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散射輻射 |
散射輻射(diffuse radiation)是由於空氣分子和氣溶膠粒子的作用,或由於空氣密度的漲落以及不均一,電磁輻射能量以一定規律在各方向重新分布的現象。
簡介
散射輻射是太陽光經大氣層中的空氣分子、雲滴和氣溶膠的散射作用(天空散射)以及地表漫反射(地面散射)等形成的。散射輻射是到達地面太陽輻射中的重要組成部分,它除受太陽高度角影響之外,對大氣中雲、氣溶膠、水汽含量以及地表狀況等因子的變化異常敏感。Klein(1977年)指出,在北半球冬季的晴天,到達陽坡的太陽輻射是相同坡度陰坡的3倍,而在陰天時到達陰坡與陽坡的太陽輻射幾乎相等.散射輻射隨着雲量、氣溶膠粒子的增加亦有增加的趨勢。此外,散射輻射的變化與植物的光合作用又有着密切的關係,從而影響生態系統的碳源狀況。尤其是自工業革命以來,日趨嚴重的大氣污染,大氣成分含量的改變,氣溶膠粒子增加等環境問題的出現對散射輻射帶來了很大的影響,已經引起國內外學者的高度重視.國外對散射輻射研究的報道較多.而我國對散射輻射的研究大多為短期或不連續觀測。
評價
太陽輻射是地球表層能量的主要來源,是促進地球上的水、大氣、生物活動和變化的主要動力,是天氣和氣候形成的基礎.太陽輻射在穿越大氣層時,由於受到大氣中空氣分子、雲以及氣溶膠粒子等的吸收、反射和散射作用,使到達地面的太陽輻射有了明顯的減弱.到達地面的太陽輻射是由直接輻射和散射輻射兩部分組成。以平行光的形式到達地面的太陽輻射稱直接輻射,經過大氣散射後到達地面的太陽輻射為散射輻射雲體中的水滴、冰晶是影響散射輻射的直接因子.關於這方面的研究報道已經很多,但是由於目前雲的觀測主要是定時目測,而且高原上的雲瞬息萬變,很難準確地對其進行定量化.而晴空指數能夠很好地反映雲的變化狀況,是定量探討天空狀況對散射輻射影響的理想參數.高原上空大氣中塵埃較少,太陽輻射穿過地球大氣的路徑也較短,因此晴朗少雲的天氣,晴空指數較高,高原上的散射輻射比同緯度低海拔地區要低.然而高原上溫度變化劇烈,特別是在植物生長季節的5-9月之間,空氣中水汽含量較高,午後容易形成熱對流,為雲的形成提供了條件,尤其是青藏高原東北部地區雲量夏季最多,春季次之,秋冬季最少散射輻射的變化除了受晴空指數影響之外,也與太陽高度角有關.通常,太陽高度角增大時,到達近地面的散射輻射也相應地增強.相反,太陽高度角較低時,散射輻射也弱.但在不同的晴空指數條件下,散射輻射隨太陽高度角變化的速率不同。散射輻射隨太陽高度角的增加而增大。不同天空狀況下散射輻射隨太陽高度角的變化.不同的晴空指數,散射輻射隨太陽高度角變化的速率有很大差異.隨着太陽高度角的升高,散射輻射對晴空指數的變化較敏感.在晴空指數大於0. 7時,高原上散射輻射隨太陽高度角的變化比低海拔地區緩慢。高原上散射輻射的變化主要集中在大氣質量小於4的範圍內,且隨大氣質量的增加而迅速降低,當大氣質量超過4時,散射輻射變化就比較小了。[1]