地球辐射diqiu fusheterrestrial radiation

地球及其大气向外发射电磁波的形式及所发射的能量。其强弱与其绝对温度的四次方成正比。由于地球表面的平均温度在300K左右，对流层大气的平均温度约为250K，所以地球辐射能主要集中在3～120微米的波长范围内。地面和大气辐射的最强波长分别出现在10微米和14.5微米左右。地球辐射是灰体辐射， 其辐射能力相当于黑体辐射的0.90～0.95。由于地球辐射的波长比太阳辐射的波长要长得多， 因此在气象学中常把太阳辐射称为短波辐射， 把地球辐射称为长波辐射。
大气的吸收 长波辐射是地面和大气间热量交换的重要方式。大气中的水汽、CO2、臭氧等都具有强烈吸收和发射长波辐射的能力， 其中尤以水汽的吸收最明显。水汽对地球辐射有两个强吸收带， 一个在4.5～8.0微米， 另 一个在18微米以上的远红外区。水汽对8～12微米波段的辐射吸收很少，该波段是重要大气窗。液态水对长波辐射的吸收更强烈，0.1毫米的薄层水可以吸收长波辐射能量的99%, 不很厚的云层就能完全吸收地面辐射， 同时云层本身又以接近黑体的辐射能力向上和向下放射长波辐射。CO₂对地球长波辐射也有两个强吸收带， 中心分别位于4.3和14.7微米。臭氧和氧的吸收带有多个，以9.6微米为中心的狭窄光谱带较强， 其余吸收带常与水汽、CO2吸收带相重叠。大气对短波辐射吸收很小， 而对长波辐射吸收很强，所以它大大减弱了地球向宇宙空间的辐射，对地球表面起保温作用，称大气保暖效应。
分类 按照发射方向， 地球辐射可分为：
地球向上辐射 指地面和大气的向上辐射的总和。地面放出的长波辐射， 其强度决定于地面温度，温度越高， 地面向上辐射就越强。地面向上辐射有明显的日变化， 以午后为最大， 日出前后最小。大气向上辐射也有类似变化， 但变化幅度与量值均较地面向上辐射为小。地面向上辐射是地面对大气加热的主要方式之一。
大气向下辐射 习惯称大气逆辐射， 由大气或云层向下（地面）发射的长波辐射。大气逆辐射到达地面时有90%以上被吸收， 用来补偿地面的辐射失热。有云时大气逆辐射明显加强。
地面有效辐射 指地面向上发射的长波辐射与吸收的大气逆辐射之差， 表示在长波辐射交换过程中地面净损失的能量。由于地面温度约比对流层平均温度高出50K，所以长波辐射交换结果地面总是损失能量，使地面冷却， 晴夜地面降温就是由此引起的。地面有效辐射是地表辐射平衡方程的主要分量之一。地面温度越高， 地面向上辐射越强， 可使有效辐射越大； 气温越高， 大气中水汽含量和云量越多， 则有效辐射越小。晴空时有效辐射具有明显的日变化， 其最大值在午后出现， 最小值在日出前出现。有效辐射年变化以夏季最大， 冬季最小。在山区，由于海拔高度增加，大气逆辐射减小， 有效辐射增大。在中亚沙漠上测得的地面有效辐射为1.84焦·厘米^-2·分_-1。1979年中国青藏高原曾测得最大有效辐射为2.09焦·厘米-2·分-1。
观测和计算地球长波辐射，特别是地面有效辐射，对研究各地夜间地面降温规律， 分析地面逆温、霜冻和辐射雾的形成，以及制订相应预报方法，都有实际意义 农业生产中所采用的防止低温、霜冻措施，主要途径之一是通过减少作物或地面的有效辐射来实现