海南大学农业气象学第二章辐射.pptx

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1、1.有关辐射的基本知识2.太阳与地球3.太阳辐射4.长波辐射5.辐射与农业生产1.有关辐射的基本知识n n 一、什么叫辐射n n 二、电磁波谱n n 三、辐射能与辐射强度n n 四、辐射的汲取、反射和透射n n 五、有关辐射的基本定律什么叫辐射辐射：物体以电磁波形式传递能量的一种方式。辐射：物体以电磁波形式传递能量的一种方式。（1）自然界中任何物体都在不停地向外发送电磁辐射；（2）电磁辐射传播不需要任何介质；（3）电磁波可以用波长（）和频率（）表示，波速（V）为一常数，真空中为3108m/s，用 C 表示，即：C电磁波谱可见光 红外紫外辐射能与辐射强度（1 1）辐射是以光子形式存在的，每一光子

2、的能量为：）辐射是以光子形式存在的，每一光子的能量为：e e h h hC/hC/式中 式中h h为普朗克常数：为普朗克常数：6.63*10 6.63*10-34-34 J.s J.s 每个光子的能量很小，实际应用中常用摩尔光量子为单位，每个光子的能量很小，实际应用中常用摩尔光量子为单位，1 1摩尔光子称作 摩尔光子称作1 1爱因斯坦（爱因斯坦（Ei Ei）请分别计算1Ei波长为0.5微米和频率为2450MHz的光量子的能量（2 2）表示辐射强弱的物理量称作辐射强度。按照辐射方向 表示辐射强弱的物理量称作辐射强度。按照辐射方向 的不同，可以有不同的称呼：的不同，可以有不同的称呼：辐出度：从物体

3、外表向外发送的辐射，单位面积上单位时间内发送的辐射能称辐出度。辐照度：某外表单位时间内单位面积上接受周围物体向其发送的辐射能。辐射通量密度：单位时间内穿过空间单位面积的辐射能。辐射强度与光照度的区别：二者是不同的概念，光照度特指可见光的，为单位面积上光通量，简称照度，单位为lux(lx)。二者没有换算关系，一般大气上界的光照度约14万lx，而晴天中午，地面照度约为68万lx。辐射强度和照度都不是理想的表示作物需光的物理量，因为作物不同的生理活动需要不同波段的“光”，且同波段内“光”的有效性也有差异。辐射强度更强调能量，光照度主要强调可见光的亮度。辐射的汲取、反射和透射自然界中任何物体都在不停地

4、向外发送着辐射自然界中任何物体都在不停地向外发送着辐射能，同时，也汲取到达其外表的辐射能，物体对于能，同时，也汲取到达其外表的辐射能，物体对于到达其外表的辐射能一局部汲取，一局部反射，局到达其外表的辐射能一局部汲取，一局部反射，局部可以透过物体部可以透过物体即：即：Q Q总总 Q Q吸吸QQ反反QQ透透等式两边同除等式两边同除QQ总总，去除量纲，去除量纲，则分别表示汲取率、反射率和透过率。则分别表示汲取率、反射率和透过率。a a r r d d 1 1物体的汲取率、反射率及透射率是物体的固有属性，且其数值随着不同波长的辐射以及其自身外表温度的变化而不同，即它们都是波长和温度的函数：a、r、d

5、f（、T）玻璃：对于可见光其透射率很大，而对于红外线则基本不透明。雪对可见光反射率很高，可达0.95，而对红外线其汲取率为0.98。黑体：a1灰体：a c白体：r 1有关辐射的基本定律n nStefan-Boltzman Stefan-Boltzman 定律定律 表达式：E T4 E为黑体的辐射强度，T为其外表温度，为Stefan-Boltzman常数。5.67*10-8 w/m2k4 请分别计算太阳外表（6000K）和地球外表（约300K）的辐射强度n nWeinWein定律定律Wein定律描述的是物体辐射能量的主要分布波段范围。表达式：max 2897/T T：物体外表温度 max：最大单

