《气象学太阳辐射》课件

气象学太阳辐射太阳辐射是地球大气和地表能量的主要来源太阳辐射对地球气候系统至关重要，影响着温度、降水、风和云等气象要素课程导言

1.引言

2.学习目标12介绍太阳辐射在气象学中引导学生掌握太阳辐射的的重要性，以及它与我们基本概念，了解太阳辐射日常生活的关系的种类、特点、传播和测量

3.课程内容

4.课程安排34详细介绍太阳辐射的定义介绍课程的教学安排，包、特点、种类、传播过程括课时安排、学习内容、，以及对地球气候和生物作业要求等圈的影响太阳辐射的定义太阳辐射概述能量来源太阳辐射是指太阳以电磁波太阳辐射的能量来源于太阳形式向外释放的能量内部的核聚变反应，将氢原子核转化为氦原子核，并释放出巨大的能量辐射形式重要性太阳辐射包含多种波长的电太阳辐射是地球能量的主要磁波，包括可见光、红外线来源，对地球的气候、生态、紫外线等、生命活动等方面都起着至关重要的作用太阳辐射的特点能量丰富波长范围广强度变化大方向性明显太阳辐射包含大量能量，太阳辐射包含从短波紫外太阳辐射的强度受季节、太阳辐射来自太阳，方向是地球能量的主要来源，线到长波红外线的多种波纬度、时间、天气等因素性强，影响地球上各地的为地球上的生命提供能量长，其中可见光占绝大部影响，变化很大能量分配和气候变化分太阳辐射的种类直射辐射散射辐射反射辐射太阳光线直接照射到地球表面太阳光线被大气中的气体和尘埃散射太阳光线被地球表面反射回大气层到各个方向直射辐射太阳光线直接照射入射角到达地表时，太阳光线没有发生改变直射辐射指太阳光线直接照射到地表直射辐射的强度取决于太阳高度角和上的辐射能量大气透明度散射辐射大气分子散射气溶胶散射大气中的气体分子如氮气和大气中悬浮的微小颗粒，如氧气等，会将太阳辐射散射尘埃、水滴和冰晶等，会将到各个方向太阳辐射散射到各个方向瑞利散射米氏散射当太阳辐射波长比散射颗粒当太阳辐射波长与散射颗粒尺寸小时，就会发生瑞利散尺寸相近时，就会发生米氏射，导致天空呈现蓝色散射，导致云层呈现白色反射辐射

