《农业气象学》课程教学课件（PPT讲稿）第二章 辐射

第二章 辐射 ·辐射的基本知迟 。 太阻辐射 。 地面和大气辐射 ·辐射与农业

第二章 辐射 • 辐射的基本知识 • 太阳辐射 • 地面和大气辐射 • 辐射与农业

§2.1辐射的基本知识 一、辐射的基本概念 自然界中的一切物体，只要温度在绝对温度零 度以上，都以电磁波的形式时刻不停地向外传送热 量，这种传送能量的方式称为辐射。物体通过辐射 所放出的能量，称为辐射能，简称辐射。 辐射是以电磁波的形式向外放散的。是以 波动的形式传播能量

辐射是以电磁波的形式向外放散的。是以 波动的形式传播能量。 §2.1辐射的基本知识 一、辐射的基本概念 自然界中的一切物体,只要温度在绝对温度零 度以上,都以电磁波的形式时刻不停地向外传送热 量,这种传送能量的方式称为辐射。物体通过辐射 所放出的能量，称为辐射能，简称辐射

波粒两象性！ 1、光谱 地面和大气 长波辐射 太阳短 射线 波辐射 无线电波 y射线 ←一紫外线 红外线 10E-6 10E-5 10E.4 10E-3 10E-2 10E-10.40.761 10E+1 10E+2 各种辐射的波长范围 2、光量子（quantum

  c = 波！ 粒！ 波 粒 两 象 性 ！ 2、光量子（quantum) 1、光谱

普朗克第一定律： e hc/λ 其中：h一普兰克常数，它等于6.63×10-34J.S, c—光速=3×108m/s,—波长（μm)。 从公式看出：波长越短，e就越大，即：波长超 短，每个光量子所带的能量越多。 例：0.4m是可见光中的蓝紫光，它的每个光量 子所含能量是多少？ e=hcn=6.63X1034J.SX3.0X10s小0.4X10m =4.97X1019

例：0.4μm是可见光中的蓝紫光，它的每个光量 子所含能量是多少？ 普朗克第一定律： 其中：h—普兰克常数,它等于6.63×10-34J.S， c—光速=3×108m/s，λ—波长(μm)。 从公式看出：波长越短,e就越大，即：波长超 短，每个光量子所带的能量越多。 e=hc/λ=6.63×10-34J.S×3.0×108m/s /0.4×106m =4.97×10-19J

E(J) E值(kJ E小(1J能量含几个爱因斯坦〉 0.4 4.97×1019 299.2 3.34×106(个爱因斯坦光量子群 0.5 3.97. 239.4 4.18. 0.6 3.31. 199.5 5.01. 0.7 2.87. 171.0 5.85 0.8 2.49 149.9 6.67. 爱因斯坦和爱因斯坦值：采用爱因斯坦值“E”作为光量 子所携带的能量，即1mol光量子，也叫1个爱因斯坦( 6.02×1023个光量子)所携带的能量E=e×6.02×1023.1 个爱因斯坦指的是6.02×1023个光量子数

λ E(J) E值（kJ) E/J（1J能量含几个爱因斯坦） 0.4 4.97×10-19 299.2 3.34×10-6 (个爱因斯坦光量子群) 0.5 3.97. 239.4 4.18. 0.6 3.31. 199.5 5.01. 0.7 2.87. 171.0 5.85. 0.8 2.49. 149.9 6.67. 爱因斯坦和爱因斯坦值： 采用爱因斯坦值“E”作为光量 子所携带的能量，即1mol光量子，也叫1个爱因斯坦（ 6.02×1023个光量子）所携带的能量E =e×6.02×1023 。1 个爱因斯坦指的是6.02×1023个光量子数

2.自然界物体辐射特性 ①辐射通量密度(radiation): 物体在单位面积上单位时间内发射或吸收、反射、透 射的辐射能量，单位Wm或J.mr2.s1。 40 40 30 30 ●r2 20 10 思0 (81)用片 20 10 0 0 .10 10 400800120010002000 0 4008012016002000 光量子道量密度（μoL/》 光量子短量密度(“]/保》 (1)冬小麦光响应线 {2)夏玉米光响应线

2.自然界物体辐射特性 ①辐射通量密度(radiation)： 物体在单位面积上单位时间内发射或吸收、反射、透 射的辐射能量，单位W/m2或J.m-2 .s-1

物体吸收的辐射 ②吸收率(absorptivity): 投射于物体表面的辐射 物体反射的辐射 ③反射率(reflectivity): Y- 投射于物体表面的辐射 ④透射率(transmissivity): 透过物体的辐射 投射于物体表面的辐射 其中 a+7+t=1 如物体不透明则 C+Y=

