气象学试题2

第二章辐射一、名词解释题： 1. 辐射：物体以发射电磁波或粒子的形成向外放射能量的方式。

由辐射所传输的能量称为辐射能，有时把辐射能也简称为辐射。

2. 太阳高度角：太阳光线与地平面的夹角。

是决定地面太阳辐射通量密度的重要因素。

在一天中，太阳高度角在日出日落时为0，正午时达最大值。

3. 太阳方位角：太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角。

以正南为0，从正南顺时钟向变化为正，逆时针向变化为负，如正东方为－90°，正西方为90°。

4. 可照时间：从日出到日落之间的时间。

5. 光照时间：可照时间与因大气散射作用而产生的曙暮光照射的时间之和。

6. 太阳常数：当地球距太阳为日地平均距离时，大气上界垂直于太阳光线平面上的太阳辐射能通量密度。

其值为1367瓦/米2 。

7. 大气质量数：太阳辐射在大气中通过的路径长度与大气铅直厚度的比值。

8. 直接辐射：以平行光线的形式直接投射到地面上的太阳辐射。

9. 总辐射：太阳直接辐射和散射辐射之和。

10. 光合有效辐射：绿色植物进行光合作用时，能被叶绿素吸收并参与光化学反应的太阳辐射光谱成分。

11. 大气逆辐射：大气每时每刻都在向各个方向放射长波辐射，投向地面的大气辐射，称为大气逆辐射。

12 . 地面有效辐射：地面辐射与地面吸收的大气逆辐射之差，即地面净损失的长波辐射。

13. 地面辐射差额：某时段内，地面吸收的总辐射与放出的有效辐射之差。

二、填空题： 1. 常用的辐射通量密度的单位是(1) 。

2. 不透明物体的吸收率与反射率之和为(2) 。

3. 对任何波长的辐射，吸收率都是1的物体称为(3) 。

4. 当绝对温度升高一倍时，绝对黑体的总辐射能力将增大(4) 倍。

5. 如果把太阳和地面都视为黑体，太阳表面绝对温度为6000K，地面温度为300K，则太阳表面的辐射通量密度是地表面的(5) 倍。

6. 绝对黑体温度升高一倍时，其辐射能力最大值所对应的波长就变为原来的(6) 。

7. 太阳赤纬在春秋分时为(7) ，冬至时为(8) 。

8. 上午8时的时角为(9) ，下午15时的时角为(10) 。

9. 武汉(30°N)在夏至、冬至和春秋分正午时的太阳高度角分别为(11) ，(12) 和(13) 。

10. 冬半年，在北半球随纬度的升高，正午的太阳高度角(14) 。

11. 湖北省在立夏日太阳升起的方位是(15) 。

12. 在六月份，北京的可照时间比武汉的(16) 。

13. 在太阳直射北纬10°时，北半球纬度高于(17) 的北极地区就出现极昼。

14. 由冬至到夏至，北半球可照时间逐渐(18) 。

15. 光照时间延长，短日照植物的发育速度就会(19) 。

16. 在干洁大气中，波长较短的辐射传播的距离比波长较长的辐射传播距离(20) 。

17. 随着太阳高度的降低，太阳直接辐射中长波光的比(21) 。

18. 地面温度越高，地面向外辐射的能量越(22) 。

19. 地面有效辐射随空气湿度的增大而(23) ，随地面与空气温度之差的增大而(24) ，随风速的增大而(25) 。

20. 地面吸收的太阳总辐射与地面有效辐射之差称为(26) 。

答案：(1)瓦.米－2；(2)1；(3)绝对黑体；(4)15；(5)160000；(6)二分之一；(7)0°；(8)－23°27'；(9)－60°；(10)45°；(11)83°27'；(12)36°33'；(13)60°；(14)减小；(15)东偏北；(16)长；(17)80°；(18)延长；(19)减慢；(20)短；(21)增加；(22)多；(23)减小；(24)增大；(25)减小；(26) 地面辐射差额。

