气象学太阳辐射.ppt

第一章第一章太阳辐射太阳辐射第一节太阳辐射第二节地面辐射和大气辐射第三节太阳辐射与农业生产第一节第一节太阳辐射太阳辐射有关辐射的基本知识有关辐射的基本知识1、辐射、辐射温度大于绝对零度（温度大于绝对零度（-273)的物体以电磁波和的物体以电磁波和粒子的形式向周围放射能量，这种能量的传播方式粒子的形式向周围放射能量，这种能量的传播方式称称辐射，传递的能量称辐射能辐射，传递的能量称辐射能。2、太阳辐射、太阳辐射太阳是一个及其炙热的气态球体，中心温度为太阳是一个及其炙热的气态球体，中心温度为20106K，表面温度高达，表面温度高达6000K，因此太阳时刻不，因此太阳时刻不停的向四周放射巨大的能量，称为停的向四周放射巨大的能量，称为太阳辐射太阳辐射一、太阳辐射时间长短一、太阳辐射时间长短二、太阳辐射光谱二、太阳辐射光谱三、太阳辐照度三、太阳辐照度四、太阳在大气辐射中的减弱作用四、太阳在大气辐射中的减弱作用五、到达地面的太阳辐射五、到达地面的太阳辐射六、地面对太阳辐射的反射六、地面对太阳辐射的反射第一节第一节太阳辐射太阳辐射一、太阳辐射时间长短一、太阳辐射时间长短（一）地球公转与四季形成（一）地球公转与四季形成由于地球绕太阳公转时，不同时期获得的由于地球绕太阳公转时，不同时期获得的辐射能量不同，使温度不同，从而形成四季。辐射能量不同，使温度不同，从而形成四季。太阳直射北半球时，北半球太阳高度角大，日太阳直射北半球时，北半球太阳高度角大，日照时间长，获得的太阳辐射能多，温度高；照时间长，获得的太阳辐射能多，温度高；反反之，太阳直射南半球，北半球温度低。之，太阳直射南半球，北半球温度低。夏至日太阳直射北回归线，北半球昼长夜短，纬度愈高，白昼愈长，在北极圈内（66.5N）为24h白昼，称极昼现象；南半球则相反。此时，北半球为夏季，南半球为冬季。冬至日太阳直射南回归线，北半球昼短夜长，纬度愈高，白昼愈短，在北极圈内为24h黑夜，称极夜现象；南半球则相反。此时北半球为冬季，南半球为夏季。春分日和秋分日太阳直射赤道，全球各纬度均昼夜平分，各为12h，北半球分别为春、秋季。地球公转与四季形成地球公转与四季形成四季四季天文学天文学气候学气候学（月份）（月份）农业科学农业科学（候均温）（候均温）古代民间古代民间春季春季春分春分-夏至夏至3-510.0-22.0立春立春谷雨谷雨夏季夏季夏至夏至-秋分秋分6-822.0立夏立夏大暑大暑秋季秋季秋分秋分-冬至冬至9-1110.0-22.0立秋立秋霜降霜降冬季冬季冬至冬至-春分春分12-次年次年210.0立冬立冬大寒大寒四季的划分四季的划分二十四节气二十四节气地球绕太阳公转一周要转地球绕太阳公转一周要转360度，期间地球要自转度，期间地球要自转365圈，历时圈，历时365天。天。把地球公转一周等分为二十四等份，把地球公转一周等分为二十四等份，每一等份为每一等份为15度，大约历时度，大约历时15天，这天，这15天为一个节气天为一个节气。春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连。春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连。秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。上半年来六廿一，下半年来八廿三。上半年来六廿一，下半年来八廿三。每月两节日期定，最多相差一两天。每月两节日期定，最多相差一两天。春春分分谷谷雨雨立立春春雨雨水水夏夏至至大大暑暑小小满满秋秋分分霜霜降降处处暑暑冬冬至至大大寒寒惊惊蛰蛰清清明明芒芒种种小小暑暑立立夏夏白白露露寒寒露露立立秋秋大大雪雪小小寒寒立立冬冬小小雪雪下一页二十四节立春二十四节立春立春：立春：2月月3日日-2月月5日日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪春季春季开始开始植物植物开始开始萌发萌发生长生长二十四节气雨水二十四节气雨水雨水：雨水：2月月18日日-2月月20日日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪二十四节气二十四节气惊蛰惊蛰惊蛰：3月5日-3月7日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪开始打开始打雷雷蛰伏蛰伏的昆虫的昆虫被惊醒被惊醒开始四开始四处活动处活动二十四节气二十四节