《大气中的辐射》课件

大气中的辐射太阳辐射是地球能量的主要来源大气吸收和散射太阳辐射，影响地表温度辐射的定义与分类定义分类辐射是能量以电磁波或粒子流的辐射可分为电磁辐射和粒子辐射形式从一个物体或区域传递到另两种类型一个物体或区域的过程电磁辐射粒子辐射包括可见光、红外线、紫外线等由高能粒子组成，如粒子、粒αβ，以电磁波形式传播子、中子等，以粒子流形式传播电磁波的特性电磁波是一种横波，它以光速在真空中传播电磁波具有波粒二象性，既表现出波的特性，也表现出粒子的特性电磁波的特性包括波长、频率、能量等波长和频率成反比，而能量与频率成正比电磁波谱涵盖了从无线电波到伽马射线的各种类型的电磁辐射黑体辐射的基本原理理想黑体1吸收所有入射辐射的物体热辐射2温度高于绝对零度的物体都会发射电磁辐射辐射光谱3黑体辐射的光谱分布取决于物体的温度普朗克定律描述黑体辐射能谱密度与温度的关系公式BλT=2hc²/λ⁵*1/e^hc/λkT-1应用计算不同温度下黑体的辐射能量分布斯蒂芬波尔兹曼定律-斯蒂芬-波尔兹曼定律描述了黑体辐射的总能量与温度的四次方成正比，该定律可以解释不同温度物体辐射能量的差异太阳辐射太阳光太阳能太阳光包含多种波长，其中可见光、红外线和紫外线对地球的影太阳辐射是地球上最重要的能量来源，为生命提供能量，并推动响最大地球的气候系统地球大气中的辐射平衡能量平衡1能量收入与支出相等太阳辐射2地球的主要能量来源地球辐射3地球向太空发射的能量地球大气中的辐射平衡指的是，地球接收的太阳辐射能量与地球向太空发射的能量相等太阳辐射是地球的主要能量来源，而地球辐射则指的是地球向太空发射的能量，包括可见光、红外线和紫外线等地球大气中的辐射平衡对于维持地球的温度和气候至关重要温室效应太阳辐射地表吸收太阳辐射穿过大气层，到达地球表面地球表面吸收太阳辐射，温度升高温室气体温室气体阻挡地表热量散失到太空温室气体的种类及作用二氧化碳甲烷1CO22CH4化石燃料燃烧和森林砍伐的主来自农业、天然气泄漏和垃圾要排放物，对温室效应贡献最填埋场的排放，对温室效应的大贡献比二氧化碳大得多氧化亚氮氟利昂3N2O4CFCs农业和工业排放的主要来源，过去广泛用于冰箱和空调，已对温室效应的贡献也很显著被证明会破坏臭氧层臭氧层的作用与保护臭氧层是地球大气层平流层中臭氧浓度相对较高的区域，它对地球生命至关重要臭氧层能够吸收大部分来自太阳的紫外线辐射，保护地球上的生物免受紫外线辐射的伤害然而，人类活动排放的化学物质，如氯氟烃，导致臭氧层破坏，造成臭氧层空洞保护臭氧层是全球共同责任，需要各国采取措施减少有害物质排放，保护地球环境地球辐射传输过程太阳辐射1太阳辐射到达地球表面，并被地球表面吸收、反射和散射地球辐射2地球表面吸收太阳辐射后，会向外辐射红外线，称为地球辐射大气吸收3地球辐射的一部分被大气中的温室气体吸收，导致大气温度升高大气辐射4大气层也会向外辐射红外线，一部分返回地表，称为大气逆辐射云对辐射传输的影响反射太阳辐射吸收和发射红外辐射云层能反射太阳辐射，降低到达地面的太阳辐射量白云反射率云层能吸收和发射红外辐射，对地球辐射的传输产生影响高云较高，对太阳辐射的反射作用更强对红外辐射的吸收较弱，而低云对红外辐射的吸收较强地球系统能量收支平衡10030太阳辐射反射地球接收来自太阳的能量，约为100地球反射约30%的太阳辐射回太空瓦每平方米70吸收地球吸收约70%的太阳辐射，用于维持地球的温度太阳辐射地球吸收与反射3020吸收反射地球表面吸收了约30%的太阳辐射地球表面反射了约20%的太阳辐射50散射大气层散射了约50%的太阳辐射反照率的概念