东亚晴天对流层的长波辐射差额

地球大气的长波辐射差额是大气中辐射能量转换的支出部分,是研究大气以及地球—大气系统辐射差额乃至热量平衡的一个重要方面,也是大气温度垂直分布和昼夜变化的重要因子,故对大气中的天气过程有一定的意义。以前关于辐射差额和热量平衡的研究多是着重于对半球范围和纬度平均状况的讨论。东亚地区,无论在地理位置方面还是在地形和气候方面,都具有自己独特的特点,因而其辐射差额和热量平衡不会同于北半球的纬度平均状况。     

东亚晴天对流层的长波辐射差额

地球大气的长波辐射差额是大气中辐射能量转换的支出部分,是研究大气以及地球—大气系统辐射差额乃至热量平衡的一个重要方面,也是大气温度垂直分布和昼夜变化的重要因子,故对大气中的天气过程有一定的意义。以前关于辐射差额和热量平衡的研究多是着重于对半球范围和纬度平均状况的讨论。东亚地区,无论在地理位置方面还是在地形和气候方面,都具有自己独特的特点,因而其辐射差额和热量平衡不会同于北半球的纬度平均状况。     

冬春交替期沙尘过程对黑河流域戈壁地表能量平衡扰动的个例分析

利用张掖国家气候观象台梯度塔温度、湿度和风观测资料,结合近地层辐射、土壤温度、湿度和土壤热通量资料,由地表热量平衡条件和Bowen比概念求得感热和潜热通量,对比分析了冬春交替期背景条件与沙尘天气黑河戈壁地表能量和辐射平衡特征。结果表明,典型晴天和出现扬沙天气前同时段内净辐射的小时平均值非常接近,但沙尘天气发生后,净辐射迅速减小;沙尘天气发生时近地面层空气湿度远小于同时段背景条件下小湿度;典型晴天各层地温存在比较典型的日变化特征,而沙尘天气发生之初,0 cm、5 cm和10 cm处土壤温度快速升高;典型晴天表现出明显的地表辐射平衡的日循环特征,扬沙期间日循环特征被破坏,向下短波辐射减少尤为明显。     

额济纳绿洲地表辐射和热量特征研究

通过利用2003年9月5日～9月29日黑河下游额济纳地区的微气象观测资料,分析了额济纳绿洲在晴天、阴天和降水天气条件下的地表辐射、热量平衡和土壤温度等微气象特征。结果表明：在不同天气条件下近地层微气象特征变化有很大差别,晴天时地表微气象特征日变化规律明显,阴天和降水天时变化规律不明显。观测期间平均气象特征与晴天较接近,平均总辐射、净辐射和感热通量与晴天比值基本大于0．8。晴天的日变化特征基本上代表了绿洲区的气候特征,阴天和降水天时的变化表示了在晴天基础上的扰动大小。晴天时地面热量交换以感热通量为主,日间绿洲内平均Bowen比为1．5左右；阴天地面热量交换以潜热通量为主,平均Bowen比在0．5左右。     

夏季不同天气条件下沙漠辐射和能量平衡的对比分析

利用2009 年7 月24 日-9 月12 日“巴丹吉林沙漠陆-气相互作用观测试验”资料,对比分析了典型晴天和阴天下巴丹吉林沙漠地表辐射、能量平衡和土壤温度的日变化规律.结果表明：①巴丹吉林沙漠典型晴天条件下总辐射、地表反射辐射、地表长波辐射、有效辐射、净辐射的峰值和日积分值都比典型阴天条件下大,大气长波辐射比阴天条件下小.两种天气条件下净辐射日积分值占太阳总辐射的1/3.②沙漠地区典型晴天地表反射率呈U型,白天均值为0.32;阴天变化较平缓,均值为0.29.③两种天气条件下地表热量平衡都以感热输送为主,波文比分别为4.55 和1.16.晴天不平衡能量达到净辐射的20%,阴天为30%.④晴天条件下有效能量夜间为负值,白天为正值,阴天全天为正值;湍流能量全天均为正值.能量闭合度(EBR)晴天平均为0.68,阴天为0.76.⑤土壤温度5~10 cm日较差逐渐减小,20、40 cm日变化不明显;5 cm土壤热通量日变化较大,20 cm土壤热通量振幅较小.     

