大氣輻射學

大氣輻射學是研究輻射能在地球大氣內的傳輸和轉換過程的學科，屬大氣物理學的一個分支。太陽輻射是大氣運動的能源，輻射過程是地-氣系統中能量交換的主要形式。因此，大氣輻射學是天氣學、氣候學、動力氣象學、套用氣象學和大氣遙感等學科的理論基礎之一。

基本介紹

• 中文名：大氣輻射學
• 外文名：atmospheric radiation
• 學科：大氣科學
• 相關學科：天氣學、氣候學、動力氣象學等
• 研究內容：輻射在地球大氣系統內傳輸和轉換
• 學科地位：天氣和氣候研究的基礎

簡介

大氣輻射學（atmospheric radiation） 是大氣物理學分支學科，是研究輻射在地球大氣系統內的傳輸和轉換過程。輻射過程是地氣系統與宇宙間進行能量交換的最主要形式，是大氣的基本物理過程之一。大氣輻射涉及到一切大氣運動的能源問題，所以從大氣科學研究的初始階段起就受到重視，它被認為是天氣和氣候研究的基礎。

研究內容

（1）地氣系統內有關輻射傳輸的基礎物理過程和規律。包括太陽短波輻射和地氣系統長波幅射，以及地氣系統中不同地表狀態、雲、氣溶膠、水汽、臭氧、氧氣、二氧化碳等對輻射傳輸的影響；

（2）輻射傳輸方程的求解。 它在實際地球大氣環境中的求解是非常複雜的，只能在一些很特殊的理想假定下才能求得解析解。因此輻射傳輸方程的求解一直是大氣輻射學研究的重要內容；

（3）輻射與天氣、氣候的關係。從地氣系統輻射收支的角度．來研究天氣和氣候的形式以及氣候變遷問題；

（4）輻射與大氣遙感的研究。大氣輻射學的研究給某些大氣遙感提供了原理，而大氣遙感的發展又給大氣輻射提供了更多更全面的資料。

近年來，由於人們對氣候和氣候變遷問題的廣泛關注，因此這方面研究就涉及到海洋、極冰和大陸地表的輻射和熱狀況，以及通過大氣中的雲、氣溶膠二氧化碳等對輻射過程的重要作用來影響氣候的這類複雜的動力氣候學問題。此外，當前大氣輻射研究中另一個相當重要而又活躍的主要方面，則是雲和大氣氣溶膠在大氣輻射過程中的作用。

學科形成過程

從大氣科學研究的初始階段起，大氣輻射學就受到人們的重視，歷來被認為是氣候和大氣環流研究的基礎。

20世紀20年代，有人根據很簡單的假定，計算了地-氣系統的輻射收支；

20世紀30年代提出了輻射傳輸的基本原理；

1950年，美籍巴基斯坦學者S·昌德拉塞卡寫了《輻射傳輸》一書，總結了他在恆星和行星大氣輻射傳輸理論方面的主要工作，對輻射傳輸的理論和研究方法作出了重要貢獻。

20世紀60年代，英國R·谷迪和蘇聯К·я·孔德拉季耶夫等人在行星大氣中的輻射傳輸方面，也作了許多工作，對大氣輻射學的研究，起了一定的促進作用。

電子計算機和紅外分光技術的發展，使大氣透過率的計算更加精確，氣象衛星及其他探測手段的迅速發展和廣泛套用，又獲得了大量的全球範圍的大氣輻射資料，這些都更加促進了大氣輻射學的發展。

輻射概述

輻射是能量的一種形式，物質以電磁波的形式放射能量，稱為輻射。宇宙中的任何物質，只要其溫度高於絕對零度，都能放射輻射能。

自然界的一切物體都能以電磁波的形式放射能量，同時也在不斷地吸收外界的輻射。各種物體之間通過輻射來交換熱量，稱為輻射熱交換。如果沒有其他的能量交換，物體放出輻射大於吸收輻射時，物體將喪失熱量，溫度降低；反之，當吸收輻射大於放出輻射時，物體將獲得熱量，溫度升高。當物體放出的輻射等於吸收的輻射，它的熱狀態保持不變．此時稱為輻射平衡。一般來說．物體的輻射能量收支並不相等．如果輻射熱交換過程相當慢，以致物體中內能的分布來得及變化均勻，並繼續處於熱平衡狀態，那么這時的輻射可視為處於準平衡狀態，這時物體的溫度是變化的，在每一給定的瞬時，物體的狀態都可看作是平衡的，可用一定的溫度來描述。通常認為，60 km以下的大氣處於局地平衡狀態，可以套用熱輻射規律來解決平流層以下的大氣輻射問題。