輻射的作用
海陸表面的熱能主要來(lái)自太陽(yáng)，太陽(yáng)輻射能是大氣中一切物理過(guò)程的原動(dòng)力。各地氣候差異的基本原因是太陽(yáng)輻射能量在地球上分布不均勻。各地全年所得太陽(yáng)輻射因緯度而異即隨著緯度的增高而減少。各地所得太陽(yáng)輻射量的季節(jié)變化也因緯度而不同，即隨緯度的增高季節(jié)變化加大。由此可看出都表現(xiàn)在緯度的差異上。
如果把地面和上面的空氣柱看作是一個(gè)整體，那么收入的輻射(地面和大氣吸收的太陽(yáng)輻射)和支出輻射(返回宇宙間的地面和大氣的長(zhǎng)波輻射)的差額,就是地一氣系統(tǒng)的輻射平衡。輻射差額赤道最大，向高緯度逐漸變小由赤道到緯度30°地區(qū)為正值，在30°以北變?yōu)樨?fù)值。它的絕對(duì)值向高緯度增加而到極地為最大。由此可見(jiàn)，熱帶和副熱帶熱量收入大于支出，而溫度和寒帶則支出大于收入，因此必然會(huì)發(fā)生熱量由赤道向兩極輸送的情況。
我們分析一下緯度所引起的輻射因子的最簡(jiǎn)單的情況，也就是在大氣上界的太陽(yáng)輻射情況，即天文輻射。因?yàn)榇髿馍辖缗懦舜髿鈱?duì)太陽(yáng)輻射的影響，那么，太陽(yáng)光熱的分布，只受日地距離、日照時(shí)數(shù)和太陽(yáng)高度(即太陽(yáng)入射角)三個(gè)因素的影響，盡管這是一種純理論研究的理想情況，但它與今天地表面的實(shí)際輻射情況大體相似，而且，它是實(shí)際輻射情況的基礎(chǔ)，是今天世界輻射分布和氣候狀況的基本輪廓。因此，它是具有現(xiàn)實(shí)意義的。
表13-1 水平面上天文輻射日總量（卡／厘米2·日）
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緯度日總量日期
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90°N
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70°N
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50°N
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30°N
|
10°N
|
0°N
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10°S
|
30°S
|
50°S
|
70°S
|
90°S
|
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春分
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0
|
316
|
593
|
799
|
909
|
923
|
909
|
799
|
593
|
316
|
0
|
|
夏至
|
1110
|
1043
|
1020
|
1005
|
900
|
814
|
708
|
450
|
170
|
0
|
0
|
|
秋分
|
0
|
312
|
312
|
789
|
898
|
912
|
898
|
789
|
596
|
312
|
0
|
|
冬至
|
0
|
0
|
181
|
480
|
756
|
869
|
962
|
1073
|
1089
|
11145
|
1195
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表13-2 北半球各緯度冬夏半年和全年輻射量（千卡／厘米2）
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緯度輻射量日期
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0°
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10°
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20°
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30°
|
40°
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50°
|
60°
|
70°
|
80°
|
90°
|
|
夏半年
|
160.6
|
170.0
|
174.6
|
174.4
|
169.7
|
160.9
|
149.1
|
138.7
|
134.5
|
133.3
|
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冬半年
|
160.6
|
146.8
|
129.0
|
107.8
|
84.0
|
58.7
|
33.6
|
134.4
|
3.24
|
0
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全年
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321.2
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316.8
|
303.6
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282.2
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253.7
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219.6
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182.7
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152.1
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137.8
|
133.3
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(1)天文輻射日總量的分布在緯度方向上是不均衡的。在春、秋分日，太陽(yáng)直射赤道，單位面積上所獲得太陽(yáng)光熱最多，而且在南北半球各相當(dāng)緯度的太陽(yáng)高度角對(duì)稱分布，大致相同，日照時(shí)間也相等，獲得等量的太陽(yáng)輻射，并向兩極逐漸減少。故赤道地區(qū)全年有兩個(gè)最高值(春分日和秋分日)，使低緯度氣溫的年變化具有"雙峰型"的特點(diǎn)。在夏至日，太陽(yáng)直射北回歸線，這時(shí)南極圈以內(nèi)的地區(qū)出現(xiàn)極夜，日照時(shí)間自南極圈向北逐漸增大；太陽(yáng)高度自南極圈的0°逐漸向北增大，至北回歸線達(dá)最高，再向北又逐漸減小。因此，太陽(yáng)輻射的分布自南極圈起向北遞增。在北極圈附近，由于日照時(shí)數(shù)的增長(zhǎng)大于因太陽(yáng)高度角的減小而少得的太陽(yáng)輻射，所以到達(dá)北極出現(xiàn)了最高值(冬至日情況與此相反)。這樣，就使高、中緯度的氣溫年變化呈現(xiàn)“單峰型”的特點(diǎn)。
(2)天文輻射日總量的年變化，是隨緯度的增高而加大的。赤道上為109卡/厘
米2·日,極地則為1110卡/厘米2·日,二者相差10倍。這和氣溫年變化隨緯度的增高而加大的特點(diǎn)是一致的。
(3)天文輻射的年總量隨緯度的增高而遞減。最高值出現(xiàn)在赤道，最小值在極地。這正和赤道在一年之內(nèi)太陽(yáng)高度角最大，獲得的熱量最多，氣溫是隨緯度的增高而降低的規(guī)律相符合。
(4)太陽(yáng)輻射最高值，夏半年在20°N～30°N附近的地區(qū)，由此向南、向北減少，且南北之間的輻射量差異小。這和夏季熱赤道隨著太陽(yáng)直射點(diǎn)的北移、南北溫差較小的特點(diǎn)相吻合；而冬半年則出現(xiàn)在赤道，隨緯度的增高而減小，且南北之間的輻射量相差較大。這與冬半年南北溫差較大的特點(diǎn)是一致的。
(5)同一緯度地帶，日、季、年輻射量到處都相同，這表明天文輻射具有緯向帶狀分布的特點(diǎn)。這就是氣溫呈緯向分布的基本原因。
天文輻射的緯向分布特點(diǎn)，使地球上出現(xiàn)相應(yīng)的緯向氣候帶，如赤道帶、熱帶、副熱帶、溫帶、寒帶等，都稱為天文氣候帶。這是理想的氣候帶，而實(shí)際氣候遠(yuǎn)為復(fù)雜，但這已形成全球氣候的基本輪廓。
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