气春分春分春分：3月20日-3月21日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪太阳太阳直射直射赤道赤道昼夜昼夜平分平分二十四节气二十四节气清明清明清明：4月4日-4月6日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪气候气候温暖温暖草木草木复苏复苏二十四节气二十四节气谷雨谷雨谷雨：4月19日-4月21日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪降水降水增加增加雨生雨生百谷百谷二十四节气二十四节气立夏立夏立夏：5月5日-5月7日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪夏季夏季开始开始植物植物开始开始旺盛旺盛生长生长二十四节气二十四节气小满小满小满：5月20日-5月22日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪麦类麦类作物作物的籽的籽粒粒即即将饱将饱满。满。二十四节气二十四节气芒种芒种芒种：6月5日-6月7日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪麦类麦类作物作物成熟成熟秋作秋作物忙物忙于播于播种。种。二十四节气二十四节气夏至夏至夏至：6月21日-6月22日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪炎夏炎夏到来到来白昼白昼最长最长二十四节气二十四节气小暑小暑小暑：7月6日-7月8日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪炎热炎热的季的季节节但但未达未达到最到最热。热。二十四节气二十四节气大暑大暑大暑：7月22日-7月24日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪最热最热的时的时节。节。二十四节气二十四节气立秋立秋立秋：8月7日-8月9日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪秋季秋季开始开始进入进入收获收获时节时节二十四节气二十四节气处暑处暑处暑：8月22日-8月24日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪躲藏躲藏终止终止炎热炎热天气天气即将即将过去过去二十四节气二十四节气白露白露白露：9月7日-9月9日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪早晚早晚气温气温较低较低露水露水较重较重二十四节气二十四节气秋分秋分秋分：9月22日-9月24日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪太阳太阳直射直射赤道赤道昼夜昼夜平分平分二十四节气二十四节气寒露寒露寒露：10月8日-10月9日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪早晚早晚气温气温更低更低露水露水发凉发凉已有已有冷意冷意二十四节气二十四节气霜降霜降霜降：10月23日-10月24日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪天气天气转冷转冷开始开始见霜见霜二十四节气二十四节气立冬立冬立冬：11月7日-11月8日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪冬季冬季开始开始寒冷寒冷天气天气到来到来二十四节气二十四节气小雪小雪小雪：11月22日-11月23日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪天气天气较冷较冷降水降水以雪以雪的形的形态出态出现现但但雪量雪量较小较小二十四节气二十四节气大雪大雪大雪：12月6日-12月8日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪天气天气更冷更冷降雪降雪量大量大形成形成地面地面积雪积雪二十四节气二十四节气冬至冬至冬至：12月21日-12月23日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪寒寒冬冬到到来来白白天天最最短短二十四节气二十四节气小寒小寒小寒：1月5日-1月7日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪一年一年中较中较寒冷寒冷的时的时节节但但不是不是最冷最冷二十四节气二十四节气大寒大寒大寒：1月20日-1月21日惊蛰春分清明谷雨立春雨水芒种夏至小暑大暑立夏小满白露秋分寒露霜降立秋处暑大雪冬至小寒大寒立冬小雪一年一年中最中最冷的冷的时节时节一月小寒接大寒，二月立春雨水连；一月小寒接大寒，二月立春雨水连；惊蛰春分在三月，清明谷雨四月天；惊蛰春分在三月，清明谷雨四月天；五月立夏和小满，六月芒种夏至连；五月立夏和小满，六月芒种夏至连；七月大暑和小暑，立秋处暑八月间；七月大暑和小暑，立秋处暑八月间；九月白露接秋分，寒露霜降十月全；九月白露接秋分，寒露霜降十月全；立冬小雪十一月，大雪冬至迎新年。立冬小雪十一月，大雪冬至迎新年。抓紧季节忙生产，种收及时保丰年。抓紧季节忙生产，种收及时保丰年。二十四节有先后，下列口诀记心间二十四节有先后，下列口诀记心间（二）、太阳高度角（二）、太阳高度角（h）太阳平行光线与地平面的交角称为太阳高度角，太阳平行光线与地平面的交角称为太阳高度角，常简称为太阳高度。常简称为太阳高度。h=0时最小，时最小，h=90时时最大。最大。太阳高度角（太阳高度角（h）的变化：）的变化：一天中一天中，早晨和傍晚，早晨和傍晚，h 最小，水平面最小，水平面上得到太阳能少；正午，上得到太阳能少；正午，h 大，水平面上得大，水平面上得到的太阳能多到的太阳能多。北半球北半球：一年中，冬至一年中，冬至h 最小，夏至最最小，夏至最大。所以，太阳辐射能夏季大，冬季小。大。所以，太阳辐射能夏季大，冬季小。1、昼夜的形成、昼夜的形成地球在自转的过程地球在自转的过程中，总是有半个球面向中，总是有半个球面向着太阳，表现为白昼，着太阳，表现为白昼，称为称为昼半球昼半球，另外半个，另外半个球面背对着太阳，表现球面背对着太阳，表现为黑夜，称为为黑夜，称为夜半球夜半球，昼半球与夜半球的交界昼半球与夜半球的交界线称为线称为晨昏线晨昏线。地球不。地球不停的自转，就形成了昼停的自转，就形成了昼夜交替的现象，如右图夜交替的现象，如右图（三）昼夜形成与日照时数（三）昼夜形成与日照时数2、昼夜长短的变化、昼夜长短的变化地球在自转和公转的过程中，由于地轴和地球公转地球在自转和公转的过程中，由于地轴和地球公转轨道面保持轨道面保持6633的倾角，使得晨昏线和地轴不在一个的倾角，使得晨昏线和地轴不在一个平面上（春秋分除外），平面上（春秋分除外），因此晨昏线和地球上的纬度因此晨昏线和地球上的纬度线相交割，把同一纬度线分为两部分，一部分在昼半线相交割，把同一纬度线分为两部分，一部分在昼半球，称之为球，称之为昼弧段昼弧段；一部分在夜半球，称为；一部分在夜半球，称为夜弧段。夜弧段。又由于地球和太阳的相对位置经常发生变化，而地又由于地球和太阳的相对位置经常发生变化，而地轴方向保持不变，使晨昏线也经常发生变化，轴方向保持不变，使晨昏线也经常发生变化，晨昏晨昏线线所分割的昼弧段和夜弧段的长短也经常发生变化（赤所分割的昼弧段和夜弧段的长短也经常发生变化（赤道地区昼弧和夜弧相等），道地区昼弧和夜弧相等），形成了昼夜长短的变化形成了昼夜长短的变化。北半球日照时间变化：北半球日照时间变化：一年中，夏至日照时间最长，冬至最短；一年中，夏至日照时间最长，冬至最短；夏夏半半年年昼昼长长夜夜短短，昼昼长长随随纬纬度度升升高高而而增增长长，日日照照时时间间越越长长，冬冬半半年年昼昼长长随随纬纬度度升升高高而而缩缩短短，日日照照时时间间缩缩短短，春春、秋秋分分则不随纬度升高而变。则不随纬度升高而变。3、日照时间、日照时间 3 3、日照时间、日照时间v可照时数（昼长）可照时数（昼长）v实照时数实照时数v日照百分率日照百分率v光照时间光照时间从日出到日落太阳可能照射的昼长时间。它以小时为单位。它是地面上用日照计实际测量的日照时数。受云层和遮蔽物的影响，由于散射辐射强度几乎达不到日照计感应强度，所以实照时数几乎可以说明太阳直接辐射的时数多少，即晴朗时数多少。它是实照时数与可照时数的百分比。它的大小说明晴阴状况，日照百分率大说明晴天多。