《大气中的辐射》课件

大气中的辐射地球大气层中存在着复杂的辐射过程包括来自太阳的短波辐射、地球表面发出,的长波辐射以及大气层内部的辐射平衡这些辐射过程对地球的能量平衡和气候系统产生重要影响什么是辐射定义类型特性辐射是指一种以电磁波或粒子常见的辐射形式有:热辐射、辐射具有能量传输和影响物质形式传播的能量流它可以经可见光辐射、紫外线辐射、X性质的特点,在日常生活和科过真空或介质传播到远处射线和γ射线等电磁辐射,以及学研究中广泛应用中子、质子等粒子辐射太阳辐射太阳的能量源太阳黑子与辐射变化电磁辐射的光谱太阳是一颗恒星,通过核聚变反应释放出大太阳黑子的出现会导致太阳辐射强度的周期太阳辐射包括各种波长的电磁辐射,从短波量的辐射能这种辐射能以各种形式传播至性变化这种变化会影响地球的气候和天气紫外线到长波红外线覆盖了人类感知的大,,,地球部分范围可见光和红外辐射可见光红外辐射12可见光是人眼能够感知的电磁红外辐射的波长范围在700纳辐射其波长范围在米至毫米之间虽然人眼无法,400-7001,纳米之间这些辐射为我们提直接感知,但它会产生热量,在供了丰富多彩的视觉世界日常生活中广泛应用光谱应用3可见光和红外辐射在科学研究、医疗诊断、通讯传输等领域都有重要应用是我们认识和利用大自然的重要工具,紫外线辐射太阳光的一种对皮肤有影响可能有害紫外线辐射是太阳光谱中的一种电磁辐射,适量的紫外线辐射有利于皮肤合成维生素紫外线辐射具有一定的穿透性,过度暴露会其波长范围在到之间但过量接触会导致皮肤晒伤和皮肤癌风对眼睛和皮肤造成伤害还可能影响免疫系280nm400nm D,,险增加统辐射的吸收和反射吸收1物体表面吸收入射辐射能量反射2物体表面反射部分入射辐射吸收系数3决定吸收效率的参数辐射能量进入物体表面时会被部分吸收而增加物体内部能量剩余部分则被反射而离开吸收系数是衡量物体吸收辐射能力的重要参数不,,,同物质的吸收系数各不相同合理利用物体的辐射吸收和反射特性对于热工过程的控制至关重要,温室效应气体吸收热量温度升高影响主要温室气体温室气体可以吸收地球辐射出的热量,气温上升会引起极端天气事件频发、冰主要包括二氧化碳、甲烷、一氧化二氮阻挡热量向外辐射造成热量在大气中川融化、海平面上升等严重威胁生态等这些气体在大气层中不断累积加剧,,,,积累,导致整体气温上升环境和人类生存温室效应温室气体什么是温室气体？温室气体的主要来源12温室气体是指能够吸收和散发人类活动,如化石燃料燃烧、农热量的气体主要包括二氧化碳业生产、工业制造等是温室气,,、甲烷、一氧化二氮等它们体排放的主要来源它们会导能够阻挡地球表面热量的逸散,致大气中温室气体浓度急剧上从而导致温室效应升温室气体的影响3温室气体导致地球温度不断上升引发气候异常影响生态环境和人类生,,存因此减少温室气体排放成为全球性的重要议题,水蒸气水蒸气是大气中的一种重要成分它是水分子在大气中处于气态的形式是水循,环的一部分水蒸气来自地表的蒸发和植物的蒸腾作用并通过冷凝形成云雾和,降水水蒸气在大气中的含量受温度和压力的影响在不同地区和时间存在较大变化,水蒸气是一种重要的温室气体在温室效应中起着重要作用此外水蒸气还与云,,层形成、风系运转、能量传递等过程密切相关对全球气候有重要影响,二氧化碳二氧化碳是一种无色无味的气体,是温室效应的主要推动因素之一它在大气中的浓度持续增加,是现代工业活动和人类活动的直接产物

