气象学-第二章辐射.ppt

第二章第二章辐辐射射(RadiantenergyorSolarradiation)本章主要内容本章主要内容n辐射的基本知识辐射的基本知识n日地关系和季节的形成日地关系和季节的形成n太阳辐射太阳辐射n地面有效辐射和地面净辐射地面有效辐射和地面净辐射n太阳辐射与植物生长太阳辐射与植物生长第一节第一节 辐射的基本知识辐射的基本知识(Basicknowledgeofradiation)一、辐射的概念一、辐射的概念(concept of radiation)concept of radiation)1 1.定义：定义：辐射：物体以电磁波或粒子的形式放射或输送能量的过程。辐射：物体以电磁波或粒子的形式放射或输送能量的过程。辐射能：辐射能：物体以辐射的方式物体以辐射的方式物体以辐射的方式物体以辐射的方式放射或输送放射或输送的能量。的能量。的能量。的能量。辐射有两个基本属性辐射有两个基本属性：辐射的波动性：辐射的波动性：=c =c各种频率的电磁波在真空中传播的速度相等即相当于光速各种频率的电磁波在真空中传播的速度相等即相当于光速各种频率的电磁波在真空中传播的速度相等即相当于光速各种频率的电磁波在真空中传播的速度相等即相当于光速.l l光速光速光速光速c=3.0 x10c=3.0 x108 8msms-1-1c=l l波长波长波长波长频率频率频率频率波长和频率的关系波长和频率的关系图图图图2.12.1电磁辐射波谱：电磁辐射波谱：电磁辐射波谱：电磁辐射波谱：图图2 2.2.2电磁波谱电磁波谱:把电磁波按波长大小顺序排列，称为电磁波谱。把电磁波按波长大小顺序排列，称为电磁波谱。辐射的粒子性辐射的粒子性辐射的粒子性辐射的粒子性 辐射的粒子学说认为，电磁辐射由许多具有一定质量、辐射的粒子学说认为，电磁辐射由许多具有一定质量、能量和动量的微粒子组成，这些微粒称为粒子（量子）。能量和动量的微粒子组成，这些微粒称为粒子（量子）。n粒子（量子）的概念：微观世界的某些物理量不能连续变粒子（量子）的概念：微观世界的某些物理量不能连续变化而只能以某一最小单位的整数倍发生变化，这些最小单位化而只能以某一最小单位的整数倍发生变化，这些最小单位就称为该量的粒子（就称为该量的粒子（量子）量子）。如电子。如电子。这些粒子或量子每一个所具有的能量为：这些粒子或量子每一个所具有的能量为：e ehh，或或 e=h C/e=h C/h h h h 6.626106.626106.626106.62610-34-34JsJsJsJs，h h h h为普朗克常数为普朗克常数为普朗克常数为普朗克常数 。植物光合作用的研究常利用辐射的粒子性。植物光合作用的研究常利用辐射的粒子性。2.2.表征辐射的物理量表征辐射的物理量（1 1 1 1）辐射通量：辐射通量：定义：单位时间内通过任一表面的辐射能。定义：单位时间内通过任一表面的辐射能。单位：单位：JsJs1 1或或W W（2 2）辐射通量密度辐射通量密度 定义：单位面积上的辐射通量。定义：单位面积上的辐射通量。单位：单位：JsJs1 1mm-2-2或或WmWm-2-2。辐照度辐照度辐照度辐照度辐出度辐出度辐出度辐出度（3 3 3 3）光通量、光通量密度、照度）光通量、光通量密度、照度）光通量、光通量密度、照度）光通量、光通量密度、照度光通量光通量定义：单位时间通过某一表面的可见光能量。定义：单位时间通过某一表面的可见光能量。单位：流明（单位：流明（lmlm）光通量密度光通量密度定义：单位面积上的光通量。定义：单位面积上的光通量。单位：流明单位：流明/米米2 2（lmlmm m-2-2）光照度光照度(照度）照度）定义：单位面积上接收的光通量。定义：单位面积上接收的光通量。单位：单位：lxlx，勒克斯，勒克斯，1 lx=1 lm1 lx=1 lmm m-2-2吸收吸收吸收吸收QaQa入射入射入射入射Q Q Q Q反射反射反射反射QrQrQrQr透射透射透射透射QtQtQtQt定义：定义：定义：定义：吸收率吸收率吸收率吸收率 a=Qa/Qa=Qa/Qa=Qa/Qa=Qa/Q 反射率反射率反射率反射率 r=Qr/Qr=Qr/Qr=Qr/Qr=Qr/Q 透射率透射率透射率透射率 t=Qt/Qt=Qt/Qt=Qt/Qt=Qt/Q则有则有则有则有：a+r+t=1a+r+t=11.1.1.1.