大气对长波辐射的吸收

导语：大气层中的各种气体和云扮演着重要角色，它们如同大自然的过滤器，精确地吸收不同波长的长波辐射，水蒸气是其中的主角之一，其在大气中的浓度影响着长波辐射的吸收量，下面就一起去看看大气对长波辐射的吸收和大气对长波辐射的吸收是什么吧！

大气对长波辐射的吸收

太阳辐射

大气对长波辐射的吸收非常强烈，吸收作用不仅与吸收物质及其分布有关，而且还与大气的温度、压强等有关。大气中对长波辐射的吸收起重要作用的成分有水汽、液态水、二氧化碳和臭氧等。它们对长波辐射的吸收同样具有选择性。描绘了整个大气对长波辐射的放射与透射光谱。

大气在整个长波段，除8—12μm一段外，其余的透射率近于零，即吸收率为1.8—12μm处吸收率最小，透明度最大，称为“大气窗口”。这个波段的辐射，正好位于地面辐射能力最强处，所以地面辐射有20%的能量透过这一窗口射向宇宙空间。在这一窗口中9.6μm附近有一狭窄的臭氧吸收带，对于地面放射的14μm以上的远红外辐射，几乎能全部吸收，故此带可以看成近于黑体。

水汽对长波辐射的吸收最为显著，除8—12μm波段的辐射外，其它波段都能吸收。并以6μm附近和24μm以上波段的吸收能力最强。

液态水对长波辐射的吸收性质与水汽相仿，只是作用更强一些，厚度大的云层表面可当作黑体表面。

二氧化碳有两个吸收带，中心分别位于4.3μm和14.7μm。第一个吸收带位于温度为200—300K绝对黑体的放射能量曲线的末端，其作用不大，第二个吸收带从12.9—17.1μm，比较重要。

太阳辐射

大气的长波辐射性质

大气的长波辐射性质很复杂，不仅与吸收物质(水汽,CO2与O2)分布有关,而且与大气温度、压力有关。水汽红外区吸收带很强，又占有较宽的波段，是最主要的吸收物质。

从整层大气的长波吸收谱来看，大气在整个长波段，除8～12 μm一段处，其余吸收率都接近于1.8～12μm吸收率小，透明度大，称为“大气之窗”。地面的辐射在这一窗口，经过大气后大部分能射向空间。但在这一窗口区中也有一个窄的O3吸收带(9.6μm),这主要是O3层的作用。大气在14μm以上，可以近似看成黑体。地面14μm以上的远红外辐射，不能透过大气传向外层空间。在整个长波波段中，将整层大气的积分辐射吸收率与黑体吸收率比较,约相当于0.7.这比短波的吸收率大了数倍。

液体水的吸收在长波区很强，吸收系数约为103cm2/g，所以100m厚的云就足以相当于黑体。一般都可把云体表面当作黑体表面。

水汽与CO2是决定大气辐射性质的主要成分。但是它们的吸收谱线结构很复杂，其吸收系数随大气温度、压力而变化。当计算水汽与CO2的吸收时，常借助谱带模式，如随机模式和周期模式。埃尔沙色引进的广义吸收系数常被用于吸收率的计算。近代已利用大型电子计算机对水汽及CO2等的红外吸收开展了逐线积分的计算工作。

O3的9.6 μm吸收带在辐射传输问题中有特殊的作用。它正处于“大气之窗”的中心。O3集中于平流层，对于自大气上界向外辐射的光谱有明显的作用。