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大气辐射学

时间:2022-01-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:大气辐射学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。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,并且历来被认为是气候和大气环流研究的基础。大气辐射学还要研究辐射传输方程的求解。这两方面都是大气辐射学今后研究发展的主要课题。
大气辐射学_探索未知人类生活

大气辐射学

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、应用气象学和大气遥感等学科的理论基础之一。

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,并且历来被认为是气候和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;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,英国谷迪和前苏联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。

大气辐射学主要研究地-气系统辐射传输的基本物理过程和规律,包括太阳的辐射(97%的能量在0.3~3微米波段内,辐射最强的波长在0.5微米附近),地-气系统辐射(绝大部分能量在4~80微米波段内,辐射最强波长在10微米附近),以及不同地表状态云、气溶胶、水汽、臭氧、二氧化碳等对辐射传输的影响。

大气辐射学还要研究辐射传输方程的求解。辐射传输方程是描述辐射传播通过介质时与介质发生相互作用(吸收、散射、发射等)而使辐射能按一定规律传输的方程,在地球大气条件下,求解非常复杂,只能在一些假定下求得解析解,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。

另外,对辐射与天气、气候关系的研究也是大气辐射学的重要内容,它是从地-气系统辐射收支的角度,来研究天气和气候的形成以及气候变迁问题的。

许多复杂的物理动力气候学问题中,涉及到海洋、极冰、陆地表面的辐射和热状况,大气中的云、气溶胶、二氧化碳等因子在辐射过程中对气候所造成的影响,以及这些过程和大气辐射过程之间复杂的相互作用和反馈关系。

随着大气遥感技术的迅速发展,对红外辐射吸收带的研究和计算的要求很高;在辐射传输问题中,云(特别是卷云)的透过率变化很大,对辐射有很大的影响,也需要解决。这两方面都是大气辐射学今后研究发展的主要课题。

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