吸收率、反射率和透射率吸收率、反射率和透射率 假设有一束能量为假设有一束能量为Q Q的入射光，照射到某一物体表面，的入射光，照射到某一物体表面，其中被物体吸收的能量为其中被物体吸收的能量为QaQa，反射的能量为，反射的能量为QrQr，透射，透射过物体的能量为过物体的能量为QtQt，则：，则：Q=Qa+Qr+QtQ=Qa+Qr+Qt。二、二、二、二、物体对辐射的吸收、反射和透射物体对辐射的吸收、反射和透射2.2.关于关于a a、r r、t t的几点讨论的几点讨论na a 、r r、t t是是0 01 1之间的无量纲量。若辐射不能透过物之间的无量纲量。若辐射不能透过物体，体，t t0 0，则，则a ar r1 1，吸收率越大，反射率越小，反，吸收率越大，反射率越小，反之亦然。之亦然。n物体对辐射的吸收、反射和透射具有选择性。物体对辐射的吸收、反射和透射具有选择性。n吸收率等于吸收率等于1 1的物体为的物体为黑体黑体。吸收率为小于吸收率为小于1的常数，的常数，且不随波长变化的物体叫且不随波长变化的物体叫灰体。灰体。三、辐射的基本定律三、辐射的基本定律定律：定律：在一定温度下，物体对某一波长的辐射能力在一定温度下，物体对某一波长的辐射能力在一定温度下，物体对某一波长的辐射能力在一定温度下，物体对某一波长的辐射能力(e(e(e(e,T,T,T,T)与物体对该波长的吸收率与物体对该波长的吸收率与物体对该波长的吸收率与物体对该波长的吸收率(a(a(a(a,T,T,T,T)的比值是一常数，即的比值是一常数，即的比值是一常数，即的比值是一常数，即:E E E ETTTT是黑体的辐射能力，它是波长和温度的函数，与物体是黑体的辐射能力，它是波长和温度的函数，与物体是黑体的辐射能力，它是波长和温度的函数，与物体是黑体的辐射能力，它是波长和温度的函数，与物体的性质无关。的性质无关。的性质无关。的性质无关。1 1 1 1、基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律 推论：推论：推论：推论：放射能力较强的物体，吸收能力也较强；反之，放射放射能力较强的物体，吸收能力也较强；反之，放射放射能力较强的物体，吸收能力也较强；反之，放射放射能力较强的物体，吸收能力也较强；反之，放射能力弱者，吸收能力也弱，黑体的吸收能最强，所以它能力弱者，吸收能力也弱，黑体的吸收能最强，所以它能力弱者，吸收能力也弱，黑体的吸收能最强，所以它能力弱者，吸收能力也弱，黑体的吸收能最强，所以它也是最强的放射物体。也是最强的放射物体。也是最强的放射物体。也是最强的放射物体。同一物体，如果在温度同一物体，如果在温度同一物体，如果在温度同一物体，如果在温度T T T T时它可放射某一波长的辐射，时它可放射某一波长的辐射，时它可放射某一波长的辐射，时它可放射某一波长的辐射，那么，在同一温度下它也可吸收该波长的辐射。那么，在同一温度下它也可吸收该波长的辐射。那么，在同一温度下它也可吸收该波长的辐射。那么，在同一温度下它也可吸收该波长的辐射。3.3.维恩位移定律维恩位移定律定律：黑体放射能力的最大值对应的波长定律：黑体放射能力的最大值对应的波长(max)(max)与与其本身的绝对温度其本身的绝对温度(T)(T)成反比。即：成反比。即：maxT=CmaxT=C如果波长以如果波长以m m为单位，则常数为单位，则常数C C28972897m Km K。意义：物体温度愈高，其放射能力愈强。意义：物体温度愈高，其放射能力愈强。定律：黑体的放射能力（定律：黑体的放射能力（ET）与它本身绝对温度（）与它本身绝对温度（T）的四次方成正比。即：的四次方成正比。即：ETT4式中式中5.6710-8Wm-2K-4为斯蒂芬为斯蒂芬波尔兹曼常数。波尔兹曼常数。2.2.斯蒂芬斯蒂芬波尔兹曼定律波尔兹曼定律 图图2.42.4不同温度下黑体辐射强度与温度的关系不同温度下黑体辐射强度与温度的关系 物体的温度愈高，辐射物体的温度愈高，辐射能量最大值的波长愈短，能量最大值的波长愈短，即黑体辐射具有最大辐射即黑体辐射具有最大辐射能力的波长随温度升高逐能力的波长随温度升高逐渐向短波方向移动。渐向短波方向移动。一一一一.