大气物理辐射课后习题;

1、习题1、由太阳常数=1367 w/m2，请计算：太阳表面的辐射出射度；全太阳表面的辐射通量；整个地球得到的太阳辐射通量占太阳发射辐射通量的份数。辐射出射度（p66）：辐射通量密度（w/m2）任意距离处太阳的总辐射通量不变：答案：6.3107w/m2；3.71026w；4.510-10, 约占20亿分之一。2、设大气上界太阳直接辐射（通量密度）在近日点时（d1=1.47108km）为s1，在远日点时（d2=1.52108km）为s2，求其相对变化值是多大。答案：6.5%同1（1）：3、有一圆形云体，直径为2km，云体中心正在某地上空1km处。如果能把云底表面视为7的黑体，且不考虑云下气层的削弱，

2、求此云在该地表面上的辐照度。174w/m2云体：余弦弦辐射体+立体角根据：又由绝对黑体有所以此云在该地表面上的辐照度为4、设太阳表面为温度5800k的黑体，地球大气上界表面为300k的黑体，在日地平均距离d0=1.50108km时，求大气上界处波长l=10mm的太阳单色辐照度及地球的单色辐射出射度。答案：0.286 wm-2mm-1，31.2 wm-2mm-1planck law(5.2.6)+习题11）2)5、如果太阳常数增加4%，太阳表面有效温度升高多少度，地球表面有效温度升高多少度（行星反射率为0.3）。 答案：58k，2.6k6、求夏至日在赤道与极点（j = 90n）大气上界水平面上太

3、阳辐射日总量的比值。答案：0.737、若不考虑日地距离变化，假定d = d0，求出纬度j =0、40、90处，在春分、夏至、秋分、冬至时大气上界水平面上太阳辐射日总量的值（qd）。说明这三个纬度上qd年变化的不同特点。答案：qd（j m-2d-1）的数值如下：纬度春分夏至秋分冬至 = 03.761073.451073.761073.45107 =402.881074.331072.881071.3107 =9004.7110700春分=0；夏至=23o27；秋分=0；冬至=-23o278、设有一气层，可只考虑其吸收作用，有一平行辐射，波长为l，射入气层前的辐射通量密度为10wm-2 mm-1，

4、经气层中吸收物质的含量u = lg/cm2的吸收后，辐射通量密度为5w mm-1。求该气层的吸收率及质量吸收系数（kl）。答案：0.7 cm2/g或9、波长l = 0.6mm的平行光束，垂直入射10m厚的人工云层，射入前及透过云层后的辐照度分别为：f0=100(mw cm-2)及f=28.642(mw cm-2)。设云中水滴数密度n（个/cm3）及云滴半径r = 10mm各处均一。只考虑mie的一次散射。求 云层的容积散射系数bl=?； 云中水滴数密度n； 若光束与云层法线成60角入射，则射出云层后的辐照度f =？。答案：1.2510-3 cm-1；200个/ cm3；8.2(mw cm-2)

5、1）2）3）10、对于l = 0.32mm的太阳辐射，若只考虑大气的气体分子散射与o3的吸收，当地面气压为1个大气压，o3总含量uo = 2mm，太阳天顶角q = 40时，求整层大气对此波长的透射率。答案：0.25411、地面气压为760mm时，测量在1.51.6mm波段内的太阳直接辐射sdl，得到以下数据：天顶角q40506070sdl (wm-2)13.9512.5510.467.67求大气的透明系数pdl，光学厚度tdl及大气上界处sdl,0=？答案：0.68465，0.373，22.31 wm-2即为长法求大气顶太阳辐射通量密度。 (5.4.39) (5.4.40)假定不同太阳天顶角时

6、大气性质不变，则透过率为常数。当测得几组观测值后，可用线性回归求出斜率和截距：40506070m=sec：1.30371.55251.99272.8999s：13.9512.5510.467.67lns：-3.91202-4.01738-4.19971-4.50986a=3.10932s0=22.4058 (wm-2)b=-0.3726 (光学厚度tdl)透明系数：透过率：exp(b)=0.6889412、由飞机探测得到各高度的水平面上向上、下的辐射通量密度如下表（p为各高度气压值）：p(hpa)1010786701672.9725.2751.756.982.394.1求各高度间气层的辐射变温

7、率（/24h）。 答案：1.46/24h各高度e*为：p(hpa)1010786701e*（wm-2）616642.9657.656.982.394.11010-786hpa:786-701hpa13、设有一温度t=300k的等温气层，对于波长l=14mm的定向平行辐射当只有吸收削弱时，垂直入射气层的透射率tr=0.6587。试求：气层对该辐射的吸收率，若气层的光学质量u=0.4175(g/cm2)求质量吸收系数kl；气层的漫射辐射透射率tfl，气层本身的辐射出射度。答案：0.3416，1cm/g，0.5，229.6 wcm-214、若将某行星表面视为黑体，其外由一层等温大气覆盖，该大气层对短

8、、长波的吸收率分别为a及a1，大气上界与太阳光垂直的水平面上太阳辐射的辐照度为f0，忽略行星-大气系统的反射效率。（1） 当行星-大气系统达到辐射平衡时，计算行星表面的温度tp；(2)该大气层一定具有保温作用吗？试分析说明之。利用p109图5-24和6-36-4式写出行星表面和大气顶的辐射平衡方程求解可得无大气时，行星表面温度为见书后答案15、如在夜间地面上空布满云层，设地面为黑体，t0=300k，气压为p0=1000hpa，云底为黑体，温度tb=280k，气压为pb=800hpa，中间大气为等温t=285k的灰体，其长波漫射透射率tf =0.4。试求：（1）地面的有效辐射，（2）中间气层的温度是要增加还是降低，求出变温率(/3h),（3）如果云底温度tb改为260k，则气层温度的变化将如何？ 答案：95.4 wcm-2