第四节 净辐射.doc

第四节 净辐射（net radiation） 净辐射是某一作用面或活动面辐射能收入与支出之差，即一切辐射的净通量。在以往的文献中，称为辐射平衡或辐射差额。白天增热时，作用面是热量的“源”，夜间冷却时作用面是热量的“库”。净辐射是供给蒸发和蒸腾、土壤和空气的热通量交换以及光合作用的有效能量源泉。 一、地面净辐射 地面吸收太阳辐射而获得热量，地面有效辐射又失去热量，单位时间和单位面积的水平地表面吸收的辐射能与损失的辐射能之差，称为地面净辐射（B）。 B＝（Sb+Sd）（1-r）-Ln＝Sb+Sd+Lα-Sr-L0 二、地面净辐射的日变化和年变化 净辐射和总辐射一样，也有日变化和年变化。 地面净辐射的日变化 白天，总辐射和有效辐射都随太阳高度角增加而增大，但前者增加的速度大于后者，因此净辐射也是随太阳高度角的增加而增大。在晴天情况下，一日中有两个瞬间B＝0。早上，当净辐射由夜间的负值转为白天的正值时，转折的瞬间B＝0。时间约在日出后40－60分钟。清晨，地面温度低，有效辐射小，只要有少量的辐射收入，就能与之平衡，因此日出后不久，净辐射由负值变为零。傍晚，当净辐射从正值转换为负值时，又一次出现B＝0，时间大约在日落前60－90分钟。午后，地面温度高，有效辐射大，所以零值出现的时间比日落时间早的多。净辐射的最大值略偏于正午前。正午时刻，总辐射收入达到最大值，可是地面温度高，地面有效辐射也显著增加，因而这时并不是一日中净辐射最大值。有云时，上述典型情况被破坏，情况要复杂得多。 地面净辐射的年变化 净辐射都以夏季为最高，冬季最低；年振幅由高纬度向低纬度增大。此外，纬度愈低，净辐射保持正值的月份愈多；反之，纬度愈低，净辐射保持正值的月份愈少。 三、森林的净辐射平衡方程 （一）林冠层的净辐射方程 对于短波辐射：投射到林冠层表面的总辐射Sf（Sfb+Sfd），林冠表面反射辐射通量Sfr；林冠层透射通量Sft在林冠层底部输出，这时林冠层吸收的总辐射通量为Sfα＝Sf－Sfr－Sft，透射通量Sft经林内大气衰减，被地面吸收。同样，地面也有反射作用，反射通量也被林冠层吸收，但数量很小，可忽略不计。 对于长波辐射：从三个方面分析。第一，大气逆辐射通量Lf到达林冠层时，一部分被林冠层吸收，一部分被林冠层反射，以Lfr表示，透过林冠层的辐射通量为Lft，林冠层吸收的大气逆辐射通量为：Lfα＝Lf－Lfr－Lft；第二，林冠层的上表面和底部都能向外发射长波辐射，分别以L1和L2表示；第三，地面发射长波辐射，到达林冠底部的通量为L0，经反射和透射后，林冠层吸收的通量为L0α＝L0－L0r-L0t。L0r是反射辐射通量，L0t是透射辐射通量。把短波的辐射通量和长波的辐射通量合并在一起，便得林冠层的净辐射表达式： BD＝Sfα＋Lfα＋L0α＝（Sf－Sfr－Sft）＋（Lf－Lfr－Lft）＋（L0－L0r-L0t）－（L1＋L2） 如果用反射率和透射率表示，则上式可以写为： BD＝Sf（1－r-t）＋（Lf+ L0）（1－r-t）-（L1＋L2） 式中r和t是林冠层的短波反射率和短波透射率， r和t是林冠层的长波反射率和长波透射率。 （二）林冠下的地表净辐射方程 如果地表的短波和长波反射率为rs和rs，不计林冠下至地表间大气的衰减作用，则地表短波辐射通量的收入为Sft（1－rs）；长波辐射通量的收入为（Lft＋L2）（1－rs）。地面发射的长波辐射为L0，则林内地表净辐射的表达式为： BS＝Sft（1－rs）＋（Lft＋L2）（1－rs）－L0