日地关系日地关系日地关系日地关系地球是一个椭球体，赤地球是一个椭球体，赤地球是一个椭球体，赤地球是一个椭球体，赤道半径道半径道半径道半径6378.0km6378.0km，极半径，极半径，极半径，极半径6356.8km6356.8km，在绕太阳公转在绕太阳公转在绕太阳公转在绕太阳公转的同时又绕地轴自西向东自的同时又绕地轴自西向东自的同时又绕地轴自西向东自的同时又绕地轴自西向东自转。公转形成四季，自转形转。公转形成四季，自转形转。公转形成四季，自转形转。公转形成四季，自转形成昼夜。成昼夜。成昼夜。成昼夜。第二节第二节第二节第二节 太阳辐射的基本概念及其预备知识太阳辐射的基本概念及其预备知识太阳辐射的基本概念及其预备知识太阳辐射的基本概念及其预备知识 近日距：近日距：1月月3日，日，1.47 108km 远日距：远日距：7月月4日，日，1.52108km1 1.地球的公转运动：地球的公转运动：公转轨道为一椭圆公转轨道为一椭圆,公转一周的时间为一年。公转一周的时间为一年。2 2.地球的自转运动地球的自转运动:绕地轴旋转，自转一周为一天。绕地轴旋转，自转一周为一天。3 3.地轴与地球公转轨道面的交角为地轴与地球公转轨道面的交角为66.566.5,且地球在公且地球在公 转过程中，地轴方向保持不变转过程中，地轴方向保持不变.公转轨道为一近圆形的椭圆，太阳位于一个焦点上，公转轨道为一近圆形的椭圆，太阳位于一个焦点上，日地平均距离日地平均距离1.495101.495108 8kmkm。（一）太阳辐射光谱和太阳常数一）太阳辐射光谱和太阳常数一）太阳辐射光谱和太阳常数一）太阳辐射光谱和太阳常数1.1.1.1.太阳辐射光谱太阳辐射光谱太阳辐射光谱太阳辐射光谱定义：把太阳辐射按波长的分布称太阳辐射光谱。定义：把太阳辐射按波长的分布称太阳辐射光谱。定义：把太阳辐射按波长的分布称太阳辐射光谱。定义：把太阳辐射按波长的分布称太阳辐射光谱。太阳辐射的波长范围较广，几乎包括了所有的电磁波，太阳辐射的波长范围较广，几乎包括了所有的电磁波，太阳辐射的波长范围较广，几乎包括了所有的电磁波，太阳辐射的波长范围较广，几乎包括了所有的电磁波，其能量的其能量的其能量的其能量的99999999集中在集中在集中在集中在0.150.150.150.154m4m4m4m波段，因此说太阳辐射光波段，因此说太阳辐射光波段，因此说太阳辐射光波段，因此说太阳辐射光谱谱谱谱主要主要主要主要包括红外线、可见光和紫外线光谱。包括红外线、可见光和紫外线光谱。包括红外线、可见光和紫外线光谱。包括红外线、可见光和紫外线光谱。二、太阳辐射的基本概念二、太阳辐射的基本概念二、太阳辐射的基本概念二、太阳辐射的基本概念2.2.太阳常数太阳常数n定义：当日、地间处于平均距离时定义：当日、地间处于平均距离时(约约1.496101.496108 8km)km)，在大气上界垂直于太阳光线的平面上单位面积、单，在大气上界垂直于太阳光线的平面上单位面积、单位时间内所接收的太阳辐射能，称为太阳常数。用位时间内所接收的太阳辐射能，称为太阳常数。用S S0 0表示。其值为表示。其值为13677 Wm13677 Wm-2-2 我国采用的太阳常数值为我国采用的太阳常数值为1367 Wm1367 Wm-2-2 。影响太。影响太阳常数的因子有日地距离、太阳黑子数等。阳常数的因子有日地距离、太阳黑子数等。2023/5/20三、太阳高度角和方位角三、太阳高度角和方位角 （一）、太阳高度角（一）、太阳高度角（h h）1.定义定义:太阳平行光线与地表水平面之间的夹角。太阳平行光线与地表水平面之间的夹角。(0h90)(0h90)水平面上得到的太水平面上得到的太阳辐射能随着阳辐射能随着h的增的增加而增加。加而增加。图图2.6 2.6 太阳高度角和太阳辐射强度太阳高度角和太阳辐射强度2.2.任意时刻及正午时刻太阳高度角的计算任意时刻及正午时刻太阳高度角的计算任意时刻任意时刻h h的计算的计算sin hsin hsin hsin h sinsin+coscoscossinsin+coscoscossinsin+coscoscossinsin+coscoscos式中：式中：为观测点纬度，为观测点纬度，为赤纬，为赤纬，是时角。是时角。的的的的含义：含义：太阳直射点的地理纬度太阳直射点的地理纬度.范围范围-23.5-23.5+23.5+23.5。的计算的计算的计算的计算:23.5sinN 23.5sinN 23.5sinN 23.5sinN 说明：说明：说明：说明：式中式中式中式中NNNN以度为单位，是距春分日或秋分日最以度为单位，是距春分日或秋分日最以度为单位，是距春分日或秋分日最以度为单位，是距春分日或秋分日最近的总天数。