6、色辐射波长 分别计算太阳和地球辐射的最大单色辐射波长。2.太阳与地球一、太阳与太阳系二、地球的公转与自转三、地球的经纬度与时区太阳系家族太阳系家族各行星太阳系各行星数据 太阳系各行星数据 水星 水星 金星 金星 地球 地球 火星 火星 木星 木星 土星 土星 天王星 天王星 海王星 海王星 冥王星 冥王星 到太阳的平均距离 到太阳的平均距离（106Km 106Km）57.9 57.9 108.2 108.2 149.6 149.6 227.9 227.9 778.3 778.3 1427 1427 2869.6 2869.6 4496.6 4496.6 5900 5900自转周期 自转周期 5

7、9 59日 日-243-243日 日(逆 逆转 转)23 23小时 小时56 56分 分4 4秒 秒 24 24小时 小时37 37分 分23 23秒 秒9 9小时 小时50 50分 分30 30秒 秒10 10小时 小时14 14分 分-11-11小时 小时 16 16小时 小时 6 6日 日9 9小时 小时轨道运动平均速度 轨道运动平均速度（千米（千米/秒）秒）47.9 47.9 35 35 29.8 29.8 24.1 24.1 13.1 13.1 9.6 9.6 6.8 6.8 5.4 5.4 4.7 4.7轴倾角 轴倾角（赤道与轨道交角）（赤道与轨道交角）28 28o o 3 3o

8、o 23 23o o27 27 23 23o o59 59 3 3o o05 05 26 26o o44 44 82 82o o5 5 28 28o o48 48?赤道与黄道夹角 赤道与黄道夹角 7 7o o 3.4 3.4o o 0 0o o 1.9 1.9o o 1.3 1.3o o 2.5 2.5o o 0.8 0.8o o 1.8 1.8o o 17.2 17.2o o 轨道偏心率 轨道偏心率 0.206 0.206 0.007 0.007 0.017 0.017 0.093 0.093 0.048 0.048 0.056 0.056 0.047 0.047 0.009 0.009 0

9、.25 0.25赤道直径（千米）赤道直径（千米）4800 4800 12104 12104 12756 12756 6787 6787 142800 142800 120000 120000 51800 51800 49500 49500 6,000(?)6,000(?)质量（地球 质量（地球=1=1）0.055 0.055 0.815 0.815 1 1 0.108 0.108 317 317.9.9 95.2 95.2 14.6 14.6 17.2 17.2 0.1(?)0.1(?)体积（地球 体积（地球=1=1）0.06 0.06 0.88 0.88 1 1 0.15 0.15 1316

10、 1316 755 755 67 67 57 57 0.1(?)0.1(?)密度（水 密度（水=1=1）5.4 5.4 5.2 5.2 5.5 5.5 4 4 1.3 1.3 0.7 0.7 1.2 1.2 1.7 1.7？偏平度 偏平度 0 0 0 0 0.003 0.003 0.009 0.009 0.06 0.06 0.1 0.1 0.06 0.06 0.02 0.02？大气（主要成分）大气（主要成分）无 无 二氧化碳 二氧化碳 氮，氧 氮，氧 二氧化碳氩 二氧化碳氩 氢，氦 氢，氦 氢，氦 氢，氦 氢，氦，氢，氦，甲 甲烷 烷 氢，氦 氢，氦 甲 甲烷 烷探测不到 探测不到 可见外表平

11、均温度 可见外表平均温度 350(S)350(S)-33(C)-33(C)22(S)22(S)-23(S)-23(S)-150(C)-150(C)-180(C)-180(C)-210(C)-210(C)-220-220-230(?)-230(?)外表大气压强（毫巴）外表大气压强（毫巴）38634 38634 90000 90000 1000 1000 6 6?外表重力（地球 外表重力（地球=1=1）0.37 0.37 0.88 0.88 1 1 0.38 0.38 2.64 2.64 1.15 1.15 1.17 1.17 1.18 1.18？由行星所见太阳平均表观角直径 由行星所见太阳平均表

