
大氣輻射中指向地面的那一部分輻射,恰好與地面輻射方向相反,所以稱之為大氣逆輻射。它的存在,使地面實際損失的熱量少了一些,起到了保溫作用。這種保溫作用,也稱之為“大氣效應”。
大氣逆輻射指地球表面吸收太陽輻射後向外散發熱量,這些熱量被大氣中的溫室氣體(如水汽、二氧化碳等)吸收後,又以長波輻射的形式部分返回地面的物理過程。該現象是地球溫室效應的核心機制之一,對維持地表溫度平衡至關重要。
大氣逆輻射源于地表長波輻射(紅外輻射)被大氣層吸收後的再輻射。地表吸收太陽短波輻射後升溫,釋放長波輻射;大氣中的溫室氣體選擇性吸收該輻射并增溫,繼而向各個方向輻射能量,其中向下返回地表的部分即為“逆輻射〞。
逆輻射強度($E{text{逆}}$)與大氣溫度($T$)及溫室氣體濃度正相關,遵循斯特藩-玻爾茲曼定律:
$$ E
$$
其中$sigma$為斯特藩-玻爾茲曼常數($5.67 times 10^{-8}text{W} cdot text{m}^{-2} cdot text{K}^{-4}$),$epsilon$為大氣比輻射率,取值0.6~0.9。
工業革命後大氣CO₂濃度升高約50%,甲烷濃度增長超150%,增強逆輻射效應,導緻全球變暖加速。
權威參考來源:
大氣逆輻射是氣象學中的重要概念,指大氣層吸收地面長波輻射後,以輻射形式向地面反向傳遞熱量的過程。其核心作用在于減少地面熱量散失,形成保溫效應,俗稱“大氣效應”或“溫室效應”。以下是詳細解析:
1. 形成機制
地面吸收太陽短波輻射後升溫,向外發射長波輻射(如紅外線)。大氣中的水汽、二氧化碳等成分吸收約75%-95%的地面長波輻射,隨後大氣層以自身溫度向宇宙和地面發射長波輻射,其中返回地面的部分即為大氣逆輻射。
2. 影響因素
3. 實際現象
4. 計算公式
通過斯特藩-玻爾茲曼定律可量化輻射能量:
$$
E = sigma T
$$
其中σ為斯特藩常數(5.67×10⁻⁸ W/m²K⁴),T為絕對溫度。實際應用中需結合大氣透過率修正。
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