地表面经常失去热量是否会导致地面温度下降

地表面经常失去热量是否会导致地面温度下降
地表面经常失去热量是否会导致地面温度下降

地表面经常失去热量是否会导致地面温度下降
地面能吸收太阳短波辐射,同时按其本身的温度不断地向外放射长波辐射.大气对太阳短波辐射几乎是透明的,吸收很少,但对地面的长波辐射却能强烈吸收.
大气也按其本身的温度,向外放射长波辐射.通过长波辐射,地面和大气之间,以及大气中气层和气层之间,相互交换热量,并也将热量向宇宙空间散发.（一）地面和大气辐射的表示地面和大气都按其本身的温度向外放出辐射能.（二）地面和大气长波辐射的特点 1.大气对长波辐射的吸收大气对长波辐射的吸收非常强烈,吸收作用不仅与吸收物质及其分布有关,而且还与大气的温度、压强等有关.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.图2 ·12 描绘了整个大气对长波辐射的放射与透射光谱.由图看出,大气在整个长波段,除 8 —12 μm 一段外,其余的透射率近于零,即吸收率为1 .
8 —12 μm 处吸收率最小,透明度最大,称为“大气窗口”.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.在这一窗口中9.6 μm 附近有一狭窄的臭氧吸收带,对于地面放射的14 μm 以上的远红外辐射,几乎能全部吸收,故此带可以看成近于黑体.水汽对长波辐射的吸收最为显著,除 8 —12 μm 波段的辐射外,其它波段都能吸收.并以6 μm 附近和24 μm 以上波段的吸收能力最强.液态水对长波辐射的吸收性质与水汽相仿,只是作用更强一些,厚度大的云层表面可当作黑体表面.二氧化碳有两个吸收带,中心分别位于4.3 μm 和14.7 μm .第一个吸收带位于温度为200 —300K 绝对黑体的放射能量曲线的末端,其作用不大,第二个吸收带从12.9 —17.1 μm ,比较重要.
2.大气中长波辐射的特点长波辐射在大气中的传输过程与太阳辐射的传输有很大不同.第一,太阳辐射中的直接辐射是作为定向的平行辐射进入大气的,而地面和大气辐射是漫射辐射.第二,太阳辐射在大气中传播时,仅考虑大气对太阳辐射的削弱作用,而未考虑大气本身的辐射的影响.这是因为大气的温度较低,所产生的短波辐射是极其微弱的.但考虑长波辐射在大气中的传播时,不仅要考虑大气对长波辐射的吸收,而且还要考虑大气本身的长波辐射.第三,长波辐射在大气中传播时,可以不考虑散射作用.这是由于大气中气体分子和尘粒的尺度比长波辐射的波长要小得多,散射作用非常微弱.
（三）大气逆辐射和地面有效辐射 1.大气逆辐射和大气保温效应大气辐射指向地面的部分称为大气逆辐射.大气逆辐射使地面因放射辐射而损耗的能量得到一定的补偿,由此可看出大气对地面有一种保暖作用,这种作用称为大气的保温效应.据计算,如果没有大气,近地面的平均温度应为-23 ℃,但实际上近地面的均温是 15 ℃,也就是说大气的存在使近地面的温度提高了38 ℃.2.地面有效辐射地面放射的辐射（E g ）与地面吸收的大气逆辐射（δE a ）之差,称为地面有效辐射.以F 0表示,则 F 0 =E g - δE a (2 ·20) 通常情况下,地面温度高于大气温度,地面有效辐射为正值.这意味着通过长波辐射的放射和吸收,地表面经常失去热量.
只有在近地层有很强的逆温及空气湿度很大的情况下,有效辐射才可能为负值,这时地面才能通过长波辐射的交换而获得热量.影响有效辐射的主要因子有：地面温度,空气温度,空气湿度和云况.一般情况下,在湿热的天气条件下,有效辐射比干冷时小,有云覆盖时比晴朗天空条件下有效辐射小；空气混浊度大时比空气干洁时有效辐射小；在夜间风大时有效辐射小；海拔高度高的地方有效辐射大,当近地层气温随高度显著降低时,有效辐射大；有逆温时有效辐射小,甚至可出现负值.此外,有效辐射还与地表面的性质有关,平滑地表面的有效辐射比粗糙地表面有效辐射小；有植物覆盖时的有效辐射比裸地的有效辐射小.有效辐射具有明显的日变化和年变化.其日变化具有与温度日变化相似的特征.
在白天,由于低层大气中垂直温度梯度增大,所以有效辐射值也增大,中午12 —14 时达最大；而在夜间由于地面辐射冷却的缘故,有效辐射值也逐渐减小,在清晨达到最小.当天空有云时,可以破坏有效辐射的日变化规律.有效辐射的年变化也与气温的年变化相似,夏季最大,冬季最小.但由于水汽和云的影响使有效辐射的最大值不一定出现在盛夏.我国秦岭、淮河以南地区有效辐射秋季最大,春季最小；华北、东北等地区有效辐射则春季最大,夏季最小,这是由于水汽和云况的影响.