与作用定义作用反照率是指物体反射太阳辐射的反照率对地球的气候有着重要的比例，用0到1之间的数值表示影响高反照率的物体，例如冰数值越大，反射的太阳辐射越多雪，反射的太阳辐射多，吸收的，反照率越高太阳辐射少，可以起到降温的作用大气层对地表辐射的吸收二氧化碳吸收红外辐射，对地球表面温度影响最大甲烷吸收红外辐射，温室效应比二氧化碳强水蒸气最主要的温室气体，吸收红外辐射，对地球表面温度影响很大臭氧吸收紫外辐射，保护地球生物大气层的温室效应大气层保温地表温度维持某些气体（如二氧化碳、甲烷温室效应是地球保持适宜温度）像温室玻璃一样，能吸收地的关键，如果没有温室效应，面辐射的热量，使大气温度升地球表面温度将会低至零下18高，起到保温作用摄氏度，生命将无法生存全球变暖但过量的温室气体排放会导致温室效应增强，导致全球气候变暖，并引发一系列环境问题气溶胶对辐射的影响气溶胶可以影响云层的形成和性质，气溶胶可以散射和吸收太阳辐射，从从而影响地球的辐射平衡而影响到达地面的太阳辐射量气溶胶可以影响地球的温度，一些气溶胶可以造成冷却效应，而另一些则造成升温效应人类活动对气候的影响化石燃料燃烧森林砍伐农业活动释放二氧化碳等温室气体，加剧温室效减少碳汇，加剧温室效应释放甲烷等温室气体，影响大气组成应气候变化的证据全球气温升高海平面上升冰川消融极端天气事件增多气候模型的构建数据收集1气象观测、卫星遥感模型设计2物理过程模拟模型验证3历史气候数据对比未来预测4不同情景下的气候变化气候系统的反馈机制冰-反照率反馈水汽反馈碳循环反馈当冰层融化时，较暗的海洋或陆地表面暴随着温度升高，大气中的水汽含量增加，全球变暖会导致海洋吸收二氧化碳的能力露出来，吸收更多的太阳辐射，导致进一而水汽是一种强效的温室气体，导致进一下降，释放更多二氧化碳到大气中，加剧步变暖步变暖温室效应温室效应的缓解措施减排碳捕获与封存12减少化石燃料的使用，转向可从大气中捕获二氧化碳并将其再生能源，例如太阳能、风能储存起来，例如将二氧化碳注、水能等入地下深处提高能源效率3改进建筑、交通和工业的能源利用效率，降低能源消耗可再生能源的应用太阳能风能太阳能是一种清洁、可持续的能风力涡轮机利用风力发电，为住源来源，可用于发电、供暖和制宅和企业提供可再生能源冷水力发电地热能水力发电利用水流发电，为城市地热能是一种稳定的能源来源，和农村地区提供清洁能源可用于发电和供暖节能技术的发展提高能源效率发展可再生能源智能电网技术通过改进设备和工艺，减少能源消耗，利用太阳能、风能、水能等可再生资源优化能源分配和管理，提高能源利用效提高能源利用率，减少对化石燃料的依赖率，减少浪费综合应对气候变化的策略加强国际合作，共同应对气候变化挑发展可再生能源，降低对化石燃料的战依赖保护森林生态系统，提高碳汇能力推动绿色科技创新，发展低碳经济个人在应对气候变化中的责任选择绿色出行节约能源减少消费参与环保行动减少碳排放，选择步行、骑自关闭不必要的灯光，使用节能理性消费，减少购买不必要的参与环保志愿者活动，支持可行车或公共交通工具出行电器，降低能源消耗物品，倡导绿色生活方式持续发展，为保护环境贡献力量未来气候变化的预测与挑战气温上升全球气温持续上升，极端高温事件增加海平面上升海平面上升威胁沿海地区，导致海水入侵和土地盐碱化极端天气事件飓风、洪水、干旱等极端天气事件频发，对人类生命财产造成巨大损失生物多样性减少气候变化导致物种灭绝，生态系统失衡总结与展望气候变化是一个全球性挑战，需要全球共同努力，才能有效应对未来，我们需要继续加强气候科学研究，提升气候预测水平，并积极推动绿色低碳发展，促进可持续发展。