kotea
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[理论研究]雪后辐射的原理

楼主#
更多 发布于:2016-01-07 16:57
主要讨论自然下垫面,水泥等人工下垫面暂不做讨论。以下是我思考的一些结果。
@金杯  @lqn_2013  @q12093487q  @石榴点秋香  @企业号航母
1 土壤
      土壤是最普通最基础的下垫面。
      先来分析一下辐射降温的过程: 地球表面向太空辐射红外线,引起地表温度降低,由于近地表的空气比较温暖,会把热量传导给地表,引起空气温度的下降。空气的降温总是从最接近地表的一层开始,进而向上逐渐冷却。空气是热的不良导体,所以这个传导过程并不快。这也是为什么高空的气温昼夜变化很小,而近地面空气昼夜变化很大的原因。因此,一般来说


      地表温度昼夜变化>地表空气昼夜变温>850百帕昼夜变温>500百帕昼夜变温。。。。。。
    
      这是大家都知道的,而常被人忽略的是:土壤是连续的。当表层土壤最先降温时,温暖的深层土壤同样会把热量传给地表,从而引起深层土壤的降温。因此,
      地表温度昼夜变化>20cm深地温昼夜变化>50cm深地温昼夜变化>2米深地温昼夜变化


      我们可以创造一个“冷量”的概念,和热量这相反。地表因为辐射失去热量,即地表因辐射产生了“冷量”。空气把热量传给地表,等于地表把冷量传递给了空气,引起空气的降温。同时地表也把冷量传递给了深层土壤,引起深层土壤降温。
      
      那么这两个冷量是如何分配的?地表向上传递的冷量和地表向下传递的冷量,究竟哪个更多?现在还没有确切答案,致密的土壤似乎比稀薄的空气更容易传热,所以向下传递的冷量甚至可能会更多些。



图片:1.JPG

[kotea于2016-01-08 10:18编辑了帖子]
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    2016-01-08 22:33
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Irkalla
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发布于:2016-01-07 17:02
前排留名!
大冷岛五山站。
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kotea
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发布于:2016-01-07 17:18
2 积雪
作为冷迷,都听过雪后辐射降温这个说法,这一直令我百思不得其解:
        没错积雪可以反射白天的可见光辐射,大幅压低昼温。 可是积雪对于夜间的辐射降温有什么贡献呢?积雪的红外发射率并没比土壤更高啊,也就是说积雪一晚上向太空散失的热量,并不比土壤下垫面更多,何来雪后辐射降温的说法?
        直到最近我才想明白,积雪下垫面确实并没有向太空散失更多热量,而是改变了冷量的分配。来分析一下:
        当地面被积雪覆盖时,积雪表面代替地表向太空发射红外线。由于积雪的红外发射率和土壤相当,积雪并没有产生更多的冷量。问题的关键在于:积雪破坏了土壤介质的连续性。
      积雪由于本身是疏松多孔的,里面包含有空气,所以积雪是热的不良导体。当积雪产生冷量后,冷量很难向下传递给深层土壤,所以冷量更多的向上传递给空气。也就是说,积雪隔绝了深层地温对降温的干扰。
       这就是雪后辐射的真正原因。

图片:2.JPG


       如果看一下红外外卫星云图,很明显。每次积雪区的雪表温度总是低于非积雪区的土壤温度。
[kotea于2016-01-08 09:50编辑了帖子]
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    2016-01-09 16:15
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kotea
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发布于:2016-01-07 17:29
3 草原
        和积雪类似:草地表面替代土壤向太空发射红外线,冷量在草的表面而不是土壤表面产生,草地是疏松而具有复杂纹理的,冷量向下传递的慢。
        虽然不如积雪的效果,但草地同样有隔绝地热的作用,让辐射冷量更多的传递给空气。
        这就解释了为什么冬季青藏东部的清水河每次夜温都完爆海拔更高的五道梁, 甚至青海河南都可以完爆它、、、


       草地早夏季也有降温的作用,草吸收太阳辐射,通过光合产生化学能。而不是像荒漠那样直接转化成热量。所以夏季,清水河同样比改则,帕羊这种荒漠冷。
[kotea于2016-01-07 17:40编辑了帖子]
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发布于:2016-01-07 17:47
4 沙地
      和草原一样,疏松的细沙间有大量空气残留,所以传热效率不如土壤。这会限制冷量向深层土壤的传递扩散。说以沙地的夜间辐射降温也很猛。
       代表站:塔中
      青藏区的一些冲击河谷同样有沙地下垫面,比如 老定日 帕羊   冬季的日温差也非常大,很能射。
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shear
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发布于:2016-01-07 17:52
其实可以说这个冷量就相当于热量散失吗?还是说是物质的某种属性?
也就是说太阳辐射传递的热量一减弱,地表的热量就开始散失,这个冷量也就开始出现并逐渐传导到大气与深层土壤之中。
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发布于:2016-01-07 17:55
最后,森林
       冬季森林是深色下垫面,白天吸光,升温很快。
        夜间,同样树木表面辐射产生的冷量很难向下传递,因为木头是热的不良导体。所以冷量全被用来冷却空气。辐射降温效率高。
        夏季森林进行光合作用,吸热而不升温,所以比其他地方凉爽。
       代表:大小兴安岭,长白山林区
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Irkalla
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7楼#
发布于:2016-01-07 17:55
那雨后辐射降温原理是否和积雪一样吗
大冷岛五山站。
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发布于:2016-01-07 17:56
shear锛毱涫悼梢运嫡飧隼淞烤拖嗟庇谌攘可⑹穑炕故撬凳俏镏实哪持质粜裕
也就是说太阳辐射传递的热量一减弱,地表的热量就开始散失,这个冷量也就开始出现并逐渐传导到大气与深层土壤之中。
鍥炲埌鍘熷笘
对。 A向B传递了热量, 等于B向A传递了冷量。 就是为了方便创造出的一个概念
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kotea
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发布于:2016-01-07 18:00
Irkalla锛毮怯旰蠓浣滴略硎欠窈突┮谎鍥炲埌鍘熷笘
应该不一样
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