②吸收率(absorptivity)： ③反射率(reflectivity)： ④透射率(transmissivity)： 其中 如物体不透明则

表1 不同年代什片光合炸参效发光学特征参数 呼片光学特林 华代 最人光合速* 品树 反射*e」 遮射率t 吸收率。 (mol/m's) 比叶重(gm2) 20世初 野生2粒 0.215 0.l43 0.642 15.2 44.6册 碧好1到 0.122 0.153 0.725 50代 19.s 2.59 蚰子麦 0.178 0.98 0.624 20.0 46.70 红址包 0.192 0.J29 1.679 25.0 47.84 60代 旅山1日 0.137 U.142 0.721 24.7 46.14 烟衣15 0.156 0.106 0.738 28.0 46.78 70年代 济南13 0.115 0.104 0.781 28.5 61.58 年表1号 0.179 0.112 0.709 20.4 45.33 w0代 色表5号 0.199 0.093 0.78 30.0 45.61 食安2让 0.112 0.0g7 ù.1 35.0 47.75 0年北 白交2的 0.119 0.076 1.95 39.2 55.26 烟辐188 0.l28 1.75 0.97 42.4 58.48 表之叶片光合州收光学特征参数问]的相关系数 并位面积内叶片下物重较人并不定意昧 反射速巴透射率τ吸收率。 最大光 合沙率 比承 着其其有较彩的叶绿素，患，不藏味若其贝有较强的 反射率p 0.32-0.831-0.576 -0.521 吸收轴射能力，相对而言，叶片的吸收辐射幸与最 返射半x -0.826-0.810-0.532 人光合速率之间贝有非学明的江相关关茶，上外， 吸收率g 1 0.836 0.636 透射率与吸收率、反射率与吸收率之间均具有较明 最大光 合速 0.672 显的负相关关系，最大光合忠淬与透对率之间的负 相头关系也较为明显。 比叶重

5)关于黑体(a=1)和灰体(a<1)》 短波 长波 下垫面 短波反射率a 长波吸收率a 长波反射率Y 土壤 0.050.40 0.900.98 0.10.02 作物植被 0.150.25 0.900.99 0.10.01 新雪 0.95 0.99 0.01 旧雪 0.40.7 0.99 0.01 金属铝箔 0.95 0.10 0.90

下垫面 短波 长波 短波反射率α 长波吸收率aL 长波反射率γL 土壤 0.05~0.40 0.90~0.98 0.1~0.02 作物植被 0.15~0.25 0.90~0.99 0.1~0.01 新雪 0.95 0.99 0.01 旧雪 0.4~0.7 0.99 0.01 金属铝箔 0.95 0.10 0.90 5） 关于黑体(a=1)和灰体(a <1)

3.光合有效辐射(PAR) 太阳辐射中对植物光合作用有效的光谱成分称为光合有效辐射。 PAR是Photosynthetically Active Radiation的英文缩写。PAR的波 长范围在0.4~0.7um,与可见光基本重合。 实验作山东农业大学农学系实验农场进行，1998年3月8日~5月2日利用美国L沁0r公司生产的 ©rI88日辐射量子照度仪对“鲁麦23号”冬小麦冠层辐射分布进行测定，测定时利用探头测定冠层上方总辎 射及散射辐射以及冠层下方总辐射和散射辐射。利用B-170探头水平放置测定总辐射，然后用纸片遮测 定散射辐射，同时对冠层叶面积密度分布进行了测定。 0.76 直射辐射消光东数 0.72 PAR占太阳直接辐射的比例随太阳 总轴射消光系数 0.68 高度角的增加而增加，最高可达 架0.64 45%。 散射辐射消光系数 0.60 而在散射辐射中，光合有效 0.56 辐射的比例可达60%~70%之多， 3031323334353637383940 纬度 所以多云天反而提高了PAR的 比例。 图3日均消光系数随纬度变化状况 平均起来，光合有效辐射占 Fig.3 Variation of extinction 太阳总辐射的50%比较合理。 coefficient with latitude

3. 光合有效辐射（PAR） 太阳辐射中对植物光合作用有效的光谱成分称为光合有效辐射。 PAR是Photosynthetically Active Radiation 的英文缩写。PAR的波 长范围在0.4～0.7μm,与可见光基本重合。 PAR占太阳直接辐射的比例随太阳 高度角的增加而增加，最高可达 45%。 而在散射辐射中，光合有效 辐射的比例可达60%～70%之多， 所以多云天反而提高了PAR的 比例。 平均起来，光合有效辐射占 太阳总辐射的50%比较合理