可可照照时时数数（昼昼长长）是是日日出出至至日日没没的的时时数数，实实际际上上，就就作作物物光光合合作作用用所所需需光光照照而而言言，在在日日出出前前和和日日落落后后，太太阳阳光光线线在在地地平平线线以以下下0-6时时，光光通通过过大大气气散散射射到到地地表表产产生生一一定定光光照照度度，这这种种光光分分别别称称曙曙光光和和暮暮光光，所以所以光照时间光照时间=可照时间可照时间+曙暮光时间曙暮光时间二、太阳辐射光谱二、太阳辐射光谱太阳辐射光谱太阳辐射光谱太阳辐射能随波长的分布曲线。太阳辐射能随波长的分布曲线。在大气的上届，太阳辐射能绝大部分集中在在大气的上届，太阳辐射能绝大部分集中在波长波长0.15-4m之间，占太阳辐射总能量的之间，占太阳辐射总能量的99%。集中在紫外线、可见光、红外线波段内，因波长集中在紫外线、可见光、红外线波段内，因波长比较短，比较短，所以称太阳辐射为短波辐射。所以称太阳辐射为短波辐射。太阳辐射光谱中，能量密度最大值是太阳辐射光谱中，能量密度最大值是0.475mp12v可见光区可见光区(0.4-0.76m）能能量占总能量的量占总能量的50%，具有光效应，具有光效应，是是人类肉眼可见光谱人类肉眼可见光谱区，也是植物光合区，也是植物光合作用的有效光谱区。作用的有效光谱区。可见光可按波长由可见光可按波长由长至短分解为长至短分解为红、红、橙、黄、绿、青、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光。蓝、紫七色光。太太阳辐射的最大波长阳辐射的最大波长。v紫外光区紫外光区（0.76m）能量占总能量占总能量的能量的43%，具有热效具有热效应，应，起着加起着加热地面、大热地面、大气、动、植气、动、植物等物体的物等物体的作用。作用。三、三、太阳辐照度太阳辐照度1、太阳辐照度、太阳辐照度太太阳阳辐辐照照度度是是反反映映太太阳阳辐辐射射强强弱弱程程度度的的物物理理量量。它它指指单单位位时时间间内内投投射射到到单单位位面面积积上上的的太太阳阳辐辐射射能能量量，用用符符号号S表表示示,其其单单位位为为J/(m2.s)。2、太阳常数、太阳常数当地球处于当地球处于日地平均距离日地平均距离时，在大气时，在大气上界，所测得的上界，所测得的太阳辐照度太阳辐照度变化较小，称为变化较小，称为太阳常数。太阳常数。太阳常数的数值随太阳黑子数目的变化太阳常数的数值随太阳黑子数目的变化和测定方法的不同而有变化和测定方法的不同而有变化,并非一个常并非一个常数。数。1981年年10月世界气象组织根据火箭、月世界气象组织根据火箭、卫星等仪器观测的结果，将太阳常数值卫星等仪器观测的结果，将太阳常数值修改为修改为1367.69J/(m2.s),其变化幅度一其变化幅度一般在般在2%范围内。范围内。3.到达地面的太阳辐照度到达地面的太阳辐照度如果不考虑大气的影响如果不考虑大气的影响，则地平面上的太，则地平面上的太阳辐照度取决于阳辐照度取决于太阳高度角太阳高度角。图中。图中(P13)(P13)的的SS为某地平面的为某地平面的太阳辐照度太阳辐照度，S S0 0为为太阳常数太阳常数，h h为太阳高度角。为太阳高度角。这时到达这时到达ACAC和和ABAB面上的总辐射面上的总辐射量相等量相等，即：，即：S S=S=S0 0SinhSinh 一天中，正午一天中，正午h h最大，最大，SS值最大，夜间值最大，夜间h h最小（为零），最小（为零），S S也值最小；一年中，夏至也值最小；一年中，夏至正午正午h h最大，最大，SS值最大，冬至正午值最大，冬至正午h h最小，最小，SS也值最小。也值最小。4、光照强度光照强度表示光效应的物理量，称为表示光效应的物理量，称为光照强度光照强度，简称，简称照照度。度。光照强度的大小取决于可见光的强弱。光照强度的大小取决于可见光的强弱。它指单它指单位时间内垂直投射到单位面积上的对正常人眼位时间内垂直投射到单位面积上的对正常人眼能产生光亮感觉的能产生光亮感觉的太阳辐射能量太阳辐射能量，其单位为，其单位为Lx（勒克斯）。（勒克斯）。照度有日变化，一天中以正午时为最大。一年照度有日变化，一天中以正午时为最大。一年中夏季最大，冬季最小。随纬度增加，照度减中夏季最大，冬季最小。随纬度增加，照度减小。小。晴天时，照度由直射光和散射光二部分构成，晴天时，照度由直射光和散射光二部分构成，阴天仅为散射光。阴天仅为散射光。四、太阳辐射在大气中的减弱作用四、太阳辐射在大气中的减弱作用若若大大气气上上界界得得到到的的太太阳阳辐辐射射能能为为100%，经经过过大大气气层层后后，大大气气和和云云层层吸吸收收了了20%，大大气气散散射射10%，云云层层等等反反射射共共返返回回宇宇宙宙空空间间27%，能能直直达达和和散散射射到到达达地地面面且且被地面吸收的仅被地面吸收的仅43%。