12、观角直径 1 1o o2240 2240 4445 4445 3159 3159 21 21 609 609 322 322 141 141 104 104 49 49 已知卫星数 已知卫星数 0 0 0 0 1 1 2 2 16 16 17 17 5 5 2 2 1 1太阳系各天体的图片（欣赏）地球的公转与自转 地球围绕太阳公转，公转轨道面椭圆性，称为黄道面。地球围绕太阳公转，公转轨道面椭圆性，称为黄道面。太阳处于椭圆的一个焦点上，另一焦点在太阳边缘。太阳处于椭圆的一个焦点上，另一焦点在太阳边缘。地球公转一周称一回归年，为 地球公转一周称一回归年，为365.2422 365.2422个太阳日

13、。个太阳日。近日点距太阳 近日点距太阳1.47 1.47亿公里，远日点距太阳 亿公里，远日点距太阳1.52 1.52亿公里，平均 亿公里，平均距离为 距离为1.50 1.50亿公里，称一个天文单位。亿公里，称一个天文单位。地球自转轴与公转轨道面成 地球自转轴与公转轨道面成6633 6633，形成地球上季节的，形成地球上季节的变化。变化。地球的公转与季节的形成地球的公转与季节的形成自转轴与黄道面倾角地球公转和二十四节气二十四节气春季春季立春立春雨水雨水惊蛰惊蛰春分春分清明清明谷雨谷雨夏季夏季立夏立夏小满小满芒种芒种夏至夏至小暑小暑大署大署秋季秋季立秋立秋处暑处暑白露白露秋分秋分寒露寒露霜降霜降冬

14、季冬季立冬立冬小雪小雪大雪大雪冬至冬至小寒小寒大寒大寒季节二十四节气含义 立春、立夏、立秋、立冬 立春、立夏、立秋、立冬 分别表示四季的开始。分别表示四季的开始。“立 立”即开始的意思。公历上一般在每 即开始的意思。公历上一般在每年的 年的2 2月 月4 4日、日、5 5月 月5 5日、日、8 8月 月7 7日和 日和11 11月 月7 7日前后。日前后。夏至、冬至 夏至、冬至 表示夏天、冬天到了。表示夏天、冬天到了。“至 至”即到的意思。夏至日、冬至日一般在每年公历 即到的意思。夏至日、冬至日一般在每年公历的 的6 6月 月21 21日和 日和12 12月 月22 22日。日。春分、秋分 春

15、分、秋分 表示昼夜长短相等。表示昼夜长短相等。“分 分”即平分的意思。这两个节气一般在每年公历的 即平分的意思。这两个节气一般在每年公历的3 3月 月21 21日和 日和9 9月 月23 23日左右。日左右。雨水 雨水 表示降水开始，雨量逐步增多。公历每年的 表示降水开始，雨量逐步增多。公历每年的2 2月 月18 18日前后为雨水。日前后为雨水。惊蛰 惊蛰 春雷乍动，惊醒了蛰伏在土壤中冬眠的动物。这时气温上升较快，渐有春雷萌动。春雷乍动，惊醒了蛰伏在土壤中冬眠的动物。这时气温上升较快，渐有春雷萌动。每年公历的 每年公历的3 3月 月5 5日左右为惊蛰。日左右为惊蛰。清明 清明 含有天气晴朗、空

16、气清新明洁、逐渐转暖、草木繁茂之意。公历每年大约 含有天气晴朗、空气清新明洁、逐渐转暖、草木繁茂之意。公历每年大约4 4月 月5 5日为 日为清明。清明。谷雨 谷雨 雨水增多，大大有利谷类作物的生长。公历每年 雨水增多，大大有利谷类作物的生长。公历每年4 4月 月20 20日前后为谷雨。日前后为谷雨。小满 小满 其含义是夏熟作物的籽粒开始灌浆饱满，但还未成熟，只是小满，还未大满。大约 其含义是夏熟作物的籽粒开始灌浆饱满，但还未成熟，只是小满，还未大满。大约每年公历 每年公历5 5月 月21 21日这天为小满。日这天为小满。芒种 芒种 麦类等有芒作物成熟，夏种开始。每年的 麦类等有芒作物成熟，夏