0.04%$50B大气中含量经济损失地球大气中二氧化碳的含量约为

0.04%二氧化碳排放导致的气候变化每年给全球经济造成约50亿美元的损失

6.5T

1.5°C年排放量升温目标2022年全球二氧化碳排放量达到

6.5万亿吨为阻止全球气温升高超过

1.5摄氏度,二氧化碳排放必须大幅削减甲烷和一氧化二氮甲烷CH4是地球上主要温室气体之一主要来源于农业活动、垃圾填埋场和天然气开采对气候变化影响较大,具有强烈的温室效应一氧化二氮也是一种温室气体主要来源于化N2O,肥使用和工业生产虽然浓度较低但其温室效应是二氧化碳的几百,倍对臭氧层也有一定破坏作用臭氧层什么是臭氧层臭氧层的作用臭氧层是位于地球上层大气层中臭氧层可以吸收太阳发射的大部的一层富含臭氧气体的区域能够分有害的紫外线减少这些辐射对,,吸收有害的紫外线辐射,保护地球人类、动物和植物的伤害上的生命臭氧层耗损问题由于一些人为排放的化学物质如氯氟碳化物对臭氧层造成了严重的损害,,,导致臭氧层出现空洞臭氧层的作用过滤有害紫外线维护气候平衡支持生命活动促进光合作用臭氧层位于大气层中上部,能臭氧层的存在对维护地球的热过多的紫外线辐射会破坏生物合适的紫外线辐射水平可以促够有效吸收来自太阳的有害紫量和气候平衡至关重要,是维体内的DNA结构,危及各类进植物的光合作用,是维持地外线辐射,保护地球上的生物持生态系统稳定的关键因素之生物的生存,臭氧层的保护作球生态系统健康的重要要素免受伤害一用是生命存续的基础臭氧层耗损问题持续的耗损紫外线增强生态系统受损自20世纪70年代以来,人类排放的含氯和含臭氧层的减薄导致更多有害的紫外线透射到臭氧层的耗损还会影响地球上的生态系统,溴化合物不断破坏着保护地球的臭氧层这地球表面,增加了人类皮肤癌等疾病的发病导致海洋生物、植被和农作物受损种耗损呈现逐年加重的趋势率臭氧层破坏的原因化学品排放自然因素人类活动工厂和产品中使用的一些化学品如氟氯烃极端天气事件如火山爆发和太阳黑子活动汽车和工厂等人类活动排放的废气包括一,,,和溴化物,会对臭氧层产生破坏性影响这也会导致臭氧层受损这些自然现象会使臭氧化氮、二氧化碳等,也会间接加速臭氧层些化学品释放到大气中会分解臭氧分子氧层变薄,让有害的紫外线辐射穿透到地面的破坏这些污染物会引发化学反应,破坏臭氧分子臭氧层保护措施国际公约回收利用《蒙特利尔议定书》等国际公约制定大力推广臭氧消耗品的回收和再利用,了严格的规管措施,禁止使用破坏臭氧减少新化学品的生产和使用层的化学品公众教育技术创新加强对公众的环境教育提高人们保护鼓励研发替代品技术研制更环保、更,,臭氧层的意识和参与度有效的新材料和新工艺辐射对人体的影响紫外线辐射X射线和γ射线红外辐射辐射防护紫外线辐射会增加皮肤癌和白高能量的X射线和γ射线会破红外辐射会使皮肤发热,长期佩戴防护服、限制接触时间和内障的风险长期暴露在紫外坏人体细胞的DNA,导致皮肤暴露还可能引起皮肤灼伤和白设置屏障等措施有助于降低辐线下还会导致皮肤老化和过敏烧伤、白血病和其他癌症内障射的伤害紫外线辐射紫外线的种类紫外线的生物效应12紫外线分为UVA、UVB和适量的紫外线照射可以促进体三种其中和属内维生素的合成但长期大量UVC,UVB