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辐射平衡

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  一个物体或系统的辐射能量收支相等时的状况。辐射能量收入和支出的差值称为辐射差额。当收入大于支出时,差额为正,即有净辐射;当收入小于支出时,差额为负。在气候学中,辐射差额指地球表面、大气或地- 气系统辐射能量收入与支出的差额。它是气候形成的重要因子之一。
  地球表面辐射差额Qd为地面吸收的短波太阳辐射和放瞅的长波有效辐射Qe之差,即
Qd=(Qi+QS)(1-α)-Qe

式中QiQS分别为到达地面的太阳直接辐射和散射辐射;α为地面反射率。 地面长波有效辐射等于地面放出的长波辐射与大气向地面的长波辐射之间的差额。
  地-气系统的辐射差额 QdS指以地面为下底、以大气顶为上底的整个铅直气柱内接收到的短波太阳辐射与大气上界向太空放出的长波辐射之差,即
  
QdS=Q0(1-α S)-Qf

式中Qo为到达大气上界的太阳辐射量;α S为地-气系统反射率;Qf为大气上界向太空放出的长波射辐射。
  地-气系统的辐射差额减去地球表面的辐射差额即为大气圈的辐射差额。
  由于在任何纬度上,地球表面的辐射差额均大于地-气系统的辐射差额,所以在任何纬度上的大气辐射差额都是负值,而且不同纬度上辐射差额的变化是比较小的。就全球范围而言,长年平均状况的辐射是近似平衡的,大气系统的辐射差额为负,地面辐射差额为正,地面通过潜热和感热通量向大气输送热量,以达到大气系统的热量平衡
  地-气系统的辐射差额随纬度增加而减少,逐渐由正值变成负值,正负值转换的纬度又因季节而向北或南位移。总的来说,低纬度地区地-气系统有热量盈余,高纬度地区地-气系统有热量亏损。这个特征掘定了地球上温度分布的基本形势,在大气环流和不同下垫面(海陆分布、地势起伏、地面性状等)的作用下形成地球上复杂多样的气候。

 

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