17、种开始。每年的6 6月 月5 5日左右为芒种。日左右为芒种。小暑、大暑、处暑 小暑、大暑、处暑 暑是炎热的意思。小暑还未达最热，大暑才是最热时节，处暑是暑天 暑是炎热的意思。小暑还未达最热，大暑才是最热时节，处暑是暑天即将结束的日子。它们分别处在每年公历的 即将结束的日子。它们分别处在每年公历的7 7月 月7 7日、日、7 7月 月23 23日和 日和8 8月 月23 23日左右。日左右。白露 白露 气温开始下降，天气转凉，早晨草木上有了露水。每年公历的 气温开始下降，天气转凉，早晨草木上有了露水。每年公历的9 9月 月7 7日前后是白露。日前后是白露。寒露 寒露 气温更低，空气已结露水，渐有

18、寒意。这一天一般在每年的 气温更低，空气已结露水，渐有寒意。这一天一般在每年的10 10月 月8 8日。日。霜降 霜降 天气渐冷，开始有霜。霜降一般是在每年公历的 天气渐冷，开始有霜。霜降一般是在每年公历的10 10月 月23 23日。日。小雪、大雪 小雪、大雪 开始降雪，小和大表示降雪的程度。小雪在每年公历 开始降雪，小和大表示降雪的程度。小雪在每年公历11 11月 月22 22日，大雪则在 日，大雪则在12 12月 月7 7日左右。日左右。小寒、大寒 小寒、大寒 天气进一步变冷，小寒还未达最冷，大寒为一年中最冷的时候。公历 天气进一步变冷，小寒还未达最冷，大寒为一年中最冷的时候。公历1 1

19、月 月5 5日 日和该月的 和该月的20 20日左右为小、大寒。日左右为小、大寒。地球的大小地球的经纬度和时区n n 为标定地球外表任一点的具体位置设定经纬度；为标定地球外表任一点的具体位置设定经纬度；n n 把经过地轴的平面与地球外表的交线称经圈，经圈被南北 把经过地轴的平面与地球外表的交线称经圈，经圈被南北极点一分为二为两个半圆，称作子午线或经线；极点一分为二为两个半圆，称作子午线或经线；n n 将通过 将通过英国伦敦格林威治天文台旧址 英国伦敦格林威治天文台旧址的子午线定为本初子 的子午线定为本初子午线，即 午线，即0 0经线，向东的称为东经，向西的称西经。经线，向东的称为东经，向西的称

20、西经。格林尼治天文台本初子午线地球的经纬度和时区 把垂直于地轴的平面与地外表的交线称作纬圈；把垂直于地轴的平面与地外表的交线称作纬圈；经过地心的垂直于地轴的平面与地外表交线为赤经过地心的垂直于地轴的平面与地外表交线为赤道，定义为纬度道，定义为纬度00；赤道以北的称北纬，以南的称南纬；赤道以北的称北纬，以南的称南纬；地表任一点的纬度为该点与地心连线与赤道面的地表任一点的纬度为该点与地心连线与赤道面的夹角。夹角。地表经纬度 以太阳直射本地经线定义为地方时 以太阳直射本地经线定义为地方时12 12点；点；经线相差 经线相差1 1其地方时相差 其地方时相差4min 4min；以 以0 0经线时间为基准

21、，东西各 经线时间为基准，东西各7.5 7.5的区域为 的区域为0 0时区，向东 时区，向东西各增加 西各增加15 15为一个新的时区，分别为东一区、东二区、为一个新的时区，分别为东一区、东二区、西一区、西二区 西一区、西二区，该区域内时间以中间经线时间为其，该区域内时间以中间经线时间为其区时，相邻时区时间相差 区时，相邻时区时间相差1 1小时，东边的早，东西十二时 小时，东边的早，东西十二时区重叠。区重叠。地球的经纬度和时区问题：北京时间12点时，海口（110 E，20 N）地方时为多少？3.太阳辐射n n 一、太阳辐射光谱和太阳常数n n 二、太阳高度角和日照时间n n 三、大气对太阳辐射

