北京大学：《自然地理学》课程电子教案（课件讲稿）第二章 地球表层的能量收支 第3节 辐射平衡

第3节辐射平衡 到达地表的太阳辐射 二、地球表层的长波辐射 三、地球表层的辐射平衡

第3节 辐射平衡 一、到达地表的太阳辐射 一、到达地表的太阳辐射 二、地球表层的长波辐射 二、地球表层的长波辐射 三、地球表层的辐射平衡 三、地球表层的辐射平衡

、到达地表的太阳辐射 (一)太阳总辐射( global radiation) 1。太阳直接辐射 通过大气圈直接到达地面的太阳辐射。它 随太阳高度的增大而增强;在太阳高度一定 时,随大气透明度的增大而增强 其日变化、年变化和随纬度的变化主要由 太阳高度角决定

一、到达地表的太阳辐射 一、到达地表的太阳辐射 （一）太阳总辐射（ （一）太阳总辐射（global radiation global radiation ） 1. 太阳直接辐射 通过大气圈直接到达地面的太阳辐射。它 通过大气圈直接到达地面的太阳辐射。它 随太阳高度的增大而增强；在太阳高度一定 随太阳高度的增大而增强；在太阳高度一定 时，随大气透明度的增大而增强。 时，随大气透明度的增大而增强。 其日变化、年变化和随纬度的变化主要由 其日变化、年变化和随纬度的变化主要由 太阳高度角决定。 太阳高度角决定

2.太阳散射辐射 由大气中的空气分子和悬浮物所散射的 来自天穹各个方向的太阳辐射。它随太阳高 度的增大而增强;随大气透明度的增大而减 弱 其日变化、年变化和随纬度的变化也主要 由太阳高度角决定

2. 太阳散射辐射 由大气中的空气分子和悬浮物所散射的、 由大气中的空气分子和悬浮物所散射的、 来自天穹各个方向的太阳辐射。它随太阳高 来自天穹各个方向的太阳辐射。它随太阳高 度的增大而增强；随大气透明度的增大而减 度的增大而增强；随大气透明度的增大而减 弱。 其日变化、年变化和随纬度的变化也主要 其日变化、年变化和随纬度的变化也主要 由太阳高度角决定。 由太阳高度角决定

3.太阳总辐射的分布 ATLANTIC 160 Tronic of cance OGFAN PACIEIO PACISIG I Equator OGFAN NDiAN OCEAN- 220 60 120 Antarctic Cielo 5003.000MLEs 120160200240280 0 1.500 3000 KILOMETER Watts per square meter RORINSON PROIFCTION

3. 太阳总辐射的分布 太阳总辐射的分布

(二)地面反射率( albedo) 。概念地面反射辐射量与入射辐射量之比。 反射率越大,地面吸收太阳辐射量越少; ·反射率越小,地面吸收太阳辐射量越多。 2.影响因素 (1)下垫面性质:颜色、干湿状况、粗糙程度 原理:在可见光波段,黑体反射率近于零, 白体反射率近于1

（二）地面反射率（ （二）地面反射率（albedo ） 1. 概念：地面反射辐射量与入射辐射量之比。 地面反射辐射量与入射辐射量之比。 • 反射率越大，地面吸收太阳辐射量越少； 反射率越大，地面吸收太阳辐射量越少； • 反射率越小，地面吸收太阳辐射量越多。 反射率越小，地面吸收太阳辐射量越多。 2. 影响因素 （ 1）下垫面性质：颜色、干湿状况、粗糙程度 ）下垫面性质：颜色、干湿状况、粗糙程度 原理：在可见光波段，黑体反射率近于零， 原理：在可见光波段，黑体反射率近于零， 白体反射率近于 白体反射率近于 1

2)入射辐射的波长:绿色植被强烈吸收紫外 线和可见光;强烈反射近红外线 遥感归一化差值植被指数: 云、水、雪对可见光的反射辐射大于对近红 外的反射辐射,ND0,一般覆盖度越高,数值越大

（2）入射辐射的波长：绿色植被强烈吸收紫外 ）入射辐射的波长：绿色植被强烈吸收紫外 线和可见光；强烈反射近红外线。 线和可见光；强烈反射近红外线。 遥感归一化差值植被指数： 遥感归一化差值植被指数： 云、水、雪对可见光的反射辐射大于对近红 云、水、雪对可见光的反射辐射大于对近红 外的反射辐射， 外的反射辐射，NDVI0,一般覆盖度越高，数值越大 一般覆盖度越高，数值越大 VNIR VNIR NDVI + − =

不同下垫面的反射率 攀歌 水体 10%-60% 80%95% 随太阳高度而变化 深色表层 8%18% 意表层 596 1

不同下垫面的反射率 不同下垫面的反射率 反射率数值 月球 6 ％ - 8 ％ 新雪 80 ％-95 ％ 草地 25 ％-30 ％ 森林 10 ％-20 ％ 作物、草原 10 ％-25 ％ 沥青 5 ％-10 ％ 混凝土 17 ％-27 ％ 砖石 20 ％-40 ％ 水体 10 ％-60 ％ 随太阳高度而变化 地球平均 31 ％ 深色表层 8 ％-18 ％ 浅色表层 35 ％-50 ％

不同下垫面对可见光的反射率 深色土壤 5%~15% 浅色、沙性土壤25%~45% 草地 15%~25% 干草地 20%~30% 阔叶林 15%~20% 天然水 6%~10% 干洁新雪 80%~95% 污浊的雪 40%~50% 混凝土(干) 17%~27% 沥青 5%~10

不同下垫面对可见光的反射率 深色土壤 5% ～15 % 浅色、沙性土壤 浅色、沙性土壤 25% ～45 % 草地 15% ～25 % 干草地 20% ～30 % 阔叶林 15% ～20% 天然水 6% ～10 % 干洁新雪 80% ～95 % 污浊的雪 40% ～50 % 混凝土（干） 17% ～27 % 沥青 5% ～10 %

地面总反射率的分布 A反射率cNr A反射率

地 面 总 反 射 率 的 分 布 反射率 反射率 7 月 1月

3.城市热岛效应( urban heat is land) (1)概念:城区气温高于郊区,类似孤岛 1998.629, 面角A13点 Sacramento 加利福尼亚

3. 城市热岛效应（ 城市热岛效应（urban heat island urban heat island） （1）概念：城区气温高于郊区，类似孤岛。 城区气温高于郊区，类似孤岛。 1998.6.29， 13点， Sacramento, 加利福尼亚