大气对长波辐射的吸收

大气对长波辐射的吸收

2017-01-03 作者: xuzhiping 浏览: 9345 次

摘要: 大气对长波辐射的吸收非常强烈,大气中对长波辐射的吸收起重要作用的成分有水汽、液态 水、二氧化碳和臭氧等。它们对长波辐射的吸收同样具有选择性。 1.水汽和液态水 水汽对长波辐射的吸收最为显著,除8~12 μm波段的辐射外,其他波段都能吸收,并以6附近和24以上波...

大气对长波辐射的吸收非常强烈,大气中对长波辐射的吸收起重要作用的成分有水汽、液态 水、二氧化碳和臭氧等。它们对长波辐射的吸收同样具有选择性。

1.水汽和液态水

水汽对长波辐射的吸收最为显著,除8~12 μm波段的辐射外,其他波段都能吸收,并以6附近和24以上波段的吸收能力量强。按基尔霍夫定律,水汽的长波辐射能力也强,因而干燥地区夜间降温剧烈,而湿润地区由于地面的夜间能接收较多的大气辐射而使降温和缓。 液态水对长波辐射的吸收与水汽相仿,只是作用更强一些。例如0.1mm的薄层水可以吸收长波辐射的90%,因此厚度大的云层表面可当作黑体表面,能完全吸收地面辐射,同时又以接近黑体的辐射能力向上和向下发射长波辐射。

2.二氧化碳

二氧化碳有两个吸收带,中心分别位于4.3 pm和14.7111。第一个吸收带位于温度为 200~300 K绝对黑体的发射能量曲线的末端,其作用不大,第二个吸收带从12.9~17.1pm,对吸收长波辐射有重要意义。

3.臭氧

臭氧在9~10之间有一个狭窄的强吸收带。下图描绘了整个大气对长波辐射的发射与透射光谱。由图看出,大气在整个长波段,除8~12μm—段外,其余的透射率近于零,即在8~12处吸收率最小,透明度最大,称为“大气窗口”(atmosphericwindows)。这个波段的辐射,正好位于地面辐射能力最强处,所以地面辐射有20%的能量透过这一窗口射向宇宙空间。

据计算,如果没有大气,近地面层的平均温度为-23°C,但实际上近地面层的平均温度是15°C,也就是说大气的存在使近地面的温度提高了38°C,大气逆辐射的这一种保温作用称为大气的“保温效应”。

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