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大氣逆輻射的意思、大氣逆輻射的詳細解釋

關鍵字:

大氣逆輻射的解釋

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”。

詞語分解

專業解析

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。

一、核心定義與物理機制

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〞。

二、氣象學意義

  1. 溫度調節作用:逆輻射使地表實際散失熱量減少約15%,若無此效應,地球平均溫度将降至-18℃而非當前的15℃。
  2. 晝夜溫差影響:雲層厚重時逆輻射增強,夜間地表降溫減緩(如冬季陰天夜晚較溫暖);晴朗夜空則逆輻射弱,地表散熱加劇(易形成霜凍)。

三、定量描述

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{text{逆}} = epsilon sigma T

$$

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。

四、人類活動影響

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:

  1. 中國科學院大氣物理研究所《大氣科學名詞解釋》
  2. 中國氣象局《溫室效應與氣候變化白皮書》
  3. 高等教育出版社《大氣物理學基礎》(第3版)

網絡擴展解釋

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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