可见大气对太阳辐射的减弱是强烈的。可见大气对太阳辐射的减弱是强烈的。返回 吸收作用吸收作用吸收作用吸收作用氧、臭氧、水汽和氧、臭氧、水汽和氧、臭氧、水汽和氧、臭氧、水汽和COCOCOCO2 2 2 2气体成分气体成分气体成分气体成分强吸收波段强吸收波段强吸收波段强吸收波段弱吸收波段弱吸收波段弱吸收波段弱吸收波段氧氧氧氧200nm200nm的紫外光的紫外光的紫外光的紫外光690760nm690760nm的可见光的可见光的可见光的可见光臭氧臭氧臭氧臭氧200320nm200320nm的紫外光的紫外光的紫外光的紫外光600nm600nm的可见光的可见光的可见光的可见光水汽水汽水汽水汽9301500nm9301500nm的红外光的红外光的红外光的红外光（三个强吸收带）（三个强吸收带）（三个强吸收带）（三个强吸收带）600700nm600700nm的可见光的可见光的可见光的可见光（三个弱吸收带）（三个弱吸收带）（三个弱吸收带）（三个弱吸收带）减弱方式减弱方式减弱方式减弱方式 主要的吸收成分主要的吸收成分主要的吸收成分主要的吸收成分 各成分的吸收波段各成分的吸收波段各成分的吸收波段各成分的吸收波段吸收太阳辐射的物质：主要是吸收太阳辐射的物质：主要是吸收太阳辐射的物质：主要是吸收太阳辐射的物质：主要是O O O O2 2 2 2，O O O O3 3 3 3，COCOCOCO2 2 2 2，H H H H2 2 2 2O O O O等等等等l lO O O O2 2 2 2 吸收吸收吸收吸收 0.2 0.2 0.2 0.2 m m m m的紫外线，主要发生在高层大气的紫外线，主要发生在高层大气的紫外线，主要发生在高层大气的紫外线，主要发生在高层大气l lO O O O3 3 3 3 吸收紫外线，吸收紫外线，吸收紫外线，吸收紫外线，在在在在0.2-0.3 0.2-0.3 0.2-0.3 0.2-0.3 m m m m在强烈的吸收带，使在强烈的吸收带，使在强烈的吸收带，使在强烈的吸收带，使 0.30.30.30.3 m m m m的紫外线不能到达地面，能减少太阳总能量的的紫外线不能到达地面，能减少太阳总能量的的紫外线不能到达地面，能减少太阳总能量的的紫外线不能到达地面，能减少太阳总能量的4%4%4%4%l lCOCOCOCO2 2 2 2 主要吸收红外线，强度较弱主要吸收红外线，强度较弱主要吸收红外线，强度较弱主要吸收红外线，强度较弱l lH H H H2 2 2 2O O O O 主要吸收红外线，吸收量占主要吸收红外线，吸收量占主要吸收红外线，吸收量占主要吸收红外线，吸收量占13%13%13%13%l l尘埃、水滴也可吸收部分太阳辐射尘埃、水滴也可吸收部分太阳辐射尘埃、水滴也可吸收部分太阳辐射尘埃、水滴也可吸收部分太阳辐射特点1)1)1)1)大气对太阳辐射的吸收具有选择性；大气对太阳辐射的吸收具有选择性；大气对太阳辐射的吸收具有选择性；大气对太阳辐射的吸收具有选择性；2)2)2)2)大气吸收太阳辐射占总量的大气吸收太阳辐射占总量的大气吸收太阳辐射占总量的大气吸收太阳辐射占总量的24%24%24%24%；3)3)3)3)平流层以上气层主要是平流层以上气层主要是平流层以上气层主要是平流层以上气层主要是O O O O2 2 2 2，O O O O3 3 3 3吸收紫外线，吸收率接近于吸收紫外线，吸收率接近于吸收紫外线，吸收率接近于吸收紫外线，吸收率接近于1 1 1 1；平流层以下主要是水汽和平流层以下主要是水汽和平流层以下主要是水汽和平流层以下主要是水汽和COCOCOCO2 2 2 2对红外线的吸收；对红外线的吸收；对红外线的吸收；对红外线的吸收；4)4)4)4)整整整整个个个个大大大大气气气气层层层层对对对对可可可可见见见见光光光光的的的的吸吸吸吸收收收收率率率率约约约约为为为为0.10.10.10.1，而而而而太太太太阳阳阳阳辐辐辐辐射射射射能能能能量量量量集集集集中中中中在在在在可见光区；可见光区；可见光区；可见光区；因此，低层大气因吸收太阳辐射而增温是很少因此，低层大气因吸收太阳辐射而增温是很少因此，低层大气因吸收太阳辐射而增温是很少因此，低层大气因吸收太阳辐射而增温是很少的，太阳辐射不是对流层主要的直接热源。的，太阳辐射不是对流层主要的直接热源。的，太阳辐射不是对流层主要的直接热源。的，太阳辐射不是对流层主要的直接热源。