塔克拉玛干沙漠腹地辐射平衡和反照率变化特征

辐射平衡直接影响地气系统物质和能量交换,辐射平衡研究极其重要。本研究使用了2006年8月至2011年12月位于塔克拉玛干沙漠腹地塔中的塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站地表辐射和反照率观测资料,分析了辐射平衡和地表反照率季节变化和年变化以及各种典型天气下日变化的特征,并与其他地区进行了对比。结果表明：沙漠腹地辐射平衡各分量最小值均出现在1月,各分量最大值出现时间不一致,其中短波辐射5月最大,长波辐射7月最大,而净辐射最大值在6月。各辐射分量夏季最大,冬季最小;总辐射四季平均日变化极值低于青藏高原,与黑河戈壁相差不大;反射辐射春季与夏季、秋季与冬季差值较小。短波辐射和净辐射各季日峰值出现在12：00,长波辐射各季日峰值出现时间比短波辐射滞后1～3 h。大气长波辐射各季日振幅较小,约为地面长波辐射的1/5～1/4,且地面长波辐射各季日变化为不对称分布;长波辐射各季日最小值都出现在日出前1 h。多云、浮尘和沙尘暴天气辐射平衡日变化不规则,云量和沙尘对辐射各分量影响明显;沙尘暴日,大气长波辐射峰值可增加18%,而总辐射、反射辐射、地面长波辐射和净辐射峰值分别衰减了57.8%、54.0%、55.8%和21.9%。地表反照率3月最大（0.30）,7月最小（0.25）,平均值为0.27;夏季小,冬季大;晴天早晨和傍晚大,沙尘暴日最大。     

飞机飞行时昼夜长短的变化

昼夜长短的时空变化,本来就比较复杂,再加上飞机的飞行影响,学生往往就无从下手了。通常求昼长,可以根据日出或日落时间,也可以根据昼弧所跨的经度,但是人们在飞行的飞机上经历的昼夜长短却有很大的不同。要深刻地理解这个问题,首先让我们来比较经纬度不同的两地日出日落时间。如果纬度相同,而经度不同,则两地昼长相同,东边比西边日出早,日落也早,经度相差15°,则东边比西边日出日落均要早一小时。见下面的上图,试试让学生说出甲乙两地中位于东边的是哪一个？如果经度相同而纬度不同,则地方时相同而昼长不同,昼长的先日出而晚日落。见下面的下图,试试让学生比较甲乙两地的纬度高低？     

古尔班通古特沙漠的辐射热量交换分析

位于新疆准噶尔盆地的古尔班通古特沙漠是我国第二大沙漠。根据古尔班通古特沙漠的自然条件,对不同下垫面区域的太阳短波辐射和大气长波辐射热量进行了测量。结果表明:在晴天状况下,流动沙丘和固定沙丘的热量交换差异主要是由地表状况、沙层性质和气温等因素决定的。流动沙丘区反射率与长波辐射大于固定沙丘区,并且日、季变化明显。长波最大辐射值出现在午后,近似于太阳总辐射,最小值出现在日出前;沙层热通量随着深度的增加而增大,而辐射热量传输则随其深度的增加而减小,无论是流动沙层还是固定沙层,其热通量的零界面深度却基本一致(9月份),均在30~35cm之间。根据上述结果,本文还讨论了沙漠区在热量交换过程中,辐射热量差异引起的沙漠小气候效应和沙漠对区域气候的反馈作用。     

