地球自转的影响。
地球的自转导致了地球表面的不均匀加热。
由于地球的各个地区的纬度和海拔高度不同，太阳辐射照射到不同地区的角度和强度也会有所不同。
这种不均匀的加热会导致温度的分布不均，进而影响大气中的水平能量传递。
综上所述，大气水平能量传递在地球热平衡中起着重要作用。
它通过风的形成和运动以及辐射的机制，将太阳的能量传递到地球的各个地区。
这种能量的传递主要决定了大气的温度分布。
气象学：第六章 能量平衡
本章主要内容
§1 下垫面的能量平衡
下垫面的能量平衡方程、下垫面能量平衡各分量 的变化
§2 地球的能量平衡 §3 森林的能量平衡
森林的能量平衡方程、森林能量平衡各分量的变 化
本章重点
一、下垫面能量平衡方程
B=LE+P+Qs+IA B为净辐射，P为感热能量，Qs为土壤热通量，
LE为潜热通量，IA为植物新陈代谢能通量 在自然界中IA很小，只占净辐射的1%左右， 可忽略，于是：
森林蒸散量接近水面蒸发，比田野大 10~30%，见表。平均来说：E森=E田+0.1Q； 森林蒸散中的60%以上为植物蒸腾，LE0随 树种、林龄、林分密度、叶面积系数等林分 因子而变化。
森林作用层的感热通量大于其它植被( 粗糙 度的影响)
森林作用层贮热量的变化和植物新陈代谢能 通量均很小，前者约占8%，后者约占1%。
B=LE+P+Qs
以上未考虑冰、雪融解的能量消耗，水 冻结时的能量收入，降水水滴温度与下 垫面温度不同输送的正的或负的能通量， 生物氧化的能量收入，以及洋流、潮汐、 风水平输送的能量等，对于长时间平均 来说，它们与能量平衡主要项目相比较 是相当小的，可以忽略不计。
年平均：B=LE+P
沙漠地区：B=P
林地作用层的能量平衡方程：Bs=LEs+Ps+Qs+IAs ≈ LEs+Ps+Qs
林木层的能量平衡方程：BD=LED+PD+QD+IAD
B0 LED PD
林
冠
森
BD
QD
IAD
作 用
林
层
作
用 层
Bs
地球气候系统能量收支平衡
地球气候系统能量收支平衡地球气候系统能量收支平衡地球气候系统能量收支平衡是指地球上能量的输入和输出之间的平衡。
这个平衡对于地球的气候和生态系统的稳定起着至关重要的作用。
地球气候系统主要接收来自太阳的能量。
太阳辐射的能量以电磁波的形式通过太空传递到地球上。
其中大部分能量以可见光的形式照射到地球表面，被陆地、海洋和大气层吸收。
地球上的植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，进而支持整个生态系统的运转。
另外，地球上的陆地和海洋还吸收和储存了大量的太阳能量。
然而，地球也向宇宙传递能量。
这主要通过地球的辐射来实现。
地球吸收太阳辐射后，会以辐射的形式向外界释放热量。
地球表面的辐射主要是以红外线的形式释放，一部分由大气层吸收，一部分则逃逸到太空中。
地球气候系统能量的输入和输出需要保持平衡，否则会对地球的气候产生重大影响。
如果输入的能量多于输出的能量，地球会变热，导致全球气温上升。
这就是我们所说的全球变暖。
全球变暖会引发一系列问题，如冰川融化、海平面上升、极端天气事件增多等。
相反，如果输出的能量多于输入的能量，地球会变冷，导致全球气温下降。
这种情况下，地球可能会进入一个寒冷的气候阶段，也就是我们所说的冰河时期。
为了维持地球气候系统能量的平衡，我们需要注意能源的使用和保护。
通过减少化石燃料的使用，转向可再生能源，如太阳能和风能，可以减少温室气体的排放，降低全球变暖的风险。
此外，保护森林和海洋也能够帮助吸收和储存更多的能量，维持地球气候系统的平衡。
总而言之，地球气候系统能量收支平衡是地球气候稳定的基础。
只有保持能量的平衡，我们才能够维持一个适宜的气候环境，保护地球的生态系统和人类的生存。
因此，我们每个人都应该意识到能源的重要性，采取行动减少能源消耗，保护我们共同的家园。
大气辐射和能量平衡探究地球的能量收支
大气辐射和能量平衡探究地球的能量收支地球的能量收支是指地球表面和大气层之间的能量交换过程。
这个过程决定了地球的气候和天气现象。
在地球的能量收支中，大气辐射和能量平衡起着至关重要的作用。
一、大气辐射大气辐射是指太阳辐射和地球辐射穿过大气层和大气层内的过程。
太阳辐射主要包括可见光、紫外线和红外线。