散射作用散射作用散射作用散射作用 散射散射散射散射 当太阳辐射通过大气时，遇到大气中的各种质点，当太阳辐射通过大气时，遇到大气中的各种质点，当太阳辐射通过大气时，遇到大气中的各种质点，当太阳辐射通过大气时，遇到大气中的各种质点，太阳辐射能的一部分散向四面八方，称为散射。太阳辐射能的一部分散向四面八方，称为散射。太阳辐射能的一部分散向四面八方，称为散射。太阳辐射能的一部分散向四面八方，称为散射。分类分类分类分类由由由由入射辐射波长入射辐射波长入射辐射波长入射辐射波长与散射质点的相对大小与散射质点的相对大小与散射质点的相对大小与散射质点的相对大小r r，将散，将散，将散，将散射分为射分为射分为射分为分子散射（雷莱散射）和米（分子散射（雷莱散射）和米（分子散射（雷莱散射）和米（分子散射（雷莱散射）和米（MieMie）散射。）散射。）散射。）散射。反射作用反射作用反射作用反射作用 参与反射作用的物质参与反射作用的物质参与反射作用的物质参与反射作用的物质大气中较大的大气中较大的大气中较大的大气中较大的尘粒尘粒尘粒尘粒和和和和云滴、云层云滴、云层云滴、云层云滴、云层。云的反射作用云的反射作用云的反射作用云的反射作用 其反射能力随云状、云量和云厚而不同。其反射能力随云状、云量和云厚而不同。其反射能力随云状、云量和云厚而不同。其反射能力随云状、云量和云厚而不同。云量愈多，云量愈多，云量愈多，云量愈多，云层愈厚，反射愈强。云层平均反射率为云层愈厚，反射愈强。云层平均反射率为云层愈厚，反射愈强。云层平均反射率为云层愈厚，反射愈强。云层平均反射率为50%50%50%50%55%55%55%55%。q大气对太阳辐射的减弱方式大气对太阳辐射的减弱方式吸收作用吸收作用散射作用散射作用反射作用反射作用大大气气的的某某些些成成分分，具具有有选选择择吸吸收收某某些些波波长长的的太太阳阳辐辐射射的的特特性性(吸吸收收量量为为大大气气上上界界的的6%），其其中中最最主主要要的的有有O2、O3、水水汽汽和和CO2等。等。O2、O3：强强 烈烈 吸吸 收收 波波 长长EEa a，E E常常为为正正值值，这这说说明明地地面面由由于于放放射射长长波波辐辐射射大大于于吸吸收收的的长长波波辐辐射射而而经经常常失失去去热热量量，E E是是地地面面净净损损失失的的热热量量。E E愈大，地面热量损失愈多，降温愈剧烈。愈大，地面热量损失愈多，降温愈剧烈。影响地面有效辐射的因素影响地面有效辐射的因素 1 1水汽水汽 水汽是关键因素，空气中水汽含量增加，水汽是关键因素，空气中水汽含量增加，大气逆辐射增强，地面有效辐射减小大气逆辐射增强，地面有效辐射减小，所以当天空有，所以当天空有云、雾存在时，地面有效辐射较小，云、雾存在时，地面有效辐射较小，云层越厚云底越云层越厚云底越低，地面有效辐射越小。低，地面有效辐射越小。2 2风风 风能促进对流，使上层热量往下传递给地风能促进对流，使上层热量往下传递给地面，面，所以夜间有风时地面有效辐射较小。所以夜间有风时地面有效辐射较小。3 3地气温差地气温差 当地温高于气温时，当地温高于气温时，地面有效辐射为正值，且随地面有效辐射为正值，且随地气温差的增大而增大（地气温差的增大而增大（这种情况多发生在白天这种情况多发生在白天）；）；当地温低于气温时，当地温低于气温时，地面有效辐射为负值，且地地面有效辐射为负值，且地气温差越大，地面有效辐射越小气温差越大，地面有效辐射越小（这种情况多发生在（这种情况多发生在夜间）夜间）影响地面有效辐射的因素影响地面有效辐射的因素4.4.下垫面性质下垫面性质 无植被覆盖的地面有效辐射无植被覆盖的地面有效辐射较有植被覆盖的较有植被覆盖的大大；起伏不平的粗糙地面起伏不平的粗糙地面较平坦地的有效辐射较平坦地的有效辐射大大；干燥的下垫面干燥的下垫面较潮湿的下垫面的有效辐射较潮湿的下垫面的有效辐射大。大。5 5覆盖覆盖 采用薄膜、草垫等材料在夜间覆盖时地面有效辐采用薄膜、草垫等材料在夜间覆盖时地面有效辐射减小。射减小。6 6海拔高度海拔高度 随海拔高度的增加，水汽量减少，大气逆辐射减随海拔高度的增加，水汽量减少，大气逆辐射减小，小，所以所以地面有效辐射增大。地面有效辐射增大。四、地面辐射差额四、地面辐射差额v地面辐射差额公式地面辐射差额公式 地面辐射差额是指单位面积的地表面，在地面辐射差额是指单位面积的地表面，在一定时间内，辐射能的收入和支出之差。一定时间内，辐射能的收入和支出之差。用用R R表示。表示。