22、的减弱n n 四、到达地表的太阳辐射n n 五、地表对太阳辐射的反射一、太阳辐射光谱和太阳常数太阳辐射能量随波长的分布称太阳辐射光谱。太阳辐射光谱可以分成三个区域：紫外线区占总能量的约7，可见光区占总能量的约50，红外线区占总能量的约43。问题：到达地表的太阳辐射中，紫外线约占总能量的7。太阳常数：当处于日地平均距离，地球大气上界、垂直于太阳平行光线，单位时间穿过单位面积的太阳辐射能，数值上约13677 w/m2。太阳常数随着太阳活动而发生变化，范围约13251457 w/m2。大气上界，太阳辐射产生的平均光照强度为1.351.4105lx，称太阳光量常数。二、太阳高度角和日照时间v 太阳高度

23、角指太阳平行光线与地平面的夹角。Sinh=sinsin+coscoscosh:太阳高度角：纬度：赤纬：时角太阳高度有什么变化规律？二、太阳高度角和日照时间赤纬：太阳直射点的地理纬度，北半球为正，南半球 为负。（两至直射回归线，两分直射赤道）时角：以角度表示时间，太阳“围绕”地球旋转一周为24小时，即每小时15，以正午的时角为0，下午为正，上午为负。正午太阳高度角：由于0，前太阳高度角表达式可简化为 h正午90+计算：海口（110 E，20 N）夏至日正午太阳高度角。二、太阳高度角和日照时间日照时间：从日出到日落所持续的时间称可照时间；问题：可照时间有什么变化规律？推导：将地球当成正球体，则日出

24、、日落是对称的，太阳高度角为0，所以日出（落）的时角为 costgtg 结论1：赤道上永远昼夜均分；春分（秋分）时地表各点昼夜均分；结论2：北半球春分到秋分（夏半年）日长大于12小时，纬度越高，日 长越长；冬半年相反。实际上，由于大气的折射作用，实际日长比理论日长要略长，这种差异随纬度的增加而增加，我们将其称作曙暮光。计算：海口春分日日出时间（北京时）和日长。二、太阳高度角和日照时间虽然不同纬度每天的日照时间不同，但就全年来说总数是相同的，即365*124380小时，加上曙暮光时间，高纬要略大一点（见附录）。上面说的是理论上日照时间，实际上，由于地形、植被、天气等因素，实际得到的日照时间要少得

25、多，我们将实际得到的日照时间称作实照时数，它与理论上得到的日照时间（可照时间）的比值称日照百分率。日照百分率各地差异很大，多数地方年日照百分率在4060之间，而各月的差异可变化于1090。三、大气对太阳辐射的减弱太阳辐射在穿越大气层时，大气组分对其阻碍，使其减弱，减弱的方式主要有：v 大气对太阳辐射的汲取作用v 大气对太阳辐射的散射作用v 大气对太阳辐射的反射作用大气对太阳辐射的汲取作用（1）大气的汲取光谱 太阳辐射经过整层大气时，在波长小于0.29m的波段中，汲取率接近于1。也就是说，大气把太阳光谱中0.29m以下的紫外辐射几乎全部汲取了。而在可见光区，大气汲取很少，只有不强的汲取线带。但在

26、红外区则有很多很强的汲取带。（2）大气中各种成份对太阳辐射的汲取 大气中汲取太阳辐射的物质主要是氧、臭氧、水汽和液态水，其次是二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、尘埃等。氧（O2）氧对太阳辐射的汲取主要在0.25m以下的紫外区，汲取很强。并在汲取后发生光化反响产生臭氧。这一汲取作用主要在高层大气中进行，以致使0.25m以下的太阳辐射很少到达一般观测所及的高度。在可见光区，氧还有两个较弱的汲取带，A带位于0.76m附近，B带位于0.69m附近。它们对太阳辐射的削弱不大。臭氧（O3）：臭氧在紫外区和可见光区都有汲取带，其最强的汲取带位于0.20.32m之间称为哈特莱带，另一个汲取带位于0.32-0.36m

