大氣效應(yīng)
大氣效應(yīng)（Effect of atmospheric insulation）又稱大氣保溫效應(yīng)。因地球大氣對(duì)太陽(yáng)短波輻射基本透明，而對(duì)地表長(zhǎng)波輻射具有強(qiáng)烈的選擇吸收，大氣吸收了長(zhǎng)波輻射，同時(shí)又放射長(zhǎng)波輻射，其中一部分逸向太空，另一部分又返回地表和低層大氣，從而使有大氣存在時(shí)地表的實(shí)際溫度高于無(wú)大氣存在時(shí)地表的平均溫度。大氣層的這種增溫作用即為大氣效應(yīng)。
但以后通過(guò)研究，知道花房或溫室的保溫機(jī)制與上述機(jī)制并不相同。因此，另用“大氣保溫效應(yīng)”或“大氣效應(yīng)”的名稱來(lái)表達(dá)大氣效應(yīng)的機(jī)制。大氣效應(yīng)作用在于大氣對(duì)太陽(yáng)短波輻射幾乎是透明體，而對(duì)地面長(zhǎng)波輻射是隔熱層，大氣把地面輻射放出的熱量絕大部分截留在大氣中，并通過(guò)大氣逆輻射又將熱量還給地面。
大氣效應(yīng)，需要明確太陽(yáng)輻射、地面輻射和大氣輻射三者的差別和彼此的關(guān)系。日、地、氣三種輻射的差別在于：地面的溫度地域太陽(yáng)，大氣的溫度地域地面，因此太陽(yáng)輻射屬于短波輻射，而地面輻射和大氣輻射屬于長(zhǎng)波輻射，因此能夠被大氣中的二氧化碳和水汽吸收。日、地、氣三種輻射的關(guān)系在于：太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)大氣被削弱一部分后，有將近一半的太陽(yáng)輻射穿過(guò)了大氣到達(dá)地面，地面吸收太陽(yáng)輻射后增溫，同時(shí)向外輻射，將熱量傳遞給大氣，大氣吸收地面輻射后增溫，并向外輻射，大氣輻射有兩部分，一小部分向宇宙空間散失；另外一大部分向地面，稱其為大氣逆輻射，這部分輻射在一定程度上補(bǔ)償了地面輻射損失的熱量。大氣效應(yīng)對(duì)地面的保溫效應(yīng)使夜晚的氣溫不會(huì)太低，因此使地球晝夜溫差不會(huì)太大。
大氣效應(yīng)因地球大氣對(duì)太陽(yáng)短波輻射基本透明，而對(duì)地表長(zhǎng)波輻射具有強(qiáng)烈的選擇吸收，大氣吸收了長(zhǎng)波輻射，同時(shí)又放射長(zhǎng)波輻射，其中一部分逸向太空，另一部分又返回地表和低層大氣，從而使有大氣存在時(shí)地表的實(shí)際溫度高于無(wú)大氣存在時(shí)地表的平均溫度。大氣層的這種增溫作用即為大氣效應(yīng)。根據(jù)輻射平衡理論，若把地球看作黑體，在沒(méi)有大氣存在時(shí)由斯忒藩一波爾茲曼定律計(jì)算的地表平均溫度為255°K，但實(shí)際測(cè)量的地面溫度平均為15℃左右（約288°K）。
因此，地球大氣的存在使地表平均溫度提高數(shù)十度。過(guò)去也把大氣的這種作用稱為溫室效應(yīng)，但研究表明，溫室的保溫作用與大氣的保溫機(jī)制并不完全相同，大氣中不存在溫室覆蓋物那種切斷對(duì)流熱交換的作用。導(dǎo)致大氣效應(yīng)的大氣成分除二氧化碳和水汽外還包括甲烷和一氧化二氮等微量氣體。人類活動(dòng)引起的大氣中二氧化碳等氣體含量的增加，將會(huì)加劇大氣效應(yīng)的幅度，并可能導(dǎo)致氣候與環(huán)境的一系列變化。
大氣效應(yīng)影響地面吸收太陽(yáng)輻射能而增溫，同時(shí)地面又把熱量向外輻射。由實(shí)驗(yàn)得知，物體的溫度越高，輻射中最強(qiáng)部分的波長(zhǎng)越短；反之越長(zhǎng)。由于地球表面的溫度比太陽(yáng)低得多，所以地面輻射的波長(zhǎng)比太陽(yáng)輻射長(zhǎng)得多，其能量主要集中在紅外線部分。因此，相對(duì)于太陽(yáng)短波輻射來(lái)說(shuō)，地面輻射為長(zhǎng)波輻射。
對(duì)流層大氣中的水汽和二氧化碳等，吸收紅外線長(zhǎng)波輻射的能力很強(qiáng)。因此，地面放出的長(zhǎng)波輻射除極少一部分透過(guò)大氣返回宇宙空間外，絕大部分（75％～95％）都被對(duì)流層大氣中的水汽和二氧化碳等吸收，使大氣增溫。所以，地面是對(duì)流層大氣主要的直接熱源。
大氣在增溫的同時(shí)，也向外放出紅外線長(zhǎng)波輻射。大氣輻射除一小部分向上射向宇宙空間外，大部分向下射向地面，其方向與地面輻射正好相反，故稱為大氣逆輻射。大氣逆輻射又把熱量還給地面，這就在一定程度上補(bǔ)償了地面輻射損失的熱量，對(duì)地面起到了保溫作用。天空有云，特別是有濃密的低云時(shí)，大氣逆輻射更強(qiáng)。
地球大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用和對(duì)地面的保溫作用，既降低了白天的最高氣溫，又提高了夜間的最低氣溫，從而減小了氣溫日較差。由于大氣效應(yīng)，才使地球表面平均氣溫提高到15℃，形成適宜人類生存的溫度環(huán)境。如果沒(méi)有大氣效應(yīng)，地球表面的平均氣溫將會(huì)下降到-18℃，那么地球上的絕大多數(shù)生態(tài)系統(tǒng)將不復(fù)存在。
地球的熱量平衡對(duì)大氣效應(yīng)影響
地面和大氣之間，除上述輻射能的轉(zhuǎn)換外，還有其他熱能形式的轉(zhuǎn)換（如潛熱輸送、湍流輸送等）。就整個(gè)地球多年平均狀況來(lái)看，地球（地面和大氣）收入的熱量與支出的熱量是相等的，即熱量收支平衡。這就使地球的平均氣溫比較穩(wěn)定。但由于人類活動(dòng)不斷地向大氣中輸入二氧化碳等氣體，造成的大氣保溫效應(yīng)將會(huì)使地球的熱量收支失去平衡，可能導(dǎo)致地球氣候變暖。
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