即：即：R=R=（S+DS+D）（）（1-r1-r）-E-E 连接12 地面辐射差额的变化规律地面辐射差额的变化规律 1 1、日变化、日变化 一天中，白天一天中，白天地面吸收的太阳总辐射远远大于地面有效地面吸收的太阳总辐射远远大于地面有效辐射辐射，R R（地面辐射差额）（地面辐射差额）0 0，地面得到热量，温度升高。地面得到热量，温度升高。其中，一般情况下其中，一般情况下，SS（太阳直接辐射）（太阳直接辐射）D D（太阳散射辐射），（太阳散射辐射），所所以以白天白天以以SS为主，则为主，则R R的日变化与的日变化与SS的日变化基本一致，的日变化基本一致，在在中午前后达到最大值。中午前后达到最大值。夜间，地面吸收太夜间，地面吸收太阳辐射阳辐射（S+DS+D）（）（1-r1-r（反射率（反射率）=0=0，R=-ER=-E，所以，所以R R0 0，地面失热而，地面失热而降降温温。2 2、年变化、年变化 一年中，夏季，太阳辐射照度较强，一年中，夏季，太阳辐射照度较强，R R0 0；冬季，太阳；冬季，太阳辐射照度较弱，辐射照度较弱，R R0 0。正负值的转换月份因纬度而异，在低纬度正负值的转换月份因纬度而异，在低纬度R R0 0的月份较的月份较多，随纬度增加，多，随纬度增加，R R0 0的月份减少。的月份减少。大气温室效应大气中各种微尘和二氧化碳成分的存在，大气中各种微尘和二氧化碳成分的存在，犹如温室覆盖的玻璃一样，阻挡了地面犹如温室覆盖的玻璃一样，阻挡了地面向外的辐射，增强大气逆辐射，对地面向外的辐射，增强大气逆辐射，对地面有保温和增温作用，这种现象称为有保温和增温作用，这种现象称为大气大气温室效应温室效应。为什么晴天的夜间比阴天的夜间冷些：地球之所以适合人类生存就是因为有大气等，而大气在地球周围对地球形成了一种保温作用。当夜间处于晴天的时候，那么说明天空中的云层较之为少，云层一少那么对地表而言，云层所带来的大气逆辐射就较弱，再者，云层就相当于你晚上盖的被子，没有了保护，地表的温度就迅速散发，气温就会降低的很快，就好比是沙漠一样。如果是阴天的晚上，则反之！地面接受太阳辐射后升温，后向外放出热量，称为地面辐射；大气的热量主要来源于地面辐射，大气升温后又向外放出热量，绝大部分返回地面，称为大气逆辐射；多云的夜晚地面辐射绝大多数都被大气吸收，又以大气逆辐射形式返回地面，使地面温度较高，而晴天的夜晚地面辐射直接射向宇宙空间，因此温度较低。晴朗的天空为什么是蓝色的?阴天为什么是灰色?因为阴天空气中的尘粒、小滴、冰晶的数量会很多而天空的颜色形成是靠太阳光通过大气层直射到地面然后反射而波长较短的蓝、紫、靛等色光,很容易被悬浮在空气中的微粒阻挡从而使光线散射向四方,使天空呈现出蓝色阴天或污染严重的时有云层或粉尘多太阳光线穿过大气层时主要发生的是微小尘埃引起的散射这种情况下各种波长的光都会被散射因而天空呈灰白色1、光的散射分为空气分子引起的散射和微小尘埃引起的散射。2、天晴或污染少时，太阳光线穿过大气层时发生的是空气分子引起的散射，只有波长比较短的蓝紫光遇到空气分子时发生散射（类似脚步比较短，跨不过空气子，只好被碰散了），因而天空呈蔚蓝色。3、阴天或污染严重的时，有云层或粉尘多，太阳光线穿过大气层时主要发生的是微小尘埃引起的散射，这种情况下，各种波长的光都会被散射（七种可见光的波长都小于尘埃的直径，都跨不过去），因而天空呈灰白色。紫外光区对植物生长发育的影响紫外光区对植物生长发育的影响可见光区对植物生长发育的影响可见光区对植物生长发育的影响红外光区对植物生长发育的影响红外光区对植物生长发育的影响 第三节第三节 太阳辐射与农业生产太阳辐射与农业生产一、太阳辐射光谱对植物生长发育的影响一、太阳辐射光谱对植物生长发育的影响紫外光区对植物生长发育的影响紫外光区对植物生长发育的影响小于小于0.29m0.29m的短紫外线的短紫外线对植物有机体有致伤作用，对植物有机体有致伤作用，大多数高等植物或真菌在这种辐射线照射下几乎立大多数高等植物或真菌在这种辐射线照射下几乎立即死亡。即死亡。0.29 0.29 0.315m 0.315m的紫外线的紫外线对大多数植物有害，对大多数植物有害，人们利用这部分紫外线消毒土壤、消灭农作物的病人们利用这部分紫外线消毒土壤、消灭农作物的病虫害。虫害。0.3150.3150.4m0.4m的紫外线的紫外线对植物无害，可使植物矮对植物无害，可使植物矮壮，叶片变厚。可使果品色泽红润、深沉，果品成壮，叶片变厚。可使果品色泽红润、深沉，果品成熟期如缺少紫外线，则含糖量降低。熟期如缺少紫外线，则含糖量降低。但有些植物要但有些植物要防止紫外线才能获得良好的品质，如云雾茶、生姜防止紫外线才能获得良好的品质，如云雾茶、生姜等。等。