地球辐射则主要是红外线。
大气辐射过程可分为反射、散射、吸收和衰减等多个环节。
1. 反射太阳辐射进入大气层后会被云、气溶胶粒子等反射回太空，这部分辐射被称为反射辐射。
反射辐射占总太阳辐射的约30%。
2. 散射大气层中的气溶胶粒子对太阳辐射进行散射，使得辐射在大气层中的传播方向随机分布。
散射过程会使得大气层中的部分能量转移到其他方向，从而降低传递到地表的太阳辐射总量。
3. 吸收和衰减大气层中的气体和云层对太阳辐射起着吸收和衰减的作用。
其中，大气层中的臭氧层对紫外线有吸收作用，水蒸气和二氧化碳等温室气体对红外线有吸收作用。
这些吸收作用会使得一部分太阳辐射能量转化为地球辐射。
二、能量平衡能量平衡是指地球表面和大气层之间的能量交换达到动态平衡的状态。
能量平衡的主要方式是辐射和热传导。
1. 辐射地球的辐射主要包括向外的地球辐射和向地表的大气辐射。
地球辐射主要是由地表向大气层和太空传播的红外线辐射。
大气辐射包括太阳辐射在大气层中的吸收和重新辐射的红外线辐射。
2. 热传导热传导是指通过分子之间的碰撞传递热量的过程。
在地球的能量平衡中，地表和大气层之间通过热传导进行能量交换。
地表的热传导主要表现为向上传递热量，而大气层则向地表传递相应的热量。
三、地球的能量收支地球的能量收支可以通过计算各种辐射的能量通量得到。
太阳辐射通量是指太阳辐射进入地球表面的能量流量，而地球辐射通量则是指地球辐射离开地球表面的能量流量。
1. 太阳辐射通量太阳辐射通量主要受到地球和太阳之间的距离、大气层中的散射和吸收等因素的影响。
通过对太阳辐射通量的观测和计算，可以得出太阳辐射在地球表面的总量。
大气中的辐射平衡分析热辐射和能量平衡的变化
大气中的辐射平衡分析热辐射和能量平衡的变化大气中的辐射平衡是指地球大气层内各种能量之间的相互转换和平衡。
其中，热辐射和能量平衡是影响大气辐射平衡的两个重要因素。
本文将从这两个方面对大气中的辐射平衡进行分析。
一、热辐射对大气辐射平衡的影响热辐射是指物体由于其分子振动、转动和电子跃迁等过程所发出的电磁辐射。
在大气层中，太阳辐射通过大气的吸收和散射，一部分到达地面，一部分被大气吸收和反射。
而地面受到太阳辐射的加热，会产生热辐射向大气层释放能量。
大气中的水蒸气、气溶胶和云等物质是影响热辐射传播和吸收的重要因素。
水蒸气是大气中的主要温室气体，它吸收地表的热辐射，产生相应的热效应。
气溶胶是大气中的微小颗粒，能够吸收和散射太阳辐射和地表辐射，对热辐射平衡产生复杂的影响。
云是大气中形成的液态水或冰晶的聚集体，能够反射和吸收大气中的辐射。
二、能量平衡对大气辐射平衡的变化能量平衡是指大气层内各种能量输入和输出之间的平衡状态。
在能量平衡中，太阳辐射是主要的能量输入源，地表和大气中的辐射是能量的输出。
根据地表和大气层的吸收、散射和反射等过程，能量平衡会发生变化。
大气中的物理过程包括辐射、传导和对流。
辐射是通过电磁波进行能量传递的过程，传导是通过物体内部分子的热运动实现能量传递的过程，而对流是通过气体的垂直运动实现能量传递的过程。
这些物理过程的相互作用导致能量平衡的变化。
大气中的温度分布和气候变化是能量平衡的重要指标。
温度分布的不均匀性使得能量在地球大气中的传递和储存变得复杂。
气候变化和人类活动对能量平衡也产生了重要影响，如温室效应导致地球整体能量平衡失衡。
综上所述，大气中的辐射平衡受到热辐射和能量平衡的影响。
热辐射通过太阳辐射和地表辐射的相互作用对大气产生热效应。
能量平衡则涉及大气中的物理过程和温度分布，受到气候变化和人类活动的影响。
深入研究和理解大气中的辐射平衡，对于探索地球气候变化和能源利用具有重要意义。
自然地理学课件与复习资料第13章四大圈层相互作用
（4）水的溶解能力
CO2的含量。 水中的CO2浓度越大，水的溶蚀力越强；
地下CO2分压一般比地上的高，水中溶解 的CO2更多，水的溶蚀能力更强。
喀斯特作用的化学过程
CO2 + H2O ⇋ H2CO3 ⇋ H+ + H CO¯3 喀斯特作用的化学过程
CaCO3 + CO2 + H2O ⇋ Ca(HCO3)2 ⇋ CaCO3 ↓ + CO2 ↑ + H2O
峰林
广西——翠屏
峰林
