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大气辐射学

大气辐射学是研究辐射能在地球大气内的传输和转换过程的学科,属大气物理学的一个分支。太阳辐射是大气运动的能源,辐射过程是地-气系统中能量交换的主要形式。因此,大气辐射学是天气学气候学动力气象学应用气象学大气遥感等学科的理论基础之一。

大气辐射学(atmospheric radiation) 是大气物理学分支学科,是研究辐射在地球大气系统内的传输和转换过程。辐射过程是地气系统与宇宙间进行能量交换的最主要形式,是大气的基本物理过程之一。大气辐射涉及到一切大气运动的能源问题,所以从大气科学研究的初始阶段起就受到重视,它被认为是天气和气候研究的基础。

(1)地气系统内有关辐射传输的基础物理过程和规律。包括太阳短波辐射和地气系统长波幅射,以及地气系统中不同地表状态、云、气溶胶、水汽、臭氧、氧气、二氧化碳等对辐射传输的影响;

(2)辐射传输方程的求解。 它在实际地球大气环境中的求解是非常复杂的,只能在一些很特殊的理想假定下才能求得解析解。因此辐射传输方程的求解一直是大气辐射学研究的重要内容;

(3)辐射与天气、气候的关系。从地气系统辐射收支的角度.来研究天气和气候的形式以及气候变迁问题;

(4)辐射与大气遥感的研究。大气辐射学的研究给某些大气遥感提供了原理,而大气遥感的发展又给大气辐射提供了更多更全面的资料。

近年来,由于人们对气候和气候变迁问题的广泛关注,因此这方面研究就涉及到海洋、极冰和大陆地表的辐射和热状况,以及通过大气中的云、气溶胶二氧化碳等对辐射过程的重要作用来影响气候的这类复杂的动力气候学问题。此外,当前大气辐射研究中另一个相当重要而又活跃的主要方面,则是云和大气气溶胶在大气辐射过程中的作用。

从大气科学研究的初始阶段起,大气辐射学就受到人们的重视,历来被认为是气候大气环流研究的基础。

20世纪20年代,有人根据很简单的假定,计算了地-气系统的辐射收支;

20世纪30年代提出了辐射传输的基本原理;

1950年,美籍巴基斯坦学者S昌德拉塞卡写了《辐射传输》一书,总结了他在恒星和行星大气辐射传输理论方面的主要工作,对辐射传输的理论和研究方法作出了重要贡献。

20世纪60年代,英国R谷迪和苏联Кя孔德拉季耶夫等人在行星大气中的辐射传输方面,也作了许多工作,对大气辐射学的研究,起了一定的促进作用。

电子计算机和红外分光技术的发展,使大气透过率的计算更加精确,气象卫星及其他探测手段的迅速发展和广泛应用,又获得了大量的全球范围的大气辐射资料,这些都更加促进了大气辐射学的发展。

辐射是能量的一种形式,物质以电磁波的形式放射能量,称为辐射。宇宙中的任何物质,只要其温度高于绝对零度,都能放射辐射能

自然界的一切物体都能以电磁波的形式放射能量,同时也在不断地吸收外界的辐射。各种物体之间通过辐射来交换热量,称为辐射热交换。如果没有其他的能量交换,物体放出辐射大于吸收辐射时,物体将丧失热量,温度降低;反之,当吸收辐射大于放出辐射时,物体将获得热量,温度升高。当物体放出的辐射等于吸收的辐射,它的热状态保持不变.此时称为辐射平衡。一般来说.物体的辐射能量收支并不相等.如果辐射热交换过程相当慢,以致物体中内能的分布来得及变化均匀,并继续处于热平衡状态,那么这时的辐射可视为处于准平衡状态,这时物体的温度是变化的,在每一给定的瞬时,物体的状态都可看作是平衡的,可用一定的温度来描述。通常认为,60 km以下的大气处于局地平衡状态,可以应用热辐射规律来解决平流层以下的大气辐射问题。

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