27、称为汉琴斯带。由于这个波段的辐射被臭氧汲取，使它不能到达地面，因而保护了地面上生物免受过量紫外线的伤害。位于可见光的汲取带其波长范围在0.440.75m。此汲取带虽弱，但因位于太阳辐射最强的波段内、所以汲取的能量并不少。v 水汽和液态水（H2O）：水汽对太阳辐射的汲取带和汲取线很多，在可见光区有很多汲取带，但都很弱。在红外区从波长0.932.85m之间有七个主要的汲取带，水汽对太阳辐射的汲取与水汽含量的多少有关，水汽含量愈多，汲取的也愈多。一般来说，水汽在主要的太阳辐射光谱中没有极强的汲取带。大气中的水分不仅处于气态，也有处于液态的，大气中的液态水同样能够汲取太阳辐射。液态水具有比水汽强得多的

28、汲取带，这些汲取带的位置相对于水汽汲取带向波长较长的方向移动。v 二氧化碳（CO2）：二氧化碳在波长大于2m的红外区有假设干个汲取带，比较强的中心位于2.77和4.3m。但该波段内太阳辐射比较弱，因此在研究太阳短波辐射时，可以忽略。v 大气中的飘尘、其它固态物质及大气中的污染物质，像甲烷（CH4）等对太阳辐射也有汲取作用。大气中这些物质的含量是随时间和地点而变化的，它们的来源与特性也有很大的差异，因此研究它们对太阳辐射的汲取是比较困难的。但也可以肯定，大气中这些物质的含量越高，对太阳辐射汲取减弱得越厉害。所以在工业中心、森林山火及火山爆发的地区，太阳辐射将会有明显的减弱。v 由上讨论可知，大气

29、对太阳辐射的汲取，在平流层以上主要是氧和臭氧对紫外辐射的汲取，平流层以下，主要是水汽对红外辐射的汲取，整层大气汲取作用约削弱掉太阳辐射能的24。因而对于对流层大气来说，太阳辐射不是其主要的热源。大气对太阳辐射的散射作用光波在遇到大气分子或气溶胶粒子等时，便会与它们发生相互作用，重新向四面八方发射出频率与入射光的相同，但强度较弱的光(称子波)，这种现象称光散射。子波称散射光，接受原入射光并发射子波的空气分子或气溶胶粒子称散射粒子。当散射粒子的尺度远小于入射光的波长时（a0.32），称分子散射或瑞利散射，散射光分布均匀且对称。分子散射具有选择性，它的散射强度与入射光的波长四次方成反比。所以，不同入

30、射光被散射的比例差异很大。问题：为什么晴朗天空呈蔚蓝色？大气对太阳辐射的散射作用当散射粒子的尺度与入射光波长可比较时(例如飘尘粒子对可见光的散射)，散射光的强度分布不对称而是分布复杂，称为米散射。米散射（粗粒散射）没有选择性，所以入射光与散射光在光谱组成上是一致的。思考：雾的颜色。散射对太阳辐射减弱作用强烈，使得直射光一大局部变成了散射光，即天空辐射（或称散射辐射）；散射的方向四面八方，一局部经一次或屡次散射而到达地表，另一局部回到宇宙空间，这也是我们从太空中可以观察到地球的大气的原因。回到宇宙空间的约占总辐射能的4左右。大气对太阳辐射的反射作用大气中云层和较大颗粒的埃尘能将太阳辐射中的一局部

