
大气辐射中指向地面的那一部分辐射,恰好与地面辐射方向相反,所以称之为大气逆辐射。它的存在,使地面实际损失的热量少了一些,起到了保温作用。这种保温作用,也称之为“大气效应”。
大气逆辐射指地球表面吸收太阳辐射后向外散发热量,这些热量被大气中的温室气体(如水汽、二氧化碳等)吸收后,又以长波辐射的形式部分返回地面的物理过程。该现象是地球温室效应的核心机制之一,对维持地表温度平衡至关重要。
大气逆辐射源于地表长波辐射(红外辐射)被大气层吸收后的再辐射。地表吸收太阳短波辐射后升温,释放长波辐射;大气中的温室气体选择性吸收该辐射并增温,继而向各个方向辐射能量,其中向下返回地表的部分即为“逆辐射〞。
逆辐射强度($E{text{逆}}$)与大气温度($T$)及温室气体浓度正相关,遵循斯特藩-玻尔兹曼定律:
$$ E
$$
其中$sigma$为斯特藩-玻尔兹曼常数($5.67 times 10^{-8}text{W} cdot text{m}^{-2} cdot text{K}^{-4}$),$epsilon$为大气比辐射率,取值0.6~0.9。
工业革命后大气CO₂浓度升高约50%,甲烷浓度增长超150%,增强逆辐射效应,导致全球变暖加速。
权威参考来源:
大气逆辐射是气象学中的重要概念,指大气层吸收地面长波辐射后,以辐射形式向地面反向传递热量的过程。其核心作用在于减少地面热量散失,形成保温效应,俗称“大气效应”或“温室效应”。以下是详细解析:
1. 形成机制
地面吸收太阳短波辐射后升温,向外发射长波辐射(如红外线)。大气中的水汽、二氧化碳等成分吸收约75%-95%的地面长波辐射,随后大气层以自身温度向宇宙和地面发射长波辐射,其中返回地面的部分即为大气逆辐射。
2. 影响因素
3. 实际现象
4. 计算公式
通过斯特藩-玻尔兹曼定律可量化辐射能量:
$$
E = sigma T
$$
其中σ为斯特藩常数(5.67×10⁻⁸ W/m²K⁴),T为绝对温度。实际应用中需结合大气透过率修正。
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