孤峰是岩溶平原和溶蚀谷地上面的孤立山峰。相 对高度数十米以上，是地壳相对稳定，喀斯特发 育到后期，峰林被分割而成。
孤峰（油菜田壮观景象似金色海洋）
峰丛与峰林
峰林、孤峰、岩溶平原
孤峰
峰丛、峰林与孤峰是喀斯特发育不同阶段的产物， 分布在不同的地段。通常： 峰丛：位于山地的中心部分 峰林：位于山地的边缘 孤峰：则位于比较大的溶蚀谷地中和喀斯特平原上。
峰 丛
洼地
溶蚀谷底
泉
峰林
平原
河
孤峰
喀斯特丘陵
由喀斯特作用形成的起伏不大的石灰岩丘 陵。其相对高差通常在100-150米左右， 坡度没有峰林陡，小于45度，已不具备峰 林形态。
喀斯特丘陵与喀斯特平原
喀斯特漏斗
是地面上的一种口 大底小的圆形碗碟 状或倒锥状的洼地， 由地表水的溶蚀和 冲刷并伴随塌陷作 用形成的，主要分 布在喀斯特化的高 原面上。
有机质的作用
1. 含有丰富的营养物质 2. 代换能力，保持土壤养分 3. 土壤有机酸氨基酸是络合物，提高无机盐溶解
性 4. 活化微量元素 5. 两性胶体，缓冲作用 6. 胶结剂，形成成良好的结构 7. 色暗，吸热
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。
大气辐射传输与能量平衡
大气辐射传输与能量平衡大气辐射传输和能量平衡是地球气候系统中的重要组成部分，它们对大气、海洋和陆地的热力平衡起着至关重要的作用。
本文将从辐射传输的基本原理开始，逐步探讨大气辐射传输与能量平衡的关系。
1. 大气辐射传输的基本原理大气辐射传输是指太阳辐射穿过大气层并到达地球表面的过程，以及地球表面反射、散射和向大气层发出的辐射传播的过程。
在这个过程中，太阳辐射经过大气层时会被散射、吸收和反射，地球表面则会反射、辐射和传导能量。
大气辐射传输的理论基础主要建立在辐射传输方程上，该方程描述了辐射传输过程中能量的变化。
2. 大气辐射传输与能量平衡的关系大气辐射传输的特点决定了能量平衡在地球气候系统中的重要性。
通过大气辐射传输，太阳能量从太阳辐射源传至地球，其中一部分被大气层吸收，一部分被散射和反射，最后到达地球表面。
地球表面吸收来自太阳辐射的能量，然后通过辐射、传导和对流的方式向大气层释放能量。
大气辐射传输和能量平衡之间的关系在维持地球气候系统的热力平衡方面起着至关重要的作用。
3. 大气辐射传输的影响因素大气辐射传输受多种因素影响，包括大气成分、云层、大气湍流等。
大气成分（如水蒸气、二氧化碳、氧气等）对辐射传输的影响主要体现在吸收和散射方面。
云层对辐射传输有较强的遮挡作用，既会散射太阳辐射，还会吸收和反射来自地面的辐射。
大气湍流则通过对流和辐射的相互作用来影响辐射传输的过程。
了解这些影响因素对于研究大气辐射传输和能量平衡的机制至关重要。
4. 气候变化对大气辐射传输与能量平衡的影响气候变化引起的温度变化和大气成分的变化对大气辐射传输和能量平衡产生了重要影响。
温度的升高会导致大气层的膨胀，从而改变大气的透明度和散射特性。
此外，由人类活动引起的增加的温室气体排放导致大气中温室效应的增强，加剧了大气辐射传输和能量平衡的变化。
因此，理解气候变化对大气辐射传输与能量平衡的影响对于应对气候变化具有重要意义。
总结：大气辐射传输与能量平衡是地球气候系统中的重要组成部分，对维持地球的热力平衡起着至关重要的作用。
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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地球波大气辐系统射能量基平衡本上相等。
地球大气系统能量平衡
辐射源
过渡带
地球大气系统能量平衡
辐射汇
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。
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。
地球大气系统能量平衡
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
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：Bs H s LA Cv CA C0 年平均：Bs L(E r) CA C0 陆地：Bs L(E r) CA