三、选择题：(说明：在四个答案中，只能选一个正确答案填入空格内。

)1. 短日照植物南种北引，生育期将________。

A. 延长；B.缩短；C. 不变；D.可能延长也可能缩短。

2. 晴朗的天空呈蓝色，是由于大气对太阳辐射中蓝紫色光________较多的结果。

A. 吸收；B. 散射；C. 反射；D.透射。

3. 对光合作用有效的辐射包含在________中。

A. 红外线；B. 紫外线；C. 可见光；D. 长波辐射。

4. 在大气中放射辐射能力最强的物质是________。

A. 氧；B. 臭氧；C. 氮；D. 水汽、水滴和二氧化碳。

5. 当地面有效辐射增大时，夜间地面降温速度将____。

A. 加快；B. 减慢；C. 不变；D. 取决于气温。

答案：1. A； 2. B； 3. C； 4. D；5. A。

四、判断题：1. 对绝对黑体，当温度升高时，辐射能力最大值所对应的波长将向长波方向移动。

2. 在南北回归线之间的地区，一年有两次地理纬度等于太阳赤纬。

3. 时角表示太阳的方位,太阳在正西方时,时角为90°。

4. 北半球某一纬度出现极昼时，南半球同样的纬度上必然出现极夜。

5. 白天气温升高主要是因为空气吸收太阳辐射的缘故。

6. 光合有效辐射只是生理辐射的一部分。

7. 太阳直接辐射、散射辐射和大气逆辐射之和称为总辐射。

8. 地面辐射和大气辐射均为长波辐射。

9. 对太阳辐射吸收得很少的气体，对地面辐射也必然很少吸收。

10. 北半球热带地区辐射差额昼夜均为正值，所以气温较高。

答案：1. 错；2. 对；3. 错；4. 对；5. 错；6. 对；7. 错；8. 对；9.错；10. 错。

五、计算题1. 任意时刻太阳高度角的计算根据公式Sinh＝sinφsinδ＋cosφcosδcosω大致分三步进行：(1) 计算时角ω，以正午时为0°，上午为负，下午为正，每小时15°；如以"度"为单位，其计算式是ω＝(t－12)×15°其中t为以小时为单位的时间；如以"弧度"为单位，则ω＝(t－12)×2π/24建议计算时以角度为单位。

(2) 计算sinh值(所需的δ值可从教材附表3中查到，考试时一般作为已知条件给出)。

(3) 求反正弦函数值h，即为所求太阳高度角。

例：计算武汉(30°N)在冬至日上午10时的太阳高度角。

解：上午10时：ω＝(t－12)×15°＝(10－12)×15°＝－30°冬至日：δ=－23°27' 武汉纬度：φ=30°∴sinh = sin30°sin(－23°27')＋cos30°cos(－23°27')cos(－30°)=0.48908h=29°17'2. 正午太阳高度角的计算根据公式：h=90°－φ＋δ进行计算；特别应注意当计算结果h>90°时，应取补角(即用180°－h作为太阳高度角)。

也可根据h=90°－|φ－δ|进行计算，就不需考虑取补角的问题(建议用后一公式计算)。

还应注意对南半球任何地区，φ应取负值；在北半球为冬半年(秋分至春分)时，δ也取负值。

例计算当太阳直射20°S时(约11月25日)在40°S的正午太阳高度角。

解：已知φ= －40°(在南半球) δ=－20°∴h=90°－(－40°)+(－20°)=110°计算结果大于90°，故取补角，太阳高度角为：h=180°－110°=70°也可用上述后一公式直接得h=90°－|φ－δ| = 90°－|－40°－(－20°)|=70°3. 计算可照时间大致分三步：(1) 根据公式：cosω0 = －tgφtgδ计算cosω0 的值。

(2) 计算反余弦函数值ω0 ，得日出时角为－ω0 ，日落时角为+ω0(3) 计算可照时间2ω0 /15°(其中ω0 必须以角度为单位)。

例计算11月25日武汉的可照时间。

解：由附表3可查得δ=－20°，武汉纬度φ=30°cosω0 =－tgφtgδ=－tg30°tg(－20°)=0.210138ω0 =77.87°即：日出时角为－77.87°(相当于真太阳时6时49分)，日落时角为77.87°(相当于真太阳时17时11分)。

∴可照时间=2ω0/15°=2×77.87°/15°=10.38小时4. 计算水平面上的太阳直接辐射通量密度根据公式：Rsb=Rsc×a×m ×sinh大致分三步进行计算：(1) 计算太阳高度角的正弦sinh (参看第1，2两部分)。

(2) 计算大气质量数，一般用公式m=1/sinh(3) 计算Rsb例 1 计算北京(取φ=40°N)冬至日上午10时水平面上的太阳直接辐射通量密度(设Rsc=1367瓦/米-2 ，a=0.8)。

解：已知φ=40°,δ=－23°27'(冬至日)，ω=－30°sinh=sin40°sin(－23°27') + cos40°cos(－23°27') cos(－30°)=0.352825m=1/sinh=1/0.352825=2.8343∴Rsb=Rsc×a×m×sinh=1367×0.82.8343×0.352825=256.25 (瓦/米2 )例2 计算武汉(φ为30°N)在夏至日正午时的太阳直接辐射通量密度(已知a=0.8)。

解：已知φ=30°，δ=23°27'，正午太阳高度角为h=90°－φ－δ=90°－30°－23°27'=83°27'm=1/sinh=1.00657Rsb=Rsc×a×m×sinh=1367×0.8×1.00657 ×sin83°27'=1084.87 (瓦/米-2)例3 当太阳直射南半球纬度18°时，试求我国纬度42°处地面上正午时的直接辐射通量密度(已知大气透明系数为0.7，太阳常数为1367瓦?米-2)。

解：已知φ=42°δ=－18°a=0.7正午时：h=90°－φ+δ=90°－42°－18°=30°m=1/sinh=1/sin30°=2Rsb=Rsc×a×m×sinh=1367×(0.7) ×2 sin30°=334.9 (瓦/米2 )5. 计算坡面的太阳直接辐射通量密度坡面上的直接辐射通量密度计算式为：Rsb坡=Rsc×a×m ×sinα其中α为太阳光线与坡面的夹角。