UVCD,于短波紫外线,具有较强的生物暴露在紫外线下会导致皮肤晒效应伤、皮肤癌等问题紫外线对眼睛的影响防护措施34过度暴露在紫外线下会损伤角外出时可佩戴遮阳帽、太阳镜,膜和水晶体引起眼睛灼痛、红以及涂搽防晒霜等减少紫外线,,肿等症状对皮肤和眼睛的伤害红外辐射波长范围主要来源红外辐射的波长范围从约700纳红外辐射主要来自地球表面、大米至毫米介于可见光和微波之间气层和其他热源如火焰和发热设1,,备应用领域红外辐射广泛应用于热成像、远程感应、夜视设备和非接触式温度测量等领域辐射防护个人防护装备屏蔽材料辐射监测穿戴专业的防护服装可有效阻挡辐射,减少铅、钨、混凝土等材料可以吸收和阻挡辐射使用专业的辐射监测仪器随时监测辐射水平人体直接接触包括防护衣、手套、口罩等,在辐射源周围搭建屏蔽设施很重要,及时发现和控制辐射掌握辐射信息很关键太阳能利用太阳能的特点太阳能的应用领域12太阳能是一种可再生的清洁能太阳能可用于发电、供暖制冷源无污染且取之不尽用之不竭、农业种植等多个领域应用广,,泛太阳能发电的优势太阳能在中国的发展34太阳能发电无需燃料,操作简单中国已成为全球最大的太阳能可降低能源成本和减少碳排放发电国正在大力推广太阳能利,,用太阳能电池工作原理材料选择太阳能电池利用光伏效应将太阳常见材料包括单晶硅、多晶硅和能转化为电能通过半导体材料吸薄膜太阳能电池各有优缺点,,收太阳光并产生电流应用范围太阳能电池广泛应用于居民用电、工业发电、交通工具等领域为清洁能源,提供解决方案太阳能电池发电原理光电效应1当阳光照射到太阳能电池表面时光子会激发电池内部的电子,,产生电子空穴对-电场分离2电池内部的结会形成稳定的电场将电子空穴对分离开来P-N,-电流产生3分离的电子和空穴在电场的驱动下在电路中产生电流从而产生,电能太阳能电池产品应用家用应用工业应用远程应用交通应用太阳能电池广泛应用于家用电器如屋顶发电系统、太阳能,太阳能电池也可应用于工厂、对于偏远地区或交通不便的地电动车、电瓶车等新能源交通路灯、庭院照明灯等为家庭,公共场所、机场等大规模能源方,太阳能电池提供了独立、工具普及太阳能电池为其提,提供清洁、可再生的绿色能源需求发挥其无污染、可靠性分散式的电力供给满足通讯,,供环保、可再生的电力来源高的优势基站、应急照明等需求太阳能发电的优势环境友好资源无限维护成本低太阳能发电过程中不会产生任何有害排放太阳能源源不断相比化石能源的有限性太太阳能发电系统无需频繁维护运营和维护,,,,对环境无污染是一种清洁的可再生能源阳能供应是永续的具有良好的可持续性成本较低可以大幅降低电力成本,,,太阳能发电的局限性成本较高太阳能电池和相关设备的制造成本较高限制了太阳能发电的普及,受天气影响太阳能发电严重依赖气候条件阴天时无法发电这降低了其稳定性,,电力存储困难太阳能电力无法连续稳定供给需要复杂的储能系统来满足电网需求,未来太阳能发电发展趋势技术进步1太阳能电池效率不断提高成本下降2制造和安装成本将大幅降低应用扩展3应用领域从建筑到交通不断拓展政策支持4政府出台更多鼓励政策随着技术的不断进步太阳能电池效率逐步提高制造和安装成本也将大幅下降同时太阳能应用的领域从建筑、交通等不断拓展加上政府出台更,,,多支持政策未来太阳能发电将进入快速发展期成为能源结构转型的主导力量之一,,结论与讨论总结影响分析应用展望讨论本课程对大气中的辐射现象进我们还学习了辐射对环境和人最后,我们探讨了太阳能利用通过本课程的学习,我们对大行了全面的探讨和分析我们体的影响,包括温室效应、臭的前景,包括太阳能电池的发气中的辐射有了更深入的理解了解了什么是辐射,太阳辐射氧层问题、以及辐射对健康的电原理和应用这为未来可持未来我们还需要进一步研究的特点,以及可见光、红外和危害这对我们认识和应对气续能源发展提供了新的思路和如何更好地利用和保护这一宝紫外线等不同类型的辐射候变化具有重要意义技术支持贵资源。