31、能量反射到宇宙空间去。其中反射最明显的是云。不同的云量，不同的云状，云的不同厚度所发生的反射是不同的。高云平均反射25，中云平均反射50，低云平均反射65，很厚的云层反射可达90。笼统地讲，云量反射平均达5055。假设大气层顶的太阳辐射是100。那么太阳辐射通过大气后发生散射、汲取和反射(反射云量反射表示)，向上散射占4，大气汲取占21,云量汲取占3,云量反射占23。到达地表的太阳辐射 直接辐射自太阳外表发射，未被大气散射而直接到达地表的太阳平行光的辐射强度称直接辐射。影响直接辐射数值大小的主要因素有：太阳高度角、大气透明度、大气质量数 散射辐射大气对太阳辐射的散射作用而使局部局部辐射自天空到

32、达地表的称散射辐射。影响散射辐射数值变化的因素：太阳高度角、大气透明度 总辐射直接辐射和散射辐射之和称总辐射。中国年太阳总辐射能分布地表对太阳辐射的反射到达地表的太阳辐射，一局部被地面汲取，其余的被地面反射回大气层，而透过的量可以忽略不计。地面反射量的大小（地面反射率）与地表的性质相关。4.长波辐射nn一、地面有效辐射nn二、地表净辐射nn三、地面辐射平衡一、地面有效辐射 地气系统在接受太阳辐射的同时，也在不停地发送着长波辐射，整个地气系统从能量的角度来看是平衡的。地表发送辐射的方向单一地指向大气，被下层大气所汲取。RluT4：比辐射率 地表大多数物体的比辐射率介于0.900.98之间 大气发

33、送的辐射在大气层内部指向整个球面，我们可以将其分成两局部：其一指向更高层大气，另一局部指向地表；指向上层的辐射被高层大气汲取，热量就这样逐级向上传递；而指向下层的大气对其起到保温作用。大气辐射指向地表的局部称为大气逆辐射。地面一方面通过长波辐射向大气传递热量，同时，接收大气的逆辐射。地面长波辐射与大气逆辐射被地面所汲取的局部之差称地面有效辐射。Rln=Rlu-Rld青藏高原（五道梁）观测的地面辐射(a)和大气辐射(b)二、地表净辐射n 地面汲取的太阳短波辐射与地面有效辐射的差值，称地表净辐射(或地表辐射差额)。Rn(RsbRsd)(1r)Rlnn 影响净辐射大小的主要因素为太阳短波辐射，地面有

34、效辐射由于地温和气温的变化不大，对其影响较小，所以太阳短波辐射强弱的日变化和年变化基本上就决定了净辐射的日、年周期变化。n 年净辐射量随纬度的增加而减小，极圈内常为负值地面辐射平衡n 地面获得的平均净辐射一般都大于0，但地球并没有因此使地表温度持续上升，因为获得的能量用于了加热空气、蒸发水汽等，就总体来说，全球能量是平衡的。n 辐射平衡表达式：RnH+LE+Gn 辐射平衡各因子占净辐射能的比例的上下是决定一个地方小气候的物理基础。n 例：沙漠与绿洲小气候的差异全球地气系统能量平衡模式5.辐射与农业生产太阳辐射光谱与农作物生产农田中光能分布光照强度与农作物生长光照时间与农作物生长提高光能利用率途

35、径太阳辐射光谱与农作物生产n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。波长范围0.40.7m。叶绿素汲取光谱的最强汲取只有两个：一个在波长为640660纳米的红光局部，另一个在波长为430450纳米的蓝紫光局部。类胡萝卜汲取光谱主要是蓝紫光。色素对其他波长的光一般不汲取。光合光量子通量密度：单位时间通过单位面积的光合光量子数，数值单位是 mol/m2.s，测量仪器为光量子辐射仪。太阳辐射光谱与农作物生产太阳辐射中光合有效辐射的含量太阳辐射光谱与农作物生产n 不同光谱成分对植物的影响：波长大于1.0 m的红外线：热效应，提供热量、促进蒸腾；波长1.00.72 m：伸长效应，光