可见光区对植物生长发育的影响可见光区对植物生长发育的影响 可见光是太阳辐射波谱中与植物生长发育关系可见光是太阳辐射波谱中与植物生长发育关系最密切的波段，最密切的波段，绿色植物进行光合作用时，可见光绿色植物进行光合作用时，可见光被叶绿素吸收并参与光化学反应，被叶绿素吸收并参与光化学反应，所以可见光也称所以可见光也称为光合辐射，又称生理辐射。为光合辐射，又称生理辐射。植物对光合辐射各种波长的吸收和利用是不同植物对光合辐射各种波长的吸收和利用是不同的，的，把参与作物光合作用并转化为有机物质而贮存把参与作物光合作用并转化为有机物质而贮存起来的太阳辐射称为起来的太阳辐射称为光合有效辐射。光合有效辐射。叶绿素的吸收高峰有两个，一个在叶绿素的吸收高峰有两个，一个在0.40-0.40-0.50m0.50m（主要为蓝、紫光），一个在（主要为蓝、紫光），一个在0.60-0.60-0.70m0.70m（主要为红、橙光），（主要为红、橙光），因此是植物光合作因此是植物光合作用效率最高的波长。用效率最高的波长。可见光中蓝、紫光的光谱对植物（如向日葵）可见光中蓝、紫光的光谱对植物（如向日葵）的向光性运动起着重要作用，的向光性运动起着重要作用，当植物向光部分遇当植物向光部分遇到这段光谱时，生长就受到抑制，比背光部位长到这段光谱时，生长就受到抑制，比背光部位长得慢，导致植物向光性弯曲。得慢，导致植物向光性弯曲。可见，蓝、紫光具可见，蓝、紫光具有防止茎叶徒长的作用。有防止茎叶徒长的作用。可见光还可用于诱杀害虫，可见光还可用于诱杀害虫，因为昆虫的视觉因为昆虫的视觉波长范围为波长范围为0.25-0.70m0.25-0.70m，偏于短波，而且多数，偏于短波，而且多数昆虫具有趋光性，这样，就可以在夜间利用萤光昆虫具有趋光性，这样，就可以在夜间利用萤光灯发出的较短光谱诱杀害虫。灯发出的较短光谱诱杀害虫。红外光区对植物生长发育的影响红外光区对植物生长发育的影响 红红外外线线具具有有热热效效应应，它它不不直直接接参参加加植植物物有有机机质质制制造造过过程程，却却是是影影响响植植物物热热力力状状况的重要因素。况的重要因素。红红外外线线的的热热效效应应使使植植物物的的体体温温升升高高，从从而而促促进进植植物物的的蒸蒸腾腾和和物物质质运运输输等等生生理理过过程程，促促进进干干物物质质的的积积累累，而而且且外外界界环环境境的温度愈低，红外线的热效应愈大的温度愈低，红外线的热效应愈大。二、光照度与植物生长发育的关系二、光照度与植物生长发育的关系（一）影响光合作用（一）影响光合作用（二）影响作物的发育进程（二）影响作物的发育进程（三）影响作物的品质（三）影响作物的品质返回（一）影响光合作用（一）影响光合作用 光饱和点光饱和点：在一定光照度范围内，植物的光：在一定光照度范围内，植物的光合速率随光照度的上升而增加，合速率随光照度的上升而增加，但当光照度超但当光照度超过一定限度时，过一定限度时，光照度即使继续增大，光合速光照度即使继续增大，光合速率也不再增加。此时的光照度叫光饱和点，也率也不再增加。此时的光照度叫光饱和点，也称饱和光强。称饱和光强。光补偿点：光补偿点：是指光照度降低到一定程度时，是指光照度降低到一定程度时，光合速率与呼吸强度达到平衡的光照度。光合速率与呼吸强度达到平衡的光照度。也称也称补偿光强。补偿光强。返回 不同作物的光饱和点不同不同作物的光饱和点不同。一般来说，喜阳作物的光饱和点比较高，一般来说，喜阳作物的光饱和点比较高，如水稻、小麦、柑橘、桃树、棉花、玉米、花如水稻、小麦、柑橘、桃树、棉花、玉米、花生、大豆、向日葵以及荒漠和高山的作物生、大豆、向日葵以及荒漠和高山的作物；C4 C4作物的光饱和点高于作物的光饱和点高于C3C3作物。光饱和作物。光饱和点高的作物对光能的利用率比较高。点高的作物对光能的利用率比较高。作物群体的光饱和点高于单株、单叶的光作物群体的光饱和点高于单株、单叶的光饱和点，饱和点，封行后的群体甚至不存在光饱和点，封行后的群体甚至不存在光饱和点，因为光照度增加，群体的上层叶片虽已饱和，因为光照度增加，群体的上层叶片虽已饱和，但下层叶片光合速率仍随光照度的增加而提高，但下层叶片光合速率仍随光照度的增加而提高，所以群体的总的光合速率不断上升。所以群体的总的光合速率不断上升。不同作物的光补偿点不同，不同作物的光补偿点不同，一般来说，耐一般来说，耐荫作物的光补偿点比较低荫作物的光补偿点比较低，如茶树、生姜、韭，如茶树、生姜、韭菜、苋菜、蕃茄、白菜、甜菜等。菜、苋菜、蕃茄、白菜、甜菜等。作物群