全球长期平均：Bs 0
地球大气系统能量平衡
3.2 辐射平衡变化规律
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。
B: 正值表示地面是热源； 负值表示地面是热汇（冷源）。
地球大气系统能量平衡
.大气辐射平衡BA：
BA q' u' G U
u 地表长波被大气吸收部分 ' (1 )U
F U U
B A 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F + 地面和大气层向宇宙空间逸出的长波 辐射净通量F。地球大气系统能量平衡
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， 地面地球射大气出系统辐能量射平衡减小。
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?
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）；
地球大气系统能量平衡
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 地球大气系统能量平衡
现代气候学原理
地球大气系统能量平衡
第三章 地球大气系统的能量平衡
主要内容
3.1 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
地球大气系统能量平衡
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：
BS' DGRs Rl U BQ(1A)F BF 夜间或冬季
地球大气系统能量平衡
图2、6 地气系统辐射平衡的平均经向分布
地球大气系统能量平衡 Vonder Hear, 1968 p158
地球大气系统能量平衡
那曲
夏季晴天辐射平衡各分量的平均日变化曲线
地球大气系统能量平衡
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 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）；
（-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，其地球辐大气系射统能净量平亏衡 损2512MJ.M-2
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 射年平均净亏地损球大大气系于统能北量平半衡 球（80W.m-2)。
• 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?。
地球大气系统能量平衡
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
地球大气系统能量平衡
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地的球大增气系大统能。量平衡
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；
图 不同纬度带辐射地球平大气系衡统能的量平年衡 变化
。地---气系统辐射平衡Bs：
Bs Q(1A)q' F Bs Qs(1As)Fs
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，
Bs
Ss 4
(1
As )
Fs
Bs 0
Ss 4
(1
)
Fs
地球大气系统能量平衡
二、热量平衡方程
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
B P LE H C0 陆地表面：B P L E H
年平均：B P L E 沙漠地区：B P 海洋表面：B P L E C 0
大气: B A H A C A L r P 年平均: B A C A L r P 地气系统: B s H L ( E 地球s大气系统能量平衡 r ) C A C 0