拉斯曼丘陵辐射平衡分量的观测研究

本文对东南极拉斯曼丘陵地区1990年2年—1991年1月近地面辐射平衡的观测资料进行了初步研究。结果表明,该地区辐射平衡各分量有明显的日变化和年变化。夏季辐射强度大,寒季小。大气透明度全年都很好,透明度系数大多在0.8以上,寒季的透明度系数略大于暖季。年平均总辐射强度为119.2W/m~2,10—3月的总辐射累积量约占全年辐射总量的90％。年平均反射率0.42,夏季裸地平均反射率为0.27,寒季雪面平均反射率为0.51。年平均净辐射强度为11.7W/m~2,地表相对大气而言是热源。10—3月净辐射强度为64.1W/m~2,4—9年净辐射强度为-40.6W/m~2,前者说明地表在该段时间内吸收热量,后者为损失热量。     

荒漠河岸柽柳(Tamarix chinensis)灌丛的能量平衡特征

用涡度相关法对新疆塔里木河下游荒漠河岸柽柳(Tamarix chinensis)灌丛进行了1个生长季的实验观测,利用同步气象资料探讨了干旱胁迫环境下柽柳灌丛的近地面微气象和能量平衡特征,并运用普通最小二乘法线性回归及能量平衡比率法对比分析了不同天气条件下柽柳的日能量平衡变化和分配的差异。结果表明:观测期内柽柳灌丛的能量平衡闭合率为72.3%,地表能量通量和能量分配特征呈明显的单峰型二次曲线,地表净辐射通量和潜热通量是柽柳灌丛生长季的主要能量收入项和支出项;生长季内柽柳灌丛的能量平衡残差出现系统性、正负交替的日循环规律;在不同天气条件下,能量的分配转化和平衡程度均有明显差异,晴天的能量闭合状况好于阴天、降雨及扬沙天气,白天好于夜间;能量平衡比率在日出前与日落后的变化显著,且出现瞬时能量过闭合现象。受光合作用的影响,能量平衡闭合程度及碳通量的变化与不同天气下的温度及水分密切相关。     

塔克拉玛干沙漠腹地地表辐射收支特征研究

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站探测的辐射数据,分析了流动沙漠区近地层辐射收支特征以及云和沙尘对其的影响。总辐射在夏季某些特定的天气条件下接近太阳常数。不同天气条件下,辐射收支特征存在较大差异;总辐射受云和沙尘的影响最明显,变幅最大,夏季沙尘暴天气时比晴天减少了80%以上;反射辐射的日变化趋势在各个季节内、各种天气条件下与总辐射非常一致;大气长波辐射所受影响较小,且云和沙尘会使其略微增加;地面长波辐射的变化幅度最小,均在10%以下;净辐射在阴天时略微降低,沙尘天气时明显降低,为负值。观测期间的平均辐射特征与晴天比较接近,平均的总辐射、净辐射与晴天的比值白天基本在0.7左右,说明云和沙尘对塔中的辐射能量有较大的强迫作用。     

地球的温度能源

<正>地面从太阳接受的辐射能量每年约有10焦耳,但绝大部分又向空间辐射回去,只有极小一部分穿入地下很浅的地方。浅层的地下温度梯度约为每增加30米,温度升高1℃,但各地的差别很大。由温度梯度和岩石的热导率可以计算热流。由地面向外流出的热量,全球平均值约为6.27微焦耳/厘米秒,由地面流出的总热能约为10.032×1,020焦耳/年。地球内部的一部分能源来自岩石所含的放射性元素铀、钍、钾。它们在岩石中的含量近年来总在     