春分日至秋分日取正值，否则，取负值。近的总天数。春分日至秋分日取正值，否则，取负值。近的总天数。春分日至秋分日取正值，否则，取负值。近的总天数。春分日至秋分日取正值，否则，取负值。特殊日期特殊日期特殊日期特殊日期的的的的值：值：(北半球）北半球）(南半球相反）南半球相反）春分日春分日春分日春分日(21/3)(21/3)(21/3)(21/3)或秋分日或秋分日或秋分日或秋分日(23/9)(23/9)(23/9)(23/9)：0000夏至日夏至日夏至日夏至日(22/6)(22/6)(22/6)(22/6)：23.523.523.523.5冬至日冬至日冬至日冬至日(22/12)(22/12)(22/12)(22/12)：-23.5-23.5-23.5-23.5 23.5sinN 23.5sinN 23.5sinN 23.5sinN 的确定的确定的确定的确定:是用角度表示的时间，是用角度表示的时间，是用角度表示的时间，是用角度表示的时间，每每每每15151515为一小时为一小时为一小时为一小时 正午：正午：正午：正午：0 0 0 0 上午：上午：上午：上午：0 0 0 0 下午：下午：下午：下午：0 0 0 0 正午时刻正午时刻h的计算的计算 例例例例1 1 1 1：计算屯溪（计算屯溪（292940N,1180N,11820EE）夏至日和冬至日正）夏至日和冬至日正午时刻的太阳高度角？午时刻的太阳高度角？解：解：根据公式根据公式 h h 9090，夏至日夏至日+23.5+23.5，冬至日，冬至日-23.5-23.5 夏至日夏至日h=9029h=902940023.523.5=83=83500 冬至日冬至日h=9029h=902940-23.50-23.5=36=36500注意：当计算所得注意：当计算所得h为钝角时，取其补角为太阳高度角。为钝角时，取其补角为太阳高度角。hh正午正午正午正午90-+90-+太阳高度角随纬度和季节的变化太阳高度角随纬度和季节的变化表表2.1 2.1 太阳高度角随纬度和季节的变化太阳高度角随纬度和季节的变化纬度纬度(N)(N)春分日春分日夏至日夏至日秋分日秋分日冬至日冬至日9090002327232700232723276630663023272327465446542327232700505040406327632740401633163340405050732373235050263326332327232766336633909066336633430643062020707086338633707046334633101080807633763380805633563300909060336033909066336633（二）太阳方位角（二）太阳方位角（二）太阳方位角（二）太阳方位角 （A A A A）1.1.定义定义：太阳平行光线在水平地面上太阳平行光线在水平地面上 的投影和当地子午线之间的夹角。的投影和当地子午线之间的夹角。2.2.计算公式：计算公式：式中式中式中式中A A A A值：值：值：值：正南：正南：正南：正南：A=0A=0A=0A=0正南以西：正南以西：正南以西：正南以西：A A A A0000正南以东：正南以东：正南以东：正南以东：A A A A0000日出日没时日出日没时日出日没时日出日没时h h h h0000，cosAcosAcosAcosAsinsecsinsecsinsecsinsec3.3.北半球一年内太阳出没的方位北半球一年内太阳出没的方位北半球一年内太阳出没的方位北半球一年内太阳出没的方位 冬半年内，日出东偏南方向，日没西偏南方向；且愈冬半年内，日出东偏南方向，日没西偏南方向；且愈冬半年内，日出东偏南方向，日没西偏南方向；且愈冬半年内，日出东偏南方向，日没西偏南方向；且愈近冬至日，日出日没方位愈偏南。近冬至日，日出日没方位愈偏南。近冬至日，日出日没方位愈偏南。近冬至日，日出日没方位愈偏南。除北极外，一年中只有春分日和秋分日，日出正东日没除北极外，一年中只有春分日和秋分日，日出正东日没除北极外，一年中只有春分日和秋分日，日出正东日没除北极外，一年中只有春分日和秋分日，日出正东日没 正西。正西。正西。正西。