词条 | 海面有效回辐射 |
释义 | offshore effective counter-radioactivity 温度高于绝对零度的任何物体,都要向外放射辐射能。海面也向外辐射能量,由于海面的温度较低,一般不超过30℃,其辐射波长在3—80微米之间,所以海面放射的辐射是长波辐射。海面辐射大部分被大气中的水汽吸收,大气吸收了这种辐射能后,使温度增高,与此同时,大气也向外界辐射长波辐射,其中的一部分进入太空,另一部分返回海面,返回海面的这一部分辐射能称大气逆辐射。辐射达到海面的大气逆辐射,几乎全部被海水吸收。因为海水表层对长波辐射的吸收能力很强,所以在表面几分之一厘米的薄层内,便吸收了其中的绝大部分,可见,大气与海洋进行着长波辐射的热交换,其净辐射量应是海面辐射与大气逆辐射之差,这个差值称为海面有效回辐射。辐射热交换的结果,总是海洋失去热量。海洋的有效回辐射主要取决于海面水温(温度越高,有效回辐射减小)、大气中的水汽含量(水汽含量越多,有效回辐射减小)和云的特性(云多时,由于大气逆辐射增大,故有效回辐射减小)等。 海面有效回辐射的计算公式海洋在吸收太阳短波辐射的同时,也要向大气辐射能量,世界大洋表层 的平均温度为 17.4℃,根据恩维定律,它向大气辐射最强的波长λ=2898/(273+17.4)=10(μm) (3-33) 因此称为长波辐射。而海洋辐射的能量 90%以上集中在 4~80μm 范围 之内。海面向大气的长波辐射,大部分为大气中的水汽和 CO2 所吸收,连同大气直接从太阳辐中吸收的能量,同时也以长波的形式向四周辐射,向上部分 进入太空,向下的部分,称为大气回辐射,几乎全部被海洋吸收。所谓海面有效回辐射,即海面的长波辐射与大气回辐射(长波)之差。 大气的平均温度为 13.7℃,比海面温度低。根据式(3—28),视海面近 似为绝对黑体,即 F≈1;大气为半透明体,即 F<1。因此,海面的长波辐射 要比大气回辐射的量值大,交换的结果恒为海洋失去热量。 海面有效回辐射主要取决于海面水温,海上的水汽含量和云的特征。 可以看出,当相对湿度一定时,海面有效回辐射随温度的升高而减小。 这是因为当海面温度升高时,虽然海面的长波辐射增大,但与此同时,海面 上的水汽量也增加,而且随温度的升高呈指数性增加,结果大气回辐射比海 面长波辐射增大得快,从而使海面有效回辐射减小。同理,当温度一定时, 随相对湿度的增大,海面有效回辐射也减小。 当天空有云时,大气回辐射强,海面有效回辐射减小。这正是在冬季早晨阴天时比晴天时暖和的原因。 由于海面水温和海面上层的相对湿度的日变化和年度变化相对较小,因此海面有效回辐射的地理变化和季节变化比较小。平均而言,全球的太阳辐射 QS 比海面有效回辐射 Qb 大,故 QS-Qb>0,这部分热盈余称为辐射平衡。归根结底,它又以其它方式返回大气。 海面有效回辐射的计算方法,常用经验公式给出。尽管形式各异,但其参数都离不开与湿度、温度及云有关的因子。 |
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