内蒙古半干旱草原沙尘天气对近地层微气象学特征影响分析

利用锡林浩特国家气候观象台2011年4-5月近地层微气象、地表辐射和湍流通量观测数据,对比分析了内蒙古典型半干旱草原下垫面在晴天、扬沙和沙尘暴天气下各气象要素、地表辐射分量和能量平衡的变化特征。对于半干旱草原区,地面风速越大沙尘天气越强;沙尘过程开始前地面空气较暖,开始后地面空气转为相对较冷的状态;沙尘气溶胶含量越高,5 cm地温日变化趋势越弱,在沙尘过程中5 cm地温值越小。沙尘气溶胶含量越高,太阳总辐射越弱,大气长波辐射越强;地表反射辐射与总辐射有相同的日变化特征;沙尘气溶胶白天使净辐射值减小,夜间使净辐射值增大。沙尘天气直接辐射衰减非常明显,而且散射辐射在总辐射中占很大的比重。沙尘气溶胶对紫外辐射的削弱很强,并且沙尘含量越高,对紫外辐射的削弱越强。沙尘气溶胶的辐射强迫作用对地表能量平衡产生影响,使向上的感热和潜热输送减弱,使向上的土壤热通量增强或向下的土壤热通量减弱。     

“地球热量平衡”可用计算解释

在高中地理（必修）第二单元第2节地理图册中,有一幅“地球热量平衡”的地图。其中,太阳辐射在大气上界为100％,而地面辐射却为120％,许多同学对此不理解。在此,我们可以用计算来说明。     

围栏封育对藏北地表热量平衡的影响（英文）

围栏封育是西藏政府用来保护生态环境的重要举措之一。这项工程不仅会改变围栏区域的植被特征,也会影响藏北地区的地表热量平衡。关于现行的围栏封育工程对当地热量平衡影响的信息却很少,我们从当地的农牧局收集了藏北各县围栏的范围坐标,将其空间数据化,并基于卫星遥感数据和地表热量平衡系统的模型计算,来探究围栏封育后地表温度、地表反照率和蒸散的变化情况。这些变化会影响藏北高原的地表热量平衡和陆表温度。研究发现日间和夜间的陆表温度变化趋势呈现出非对称日变化,日间的升温幅度大于夜间的降温幅度;反照率的增加导致藏北高原吸收的短波辐射减少,引起陆表温度降低,中部地区降温幅度最大,达到了每10年下降0.4?0.5℃;东部地区降温幅度最小,为每10年下降0.1?0.2℃;蒸散的减少导致潜热能量输送减少,引起的地表温度升高最大的地区在中部地区,升温幅度大于每10年上升1℃,升温最小的地区在西北部,升温幅度为每10年上升0?0.1℃。     

姚安6.5级地震前的热红外增温特征分析

利用NOAA／AVHRR资料，通过遥感图象处理、地表温度反演、空间统计分析等技术方法。分析姚安6．5级地震震前的热红外温度变化。对计算结果的单点采样比较和面域剖面分析表明，2000年1月15日姚安6．5级地震前，震区出现了明显的热红外持续增温；震前两天热红外温度与地震平静时段的同期同区域温度相比出现了大面积的3℃0℃的正值区域；与同期温度背景场相比，在断裂附近震区增温仍较明显。研究还表明，将卫星热红外辐射技术用于实际地震预报还需要解决两个重要问题：一是资料的时间连续性问题；二是热红外异常与地震的孕育、发生的定量关系问题。     

夏秋季绿洲荒漠过渡带芨芨草地蒸散及能量平衡特征研究

以实测气象资料为基础,运用波文比能量平衡法计算绿洲-荒漠过渡带芨芨草的蒸散量,并分析了其蒸散日变化规律及地表能量平衡特征。结果表明:①不同天气条件下的蒸散日变化曲线特征差异显著。晴天因辐射强、蒸散量大,蒸散曲线显示为“高耸”型;由于受云量和降水的影响,阴天曲线呈“平缓”型;雨天曲线则表现为“偏态”型,而平均蒸散曲线变化与晴天较为相似。②随着气候由夏季向秋季转变,早晨蒸散发生和夜间蒸散结束的时间点分别表现出1.73 min·d-1的滞后性和2.02 min·d-1的前移性;同时,蒸散峰值以0.0036 mm·d-1的速度递减。与一些相对叶宽的植被覆盖地相比,芨芨草地蒸散量日际波动幅度较小。③净辐射通量(Rn)、 潜热通量(LE)、感热通量 (H)及 土壤热通量(G)的平均值都表现出较为一致的日循环变化趋势。G/Rn、H/Rn、LE/Rn曲线白天平滑,夜间波动,日出和日落前后波动最为剧烈。潜热占净辐射的58.8%,远大于沙漠、戈壁,而低于绿洲。④晴天波文比（β）日内变化曲线呈明显的下降趋势,平均变化率接近-2%,但日间变化曲线略呈上升趋势,变化率为4.8‰。前者反映了晴天的潜热活动在日内随时间变化而愈来愈强,后者则表明感热活动在夏秋季中随日期的推移而逐渐增强。     