夏半年内，日出东偏北方向，日没西偏北方夏半年内，日出东偏北方向，日没西偏北方夏半年内，日出东偏北方向，日没西偏北方夏半年内，日出东偏北方向，日没西偏北方 向；且愈近向；且愈近向；且愈近向；且愈近夏至日，日出日没方位愈偏北。夏至日，日出日没方位愈偏北。夏至日，日出日没方位愈偏北。夏至日，日出日没方位愈偏北。三、昼长（可照时数）三、昼长（可照时数）三、昼长（可照时数）三、昼长（可照时数）1.1.概念：在无遮阴情况下，日出到日没太阳可能照射的时概念：在无遮阴情况下，日出到日没太阳可能照射的时概念：在无遮阴情况下，日出到日没太阳可能照射的时概念：在无遮阴情况下，日出到日没太阳可能照射的时 间间隔。间间隔。间间隔。间间隔。2.2.计算：计算：计算：计算：昼长昼长昼长昼长=2=2 0 0/15/153.3.昼长的变化昼长的变化昼长的变化昼长的变化coscoscoscos0 0 0 0-tgtg-tgtg-tgtg-tgtg 相同纬度，昼长冬短夏长，春秋介于二者之间。相同纬度，昼长冬短夏长，春秋介于二者之间。相同纬度，昼长冬短夏长，春秋介于二者之间。相同纬度，昼长冬短夏长，春秋介于二者之间。夏季昼长随纬度升高而加长，冬季昼长随纬度升高而缩短，夏季昼长随纬度升高而加长，冬季昼长随纬度升高而缩短，夏季昼长随纬度升高而加长，冬季昼长随纬度升高而缩短，夏季昼长随纬度升高而加长，冬季昼长随纬度升高而缩短，春、秋分则不随纬度升高而变。春、秋分则不随纬度升高而变。春、秋分则不随纬度升高而变。春、秋分则不随纬度升高而变。4.4.实照时数和日照百分率实照时数和日照百分率实照时数和日照百分率实照时数和日照百分率n n实照时数实照时数实照时数实照时数：地面上用日照计实际测量的日照时数。地面上用日照计实际测量的日照时数。地面上用日照计实际测量的日照时数。地面上用日照计实际测量的日照时数。n n日照百分率日照百分率日照百分率日照百分率日照百分率日照百分率日照百分率日照百分率 100%100%100%100%实照时数实照时数实照时数实照时数可照可照可照可照时数时数时数时数5.5.5.5.光照时间光照时间光照时间光照时间uu 曙暮光曙暮光曙暮光曙暮光 在日出前和日落后，太阳光线在地平线以下时，光通在日出前和日落后，太阳光线在地平线以下时，光通在日出前和日落后，太阳光线在地平线以下时，光通在日出前和日落后，太阳光线在地平线以下时，光通过大气散射到地表产生一定的光照强度，这种光称为曙光过大气散射到地表产生一定的光照强度，这种光称为曙光过大气散射到地表产生一定的光照强度，这种光称为曙光过大气散射到地表产生一定的光照强度，这种光称为曙光和暮光。和暮光。和暮光。和暮光。光照时间可照时数曙暮光时间光照时间可照时数曙暮光时间光照时间可照时数曙暮光时间光照时间可照时数曙暮光时间第三节第三节第三节第三节 大气对太阳辐射的减弱大气对太阳辐射的减弱大气对太阳辐射的减弱大气对太阳辐射的减弱一一一一.减弱方式减弱方式减弱方式减弱方式三种方式：吸收、散射、反射三种方式：吸收、散射、反射三种方式：吸收、散射、反射三种方式：吸收、散射、反射1.吸收作用吸收作用特点：选择性吸收特点：选择性吸收主要吸收主要吸收主要吸收主要吸收成分成分成分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OO2 20.2 夜间夜间夜间夜间二、大气辐射二、大气辐射1.1.1.1.定义定义定义定义大气辐射：大气辐射：大气辐射：大气辐射：大气向四面八方发射的辐射。大气向四面八方发射的辐射。大气向四面八方发射的辐射。大气向四面八方发射的辐射。大气逆辐射大气逆辐射大气逆辐射大气逆辐射(L La a)：大气辐射朝向地面的部分。大气辐射朝向地面的部分。大气辐射朝向地面的部分。大气辐射朝向地面的部分。2.2.2.2.波长范围波长范围波长范围波长范围4 4 4 4120120120120 mm ，最大放射能力波长约，最大放射能力波长约，最大放射能力波长约，最大放射能力波长约为为为为11.611.611.611.6 mm 。三、三、三、三、地面有效辐射地面有效辐射地面有效辐射地面有效辐射(L(L(L(Ln n n n)1.1.1.1.定义：定义：定义：定义：地面辐射与被地面吸收的大气逆辐射之差地面辐射与被地面吸收的大气逆辐射之差地面辐射与被地面吸收的大气逆辐射之差地面辐射与被地面吸收的大气逆辐射之差。2.2.2.2.