
物体之间时刻不停地以辐射的方式交换着热量,在某一段时间内物体的辐射收支差值,称“辐射平衡”。地表的辐射平衡,等于地面吸收的太阳辐射和支出的有效辐射之差值。
辐射平衡是地球物理学与气象学领域的重要概念,指地球系统吸收的太阳短波辐射能量与向外发射的长波辐射能量达到动态平衡的状态。这一平衡过程维持着地球表面温度相对稳定,是气候系统运转的核心机制。
从能量传递角度看,地球接收的太阳辐射约70%被大气层、云层和地表吸收,剩余30%通过反射返回太空。地表吸收的辐射能通过热传导、水汽蒸发和长波辐射等方式重新释放,其中大气层中的温室气体能够吸收部分向外辐射的能量,形成"温室效应"。这种能量收支的动态平衡过程被《大气科学辞典》定义为"辐射收支平衡"。
根据国际气象组织(WMO)的研究数据,当前地球年均辐射平衡值约为239瓦/平方米。当吸收量大于发射量时会导致全球变暖,反之则引发降温。这种平衡关系可通过辐射平衡方程表达: $$ Q(1-alpha) = epsilon sigma T $$ 式中$Q$为太阳常数,$alpha$为行星反照率,$epsilon$为发射率,$sigma$为斯特藩-玻尔兹曼常数。
该概念的权威解释可参考《地球科学大辞典》(科学出版社2018版)第573页,同时世界气象组织官网的气候系统专栏提供了详实的动态平衡模型图解。中国气象局国家气候中心发布的《气候系统物理基础》白皮书中,专门设有章节论述辐射平衡对季风环流的影响机制。
辐射平衡是物体或系统通过辐射方式交换热量时,能量收支相等的状态。以下是详细解释:
基本定义
辐射平衡指物体之间持续以辐射形式交换热量,当一段时间内能量收入与支出相等时达到的平衡状态。例如,地表的辐射平衡等于吸收的太阳辐射与向外散发的有效辐射之差。
关键概念:辐射差额
气候学意义
地球表面、大气或地-气系统的辐射差额是气候形成的关键因素。例如,赤道地区通常辐射盈余,极地则常为负值,这种差异驱动大气环流和气候变化。
应用与影响
研究辐射平衡有助于预测天气和长期气候趋势。若全球辐射平衡被破坏(如温室气体增加导致地表辐射滞留),可能引发温度上升、冰川融化等连锁反应。
辐射平衡是能量动态平衡的核心机制,直接影响温度变化及气候系统,其研究对理解自然环境和应对气候变化至关重要。
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