谈两地日出时间差值

正某地的日出时间为当地纬线与晨线交点的地方时,所以当两地地理位置确定之后日出时间差值的变化主要由晨线的运动决定。晨线的运动又主要有日运动和年运动两种形式:日运动受地球自转的影响,晨线以每小时15个经度的速度自东向西运动;年运动受地球公转的影响,晨线随太阳直射点的回归运动使其两个端点的纬度位置在南北纬66°34′-90°范围内做回归运动。由此推出两地日出时间的差值主要取决于以下两方     

塔克拉玛干沙漠腹地冬季大气边界层O3廓线分析

为了揭示塔克拉玛干沙漠腹地冬季大气边界层O3的浓度变化特征,利用系留气艇于2008年1月18—25日在塔中地区进行了大气边界层O3观测试验,结合相关资料,初步分析了塔中地区冬季边界层O3浓度垂直分布特征及其与温度、湿度的关系。其结果是:①塔中地区臭氧浓度集中分布在10~50 ppb之间,其中试验期间观测到O3最大浓度值56.1 ppb,最小浓度为2.6 ppb,臭氧的最大浓度基本都在40 ppb左右,日平均浓度为34.4 ppb。②大气边界层O3的浓度廓线可分为峰值型、均匀型、增长型3种,其中均匀型所占比重最大。③大气边界层O3浓度与温度、湿度密切相关,逆温及空气中水汽的增加会导致臭氧浓度降低。④大气边界层O3有明显的日变化,越贴近地面日变化越明显,其变化特征与太阳辐射有着密切关系。臭氧浓度夜晚较低,日出后开始增加,午后达到一天中的最大值;随着日落,臭氧浓度开始减小,在清晨达到最小值;臭氧浓度日最大值出现在17:00,最小值出现在08:00。     

塔克拉玛干沙漠腹地地表辐射与能量平衡

利用2013年塔克拉玛干沙漠塔中流动沙面地表辐射、土壤热通量、土壤温湿度和湍流通量观测资料,分析了沙漠腹地地表辐射和能量收支特征及闭合状况。结果表明：除潜热通量外,其余地表辐射各分量和能量平衡分量的月平均日变化结果整体均表现为标准的单峰型日循环形态,其中R_s↓与R_s↑变化同步,R_l↑、R_l↓滞后R_s↓0.5 ~ 1 h。各分量均表现出夏季高、春秋季次之、冬季低的季节波动性。干旱和极低的植被覆盖造成沙漠腹地全年潜热通量始终较为微弱,约占净辐射的2.8%,感热通量成为能量的主要消耗形式,约占净辐射的49%。偶尔的降水会刺激潜热通量突然增加。地表反照率相对较高且稳定,日变化呈早晚大、正午小的“U”型趋势,并具有明显的冬季高、夏季低的季节波动性,年均值0.28,月均值0.25~0.32。能量残差各月的日变化也均呈单峰曲线,日出后和日落前能量闭合程度最佳,并出现过闭合现象,全年夏季小,春秋季次之,冬季较大,月平均日峰值5.1~99.9 W·m^-2。土壤表层热储存是影响该地区能量平衡的重要因子之一,考虑表层土壤热存储后,地表能量闭合率达75.3%,能量闭合率夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季,白天相比夜间有大幅提升。