计算公式计算公式计算公式计算公式L L L Ln n n nL L L Lo o o o-L-L-L-La a a a 其中：其中：其中：其中：为地面吸收率，平均取为地面吸收率，平均取为地面吸收率，平均取为地面吸收率，平均取0.95.0.95.0.95.0.95.3.3.3.3.影响因子影响因子影响因子影响因子 地面温度地面温度地面温度地面温度 、空气温度、空气湿度、云况、风力、空气温度、空气湿度、云况、风力、空气温度、空气湿度、云况、风力、空气温度、空气湿度、云况、风力、海拔、地面状况和植被等。海拔、地面状况和植被等。海拔、地面状况和植被等。海拔、地面状况和植被等。4.4.地面有效辐射的意义地面有效辐射的意义地面有效辐射的意义地面有效辐射的意义夜间夜间L Ln n的大小，的大小，可决定地温的高低和地温降低的快可决定地温的高低和地温降低的快可决定地温的高低和地温降低的快可决定地温的高低和地温降低的快慢。慢。慢。慢。L Ln n大大大大，地面降温多，易形成露、霜、低温灾害等。，地面降温多，易形成露、霜、低温灾害等。，地面降温多，易形成露、霜、低温灾害等。，地面降温多，易形成露、霜、低温灾害等。L Ln n大小大小大小大小 经常用来作为预报地面最低温度和霜冻的重要经常用来作为预报地面最低温度和霜冻的重要经常用来作为预报地面最低温度和霜冻的重要经常用来作为预报地面最低温度和霜冻的重要依据。依据。依据。依据。五、地面净辐射五、地面净辐射五、地面净辐射五、地面净辐射(B)(B)(B)(B)1.1.1.1.定义定义定义定义在在在在单位时间内，单位面积地面所吸收的辐射与放出的辐单位时间内，单位面积地面所吸收的辐射与放出的辐单位时间内，单位面积地面所吸收的辐射与放出的辐单位时间内，单位面积地面所吸收的辐射与放出的辐射之差，称为射之差，称为射之差，称为射之差，称为地面净辐射地面净辐射地面净辐射地面净辐射(B)(B)(B)(B)。也称也称也称也称地面辐射差额。地面辐射差额。地面辐射差额。地面辐射差额。2.2.2.2.计算公式计算公式计算公式计算公式 阴天阴天阴天阴天：B BS St t(1 1 r)L r)Ln n夜晚夜晚夜晚夜晚：B B-L-Ln n 晴天：晴天：3.3.3.3.影响因素影响因素影响因素影响因素 太阳辐射：太阳辐射：太阳辐射：太阳辐射：白天白天白天白天，B0B0B0B0，靠近正午时，靠近正午时，靠近正午时，靠近正午时B B B B达到最大值。达到最大值。达到最大值。达到最大值。夜间夜间夜间夜间，B=-LB=-LB=-LB=-Ln n n n，B0B0B0B0 B0 B0 B0；冬季，；冬季，；冬季，；冬季，B0 B0 B0 B0。天气状况：天气状况：天气状况：天气状况：有云的情况下，会使有云的情况下，会使有云的情况下，会使有云的情况下，会使B B B B的绝对值减小。的绝对值减小。的绝对值减小。的绝对值减小。纬度：纬度：纬度：纬度：纬度愈低，纬度愈低，纬度愈低，纬度愈低，B B B B保持正值的月份愈多。保持正值的月份愈多。保持正值的月份愈多。保持正值的月份愈多。我国大致在我国大致在我国大致在我国大致在39393939 N N N N以南的地区各月都为正值以南的地区各月都为正值以南的地区各月都为正值以南的地区各月都为正值,39,39,39,39 N N N N以北冬季某以北冬季某以北冬季某以北冬季某些月份为负值，且纬度越高，负值的时间越长。些月份为负值，且纬度越高，负值的时间越长。些月份为负值，且纬度越高，负值的时间越长。些月份为负值，且纬度越高，负值的时间越长。地面净辐射在天气、气候以及小气候的形成与变化中地面净辐射在天气、气候以及小气候的形成与变化中地面净辐射在天气、气候以及小气候的形成与变化中地面净辐射在天气、气候以及小气候的形成与变化中有重要的作用。农林业上可以通过覆盖、松土、灌溉等有重要的作用。农林业上可以通过覆盖、松土、灌溉等有重要的作用。农林业上可以通过覆盖、松土、灌溉等有重要的作用。农林业上可以通过覆盖、松土、灌溉等方法改变地面净辐射，调节土壤的温度。方法改变地面净辐射，调节土壤的温度。方法改变地面净辐射，调节土壤的温度。方法改变地面净辐射，调节土壤的温度。