36、周期效应；波长0.720.61 m：红橙光，强光合作用；波长0.610.51 m：绿光，弱光合、弱成形作用；波长0.510.40 m：蓝紫光，强光合、成形作用；波长0.400.32 m：成形作用，果实着色；波长小于0.32 m：对植物生长有害，甚至能致其死亡；n 昆虫的趋光性：昆虫的可见光范围约0.250.7 m 农业上的应用：如覆盖塑料薄膜；修枝整形；铺反光膜等农田中光能分布n 叶片对太阳辐射的汲取、反射和透射：叶片对太阳辐射的汲取率约80 90%，其余被反射、透射，其数值大小取决于叶片的倾斜角；对不同波长的太阳辐射其汲取率等不同；阔叶红松林太阳辐射状况及光谱组成（应用生态学报 2000 v

37、ol.11 No.1 金昌杰等）工程 总辐射能 紫外辐射 可见光辐射 红外辐射林冠上 100 6.6(100)45.5(100)47.9(100)反射辐射 14.7 0.4(6.1)1.7(3.7)12.6(26.3)汲取辐射 77.4 6.2(93.9)42.8(94.1)28.4(59.2)透过辐射 7.9 0 1(2.2)6.9(14.4)理想绿叶对太阳辐射的汲取状况农田中光能分布在一均匀冠层获得的太阳辐射强度：RsR0e-Lk农田植被的平均消光系数（K）名称 三叶草 向日葵 甘蓝 豆科类 玉米 大麦 大豆 高梁 草类K值 1.10 0.97 0.94 0.86 0.70 0.69 0.

38、49 0.49 0.43实际上，由于植物叶片分布并不均匀，冠层下光照也是不均匀的，存在光斑和阴影，使得其光照分布复杂，同时，其光谱成分差异也很大。适当的叶面积有利于植株的净光合积累。光照强度与农作物生长n 植物的光补偿点和饱和点：植物在进行光合作用的同时，也在进行着呼吸作用，当一定光强下的光合积累与呼吸消耗相平衡时，称此光强为植物的光补偿点；在光补偿点以上，随着光照强度的增加，植物的净光合速率逐渐增大，但当光强到达一定程度时，净光合速率到达稳定甚至下降，此时的光强称光的饱和点。群体的补偿点和饱和点要明显大于单叶。n 植物的光照类型：阳性植物：菠萝、剑麻、腰果、香茅、桉树、芒果等阴性植物：兰花、

39、凤梨、棕榈藤、益智、砂仁、香草兰等耐荫植物：香蕉、橡胶、生姜、咖啡等光照时间与农作物生长n 光周期现象：植物的开花时间受到白天与黑夜、光照与黑暗的交替及其时间长度的影响，这种现象称植物的光周期现象。n 植物的光周期类型：长日照植物：起源于温带地区，春季开花，栽培的作物属夏收作物，如麦类、油菜、萝卜、豌豆、桃、苹果、梨、蚕豆等。短日照植物：起源于热带、亚热带地区，栽培作物为秋收作物，有水稻、大豆、玉米、大多数热带作物等。日中性植物：开花不受光照时间的影响，大多为人类长期驯化引种栽培的作物，其光周期现象钝化而不敏感，如四季豆、早稻、西红柿等。光照时间与作物引种n 纬度相近地区间引种，成功的可能性较

40、大；n 短日照作物：南种北引，生育期延长，后期的低温对于其花芽分化及开花影响很大，可能造成其不能开花结果；北种南引，生育期缩短，影响产量。n 长日照作物：北种南引，延长生育期；南种北引反之。n 引种要考虑收获物为营养体还是果实。n 引种要坚持试种的原则。n 事例：假稻种的原因提高作物光能利用率的途径n 光能利用率：作物固化的太阳能与生长期间到达田间的太阳能的比值。固化太阳能：燃烧值经济产量（生物学产量、同化量等）太阳辐射能：总辐射、光合有效辐射n 提高光能利用率途径：选择优良品种合理的种植制度和种植方式：间作套种、密度、行向行距等水肥管理：营养均衡环境调控谢谢观看/欢送下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH