輻射的作用

　　海陸表面的熱能主要來自太陽，太陽輻射能是大氣中一切物理過程的原動力。各地氣候差異的基本原因是太陽輻射能量在地球上分布不均勻。各地全年所得太陽輻射因緯度而異即隨著緯度的增高而減少。各地所得太陽輻射量的季節(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整體，那么收入的輻射(地面和大氣吸收的太陽輻射)和支出輻射(返回宇宙間的地面和大氣的長波輻射)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)樨撝�。它的絕對值向高緯度增加而到極地為最大。由此可見，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單的情況，也就是在大氣上界的太陽輻射情況，即天文輻射。因為大氣上界排除了大氣對太陽輻射的影響，那么，太陽光熱的分布，只受日地距離、日照時數(shù)和太陽高度(即太陽入射角)三個因素的影響，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際輻射情況大體相似，而且，它是實際輻射情況的基礎(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)實意義的。

表13-1 水平面上天文輻射日總量（卡／厘米²·日）

緯度日總量日期	90°N	70°N	50°N	30°N	10°N	0°N	10°S	30°S	50°S	70°S	90°S
春分	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

表13-2 北半球各緯度冬夏半年和全年輻射量（千卡／厘米²）

緯度輻射量日期	0°	10°	20°	30°	40°	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
冬半年	160.6	146.8	129.0	107.8	84.0	58.7	33.6	134.4	3.24	0
全年	321.2	316.8	303.6	282.2	253.7	219.6	182.7	152.1	137.8	133.3

　　
　　(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，太陽直射赤道，單位面積上所獲得太陽光熱最多，而且在南北半球各相當緯度的太陽高度角對稱分布，大致相同，日照時間也相等，獲得等量的太陽輻射，并向兩極逐漸減少。故赤道地區(qū)全年有兩個最高值(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。在夏至日，太陽直射北回歸線，這時南極圈以內(nèi)的地區(qū)出現(xiàn)極夜，日照時間自南極圈向北逐漸增大；太陽高度自南極圈的0°逐漸向北增大，至北回歸線達最高，再向北又逐漸減小。因此，太陽輻射的分布自南極圈起向北遞增。在北極圈附近，由于日照時數(shù)的增長大于因太陽高度角的減小而少得的太陽輻射，所以到達北極出現(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。

　　(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直射點的北移、南北溫差較小的特點相吻合；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。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，使地球上出現(xiàn)相應的緯向氣候帶，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，而實際氣候遠為復雜，但這已形成全球氣候的基本輪廓。

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