第六节第六节第六节第六节 太阳辐射与植物生长太阳辐射与植物生长太阳辐射与植物生长太阳辐射与植物生长 太阳辐射对植物的影响：太阳辐射对植物的影响：太阳辐射对植物的影响：太阳辐射对植物的影响：热效应、热效应、热效应、热效应、光合效应、光合效应、光合效应、光合效应、形态效形态效形态效形态效应，决定了植物产量、形成及地理分布应，决定了植物产量、形成及地理分布应，决定了植物产量、形成及地理分布应，决定了植物产量、形成及地理分布.一、太阳辐射光谱成份对植物的影响一、太阳辐射光谱成份对植物的影响一、太阳辐射光谱成份对植物的影响一、太阳辐射光谱成份对植物的影响1.1.1.1.不同光谱成分对植物的影响不同光谱成分对植物的影响不同光谱成分对植物的影响不同光谱成分对植物的影响 植物生长是在日光的全光谱作用下进行的，不同光谱植物生长是在日光的全光谱作用下进行的，不同光谱植物生长是在日光的全光谱作用下进行的，不同光谱植物生长是在日光的全光谱作用下进行的，不同光谱成分对植物的光合作用、色素形成、向光性、形态形成成分对植物的光合作用、色素形成、向光性、形态形成成分对植物的光合作用、色素形成、向光性、形态形成成分对植物的光合作用、色素形成、向光性、形态形成的诱导等影响是不同的。的诱导等影响是不同的。的诱导等影响是不同的。的诱导等影响是不同的。植物吸收最多的是红橙光和蓝紫光，以参与光合作用。植物吸收最多的是红橙光和蓝紫光，以参与光合作用。植物吸收最多的是红橙光和蓝紫光，以参与光合作用。植物吸收最多的是红橙光和蓝紫光，以参与光合作用。光谱对植物的影响有三个作用和三个效应：可见光光谱对植物的影响有三个作用和三个效应：可见光光谱对植物的影响有三个作用和三个效应：可见光光谱对植物的影响有三个作用和三个效应：可见光的光效应，产生光合作用；红外线的热效应，促进的光效应，产生光合作用；红外线的热效应，促进的光效应，产生光合作用；红外线的热效应，促进的光效应，产生光合作用；红外线的热效应，促进果实成熟；紫外线的化学效应，起成型作用。果实成熟；紫外线的化学效应，起成型作用。果实成熟；紫外线的化学效应，起成型作用。果实成熟；紫外线的化学效应，起成型作用。n n意义：根据不同光谱成分对植物的影响，可以通过意义：根据不同光谱成分对植物的影响，可以通过意义：根据不同光谱成分对植物的影响，可以通过意义：根据不同光谱成分对植物的影响，可以通过人工改变光质来改善植物的生长。近年来有色薄膜人工改变光质来改善植物的生长。近年来有色薄膜人工改变光质来改善植物的生长。近年来有色薄膜人工改变光质来改善植物的生长。近年来有色薄膜在农业上的应用，受到国内外的广泛注意。在农业上的应用，受到国内外的广泛注意。在农业上的应用，受到国内外的广泛注意。在农业上的应用，受到国内外的广泛注意。2.2.2.2.光合有效辐射（光合有效辐射（光合有效辐射（光合有效辐射（PARPARPARPAR）PAR=0.43 SPAR=0.43 SPAR=0.43 SPAR=0.43 Sb b b b+0.57 S+0.57 S+0.57 S+0.57 Sd d d dn n定义：太阳光谱中对植物光合作用有效的光谱成定义：太阳光谱中对植物光合作用有效的光谱成定义：太阳光谱中对植物光合作用有效的光谱成定义：太阳光谱中对植物光合作用有效的光谱成份称为光合有效辐射，大致包括份称为光合有效辐射，大致包括份称为光合有效辐射，大致包括份称为光合有效辐射，大致包括0.380.380.71m0.71m波波波波段的太阳辐射。段的太阳辐射。段的太阳辐射。段的太阳辐射。n n计算计算计算计算：二、光照强度与植物生长发育二、光照强度与植物生长发育二、光照强度与植物生长发育二、光照强度与植物生长发育 绿色植物的光合作用是在一定的光照条件下进行的。绿色植物的光合作用是在一定的光照条件下进行的。绿色植物的光合作用是在一定的光照条件下进行的。绿色植物的光合作用是在一定的光照条件下进行的。光饱和点：光合作用的速度达到最大时光的强度。光饱和点：光合作用的速度达到最大时光的强度。光饱和点：光合作用的速度达到最大时光的强度。光饱和点：光合作用的速度达到最大时光的强度。1.1.1.1.