1.地表反射

2.反射率12地表反射是指太阳辐射照不同地表反射率不同，例射到地表后，被地表反射如，雪地反射率较高，而回大气层中的辐射森林反射率较低

3.反射辐射的影响3反射辐射会影响大气温度、云量、降水等气象要素太阳辐射的传播直射辐射传播1太阳光以直线形式到达地球表面，被称为直射辐射散射辐射传播2太阳光在穿过大气层时，与大气中的分子发生碰撞，改变传播方向，形成散射辐射反射辐射传播3太阳光到达地面后，被地面反射，形成反射辐射，部分返回大气层直射辐射的传播太阳辐射1来自太阳大气层2穿过大气层地球表面3到达地球表面能量4直接照射太阳辐射以直线形式传播，穿过大气层到达地球表面大气层会吸收部分辐射，但大部分能量会直接到达地面，称为直射辐射直射辐射是地球能量的主要来源，对地球气候和生命活动至关重要散射辐射的传播瑞利散射1波长小于气体分子尺度的散射米氏散射2波长与气体分子尺度相近的散射非选择性散射3所有波长的光都发生散射散射辐射是指太阳辐射在传播过程中，遇到大气中的气体分子、气溶胶粒子等物质，发生散射而改变传播方向散射辐射的传播方向与入射光的传播方向不同，而且不同方向上的散射强度也不同反射辐射的传播地表反射太阳辐射到达地球表面后，部分会被反射回大气层反射率取决于地表类型，例如雪地反射率高，森林反射率低大气散射被反射回大气层的辐射会被大气中的气体和尘埃粒子散射散射辐射可以再次到达地表，也可以被大气吸收云层反射云层也会反射太阳辐射，云层覆盖率和云层类型会影响反射辐射的强度影响太阳辐射传播的因素云量和云层大气成分地球表面性质云层可以阻挡部分太阳辐射，减少到大气中的气体，例如臭氧、二氧化碳不同地表对太阳辐射的反射率不同达地面的辐射量不同类型的云层对和水蒸气，会吸收部分太阳辐射，影例如，雪地反射率高，而森林反射率太阳辐射的吸收和反射作用不同响到达地面的辐射强度低，导致地表吸收的太阳辐射量不同大气成分氮气氧气氮气是大气中最主要的成分，约占空气体氧气是大气中第二丰富的成分，约占空气积的78%体积的21%二氧化碳臭氧二氧化碳在大气中含量较少，但对地球气臭氧层吸收紫外线辐射，保护地球生物免候变化具有重要影响受伤害大气温度温度的影响温度越高，大气对太阳辐射的吸收能力越强，导致大气吸收更多的太阳辐射能量，减少到达地面的辐射量反之，温度越低，大气吸收的太阳辐射能量越少，到达地面的辐射量增加影响因素不同高度的大气层温度也不同，例如对流层温度随着高度升高而下降，平流层温度随着高度升高而上升，这与大气层的成分、气压和太阳辐射强度有关大气湿度水汽含量影响辐射大气湿度是指空气中水汽含水汽能够吸收和散射太阳辐量的多少，通常用相对湿度射，影响地面接收到的辐射来表示能量云层形成空气中水汽达到饱和状态后，就会凝结成云，影响太阳辐射的通过云量和云层云量是指天空被云遮蔽的程度云层是指不同高度的云层，例如高层云、中层云和低层云影响辐射云层对太阳辐射有重要的影响，可以反射或吸收太阳辐射地球表面性质反照率颜色粗糙度湿度不同表面反照率不同例颜色影响吸收和反射深粗糙表面散射辐射多，光潮湿表面吸收辐射多，干如，雪地反照率高，吸收色表面吸收辐射多，浅色滑表面反射辐射多燥表面反射辐射多辐射少，沙漠反照率低，表面反射辐射多吸收辐射多太阳辐射的测量日照计太阳能辐射计热电偶辐射计日照计用于记录太阳辐射照射到地面太阳能辐射计测量太阳辐射的强度，热电偶辐射计根据热电效应测量太阳的时间长度，测量日照时数，单位小单位瓦特每平方米，也称为太阳辐射辐射的强度，将太阳辐射能量转换为时通量密度电信号进行测量辐射计的类型热电堆辐射计光电池辐射计12热电堆辐射计通过测量辐光电池辐射计利用光电效射能量导致的温度变化来应，将光能直接转换为电测量太阳辐射强度能，然后测量电流强度来确定太阳辐射强度示波器辐射计3示波器辐射计使用热敏电阻或热电偶来测量辐射能量导致的温度变化，并将信号显示在示波器上热电堆辐射计热电堆辐射计通常用于测量太阳辐射、地表辐射和大气辐射等它具有灵敏度高、响应速度快、稳定性好等优点，是气象学研究中常用的辐射测量仪器热电堆辐射计热电堆辐射计是一种将电磁辐射能量转换为热能，再转换为电能的装置它利用多个热电偶串联连接形成热电堆，当辐射能量照射到热电堆上时，会产生温差，从而产生电流光电池辐射计光电效应原理应用广泛结构简单光电池辐射计利用光电效应，将光能光电池辐射计应用于太阳辐射测量、光电池辐射计通常由光电池、放大器转换为电能光线照射到光电池上时气象观测、农业研究、太阳能利用等、显示器等组成，结构简单，操作方，会激发电子，产生电流，电流强度领域便与光强成正比示波器辐射计

1.工作原理

2.优点12示波器辐射计利用光电效示波器辐射计具有响应速应将辐射能转换为电信号度快，灵敏度高，可实时，然后由示波器显示出来显示辐射信号的特点

3.应用3示波器辐射计广泛应用于气象学、太阳能研究、农业等领域太阳辐射的应用太阳能利用光合作用太阳能是一种清洁能源，可用于发电、供太阳辐射是植物光合作用的能量来源，推暖和生活用水动着地球生态系统的运行气候与天气生物圈中的作用太阳辐射是影响地球气候和天气的主要因太阳辐射对地球生物圈的形成和演化起着素之一至关重要的作用太阳能利用光伏发电太阳能热利用利用太阳能电池将太阳能直利用太阳能集热器将太阳能接转换为电能，是目前最主转换为热能，用于生活热水要的太阳能利用方式、工业生产等领域太阳能建筑太阳能农业通过建筑设计和材料选择，利用太阳能温室、太阳能灌最大限度地利用太阳能，减溉等技术，提高农业生产效少能源消耗率光合作用能量转换太阳辐射是植物进行光合作用的能量来源碳循环光合作用将二氧化碳转化为有机物质，释放氧气，是碳循环的重要环节生态基础光合作用是生物圈中能量流动的基础，为所有生物提供食物和能量气候与天气天气气候天气是指某一时刻或一段时间内，气候是指一个地区多年平均的天气大气中各种气象要素的综合状况，状况，是多种气象要素长期统计和例如温度、湿度、风速、气压等综合的结果关系太阳辐射影响天气变化无常，而气候相对稳定太阳辐射是影响气候和天气变化的天气是气候的具体表现，气候是天重要因素之一，它是地球大气运动气的长期平均和能量循环的根本来源生物圈中的作用光合作用气候与天气太阳辐射是植物光合作用的能量来源，为生物圈提供食物太阳辐射影响地球气候和天气，驱动着大气和海洋的循环和氧气小结与展望太阳辐射对地球的重要性未来研究方向学科交叉融合太阳辐射是地球能量的主要来源太阳辐射研究仍有许多领域有待太阳辐射研究需要与其他学科交它是气候、天气和生物圈的决深入探索，例如太阳辐射变化对叉融合，如物理学、大气科学、定性因素气候变化的影响，太阳辐射对生生态学、生物学等命的影响等。