光强与光合作用光强与光合作用光强与光合作用光强与光合作用 不同植物对光强的要求不同，根据对光照强度的要求：不同植物对光强的要求不同，根据对光照强度的要求：喜光植物喜光植物阳生植物阳生植物（强光照下才能正常生长，如白桦、刺（强光照下才能正常生长，如白桦、刺槐）槐）耐阴植物耐阴植物阴生植物阴生植物（一定的蔽阴条件下生长，如云杉、冷（一定的蔽阴条件下生长，如云杉、冷杉）杉）中性植物中性植物（介于两者之间，如红松、椴树、杉木、毛竹等，（介于两者之间，如红松、椴树、杉木、毛竹等，幼苗期较耐阴，随着树龄的增长，逐渐表现出不同程度幼苗期较耐阴，随着树龄的增长，逐渐表现出不同程度偏阳的特性）偏阳的特性）光补偿点：光合速度与呼吸速度相等时的光照强度光补偿点：光合速度与呼吸速度相等时的光照强度光补偿点：光合速度与呼吸速度相等时的光照强度光补偿点：光合速度与呼吸速度相等时的光照强度.n生长发育生长发育：营养生长要有弱光，生殖生长要有强光。：营养生长要有弱光，生殖生长要有强光。n产量产量：光饱和点要高，光补偿点要低，才能增产。：光饱和点要高，光补偿点要低，才能增产。n品质品质：强光有利于淀粉、蛋白质的形成，弱光不利糖分的：强光有利于淀粉、蛋白质的形成，弱光不利糖分的形成。形成。n形态形态：空旷地的稀疏树木树干粗矮、树冠较大；密林中树：空旷地的稀疏树木树干粗矮、树冠较大；密林中树干细长，树冠狭窄干细长，树冠狭窄2.2.光照强度对植物的影响光照强度对植物的影响三、光照时间与植物的发育三、光照时间与植物的发育三、光照时间与植物的发育三、光照时间与植物的发育 1.1.1.1.植物的光周期现象：植物的光周期现象：植物的光周期现象：植物的光周期现象：光周期现象是植物生长发育对昼夜长短的不同反应。光周期现象是植物生长发育对昼夜长短的不同反应。光周期现象是植物生长发育对昼夜长短的不同反应。光周期现象是植物生长发育对昼夜长短的不同反应。|根据光照的长短与开花的关系，根据光照的长短与开花的关系，根据光照的长短与开花的关系，根据光照的长短与开花的关系，植物可分为：植物可分为：植物可分为：植物可分为：长日照植长日照植长日照植长日照植物、短日照植物、中性植物三类物、短日照植物、中性植物三类物、短日照植物、中性植物三类物、短日照植物、中性植物三类 。北北半半球球生生长长季季节节里里，南南方方光光照照时时间间短短于于北北方方，故故南南方方多多为短日照植物，而北方多为长日照植物。为短日照植物，而北方多为长日照植物。长长日日照照植植物物：光光光光照照照照时时时时间间间间大大大大于于于于某某某某一一一一时时时时数数数数才才才才可可可可开开开开花花花花，一一般般原原产产中中高高纬纬（温温带带）地地区区，多多为为耐耐寒寒植植物物，如如落落叶叶松松、小麦、大麦、燕麦、甜菜、菠菜等小麦、大麦、燕麦、甜菜、菠菜等。短日照植物：短日照植物：光光光光照时间小于某一时数才可开花，照时间小于某一时数才可开花，照时间小于某一时数才可开花，照时间小于某一时数才可开花，一般原一般原产产热带或亚热带热带或亚热带地区，多为喜温植物，如茶树、地区，多为喜温植物，如茶树、晚稻、晚稻、大豆、棉花大豆、棉花等等。中性植物：中性植物：对日照长短并不敏感，只要生长正常，就不对日照长短并不敏感，只要生长正常，就不影响开花。如早稻、西红柿、黄瓜等。影响开花。如早稻、西红柿、黄瓜等。2.2.光周期现象对植物的影响：光周期现象对植物的影响：对营养生长：对营养生长：影响光合作用的时间，影响光合作用的时间，从而影响到植物的营从而影响到植物的营养生长。养生长。对生殖生长：对生殖生长：对植物开花有诱导效应，对植物开花有诱导效应，从而影响植物的生从而影响植物的生长发育及产量。长发育及产量。对分布地域：对分布地域：植物只能定居在完成生命过程最有效的地理植物只能定居在完成生命过程最有效的地理范围内（有些品种经过异地长期驯化，会在一定程度上范围内（有些品种经过异地长期驯化，会在一定程度上失去对光长的敏感性）。失去对光长的敏感性）。3.光周期学说在农林业生产中的应用光周期学说在农林业生产中的应用（1 1）植物引种：植物引种：避免引种的盲目性避免引种的盲目性n纬度和海拔相近地区间引种较易成功纬度和海拔相近地区间引种较易成功n同一地区的平原与高原间引种，其延长或缩短生育期的同一地区的平原与高原间引种，其延长或缩短生育期的日数，决定于高度差引起的日数，决定于高度差引起的温度变化温度变化。（2 2）调控生育期：调控生育期：采用人工光照处理调节花期等。采用人工光照处理调节花期等。|园艺工作中通常利用改变光周期现象人为控制开花园艺工作中通常利用改变光周期现象人为控制开花园艺工作中通常利用改变光周期现象人为控制开花园艺工作中通常利用改变光周期现象人为控制开花时间，以满足观赏需要。时间，以满足观赏需要。时间，以满足观赏需要。时间，以满足观赏需要。