從大氣科學(xué)研究的初始階段起，大氣輻射學(xué)就受到人們的重視，歷來被認(rèn)為是氣候和大氣環(huán)流研究的基礎(chǔ)。20世紀(jì)20年代，有人根據(jù)很簡單的假定，計(jì)算了地-氣系統(tǒng)的輻射收支;30年代提出了輻射傳輸?shù)幕驹?1950年，美籍巴基斯坦學(xué)者S.昌德拉塞卡寫了《輻射傳輸》一書，總結(jié)了他在恒星和行星大氣輻射傳輸理論方面的主要工作，對(duì)輻射傳輸?shù)睦碚摵脱芯糠椒ㄗ鞒隽酥匾暙I(xiàn)。60年代，英國R·谷迪和蘇聯(lián)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(duì)大氣輻射學(xué)的研究，起了一定的促進(jìn)作用。電子計(jì)算機(jī)和紅外分光技術(shù)的發(fā)展，使大氣透過率（見大氣消光）的計(jì)算更加精確，氣象衛(wèi)星及其他探測手段的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，又獲得了大量的全球范圍的大氣輻射資料，這些都更加促進(jìn)了大氣輻射學(xué)的發(fā)展。

大氣輻射學(xué)的內(nèi)容有以下幾方面:

①地-氣系統(tǒng)輻射傳輸?shù)幕疚锢磉^程和規(guī)律，包括太陽輻射(97％的能量在0.3～3微米波段內(nèi)，輻射最強(qiáng)的波長在0.5微米附近)，地-氣系統(tǒng)輻射（絕大部分能量在4～80微米波段內(nèi)，輻射最強(qiáng)波長在10微米附近），以及不同地表狀態(tài)、云、氣溶膠、水汽、臭氧、二氧化碳等對(duì)輻射傳輸?shù)挠绊懀ㄒ姺瓷渎?、大氣吸收光譜、大氣散射、大氣臭氧層、溫室效應(yīng)）。

從非發(fā)光體表面反射的輻射與入射到該表面的總輻射之比，它是表征物體表面反射能力的物理量。絕對(duì)黑體的反射率為0，純白物體的反射率為1，實(shí)際物體的反射率介于0與1之間，可用小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示。地-氣系統(tǒng)的反射率，它包括地面、云和各種大氣成分對(duì)太陽輻射的反射能力及其總和。這些反射率決定著地-氣系統(tǒng)吸收太陽輻射的百分?jǐn)?shù)。 物體對(duì)太陽輻射的反射能力。

根據(jù)氣象衛(wèi)星的觀測結(jié)果，整個(gè)地-氣系統(tǒng)的反射率約為30％，即約有30％的太陽輻射能被反射回太空，其中三分之二是云反射的，其余部分則被地面反射和被各種大氣成分所散射(見大氣環(huán)流的能量平衡和轉(zhuǎn)換)。云的反射率同云型和云層厚度有關(guān)，約在20～70％之間。陸面、土壤的性質(zhì)和植被類型不同，也能使反射率改變，但這些差異一般不超過10～20％。而冰和雪的覆蓋狀況能引起反射率顯著變化。例如，陸地被雪覆蓋或洋面結(jié)冰時(shí)，將使其反射率增大30～40％，新雪面更可使反射率增大60％左右。原先無雪的地區(qū)如有積雪，則因反射率增大，將使太陽輻射能量的收入大約減小60％。這種影響隨季節(jié)和緯度而不同，尤其明顯的是，北緯50°以南的地區(qū)，當(dāng)春季出現(xiàn)積雪時(shí)，上空平均將減少大約150卡/（厘米²·天）的熱量收入。這樣的熱量收支變化，將產(chǎn)生明顯的氣候效應(yīng)。

在極冰對(duì)氣候影響的機(jī)制研究中，有人認(rèn)為：冰雪-反射率-溫度之間還存在“正反饋過程”，即冰雪的覆蓋增大地表的反射率，使地-氣系統(tǒng)吸收的輻射減少，從而降低氣溫，而降溫又將進(jìn)一步使冰雪面積擴(kuò)展，反射率繼續(xù)增大，造成溫度越來越低的現(xiàn)象。在這個(gè)正反饋過程的基礎(chǔ)上建立的氣候模式（見氣候模擬），已用于解釋古代冰期的形成和對(duì)未來氣候趨勢的推測。也有人認(rèn)為：在實(shí)際大氣中，還存在著“負(fù)反饋過程”，它使氣候具有穩(wěn)定化的趨勢（見極地氣象學(xué)）。

②輻射傳輸方程的求解。輻射傳輸方程是描述輻射傳播通過介質(zhì)時(shí)與介質(zhì)發(fā)生相互作用（吸收、散射、發(fā)射等）而使輻射能按一定規(guī)律傳輸?shù)姆匠?，在地球大氣條件下，求解非常復(fù)雜，只能在一些假定下求得解析解，因此輻射傳輸方程的求解，一直是大氣輻射學(xué)研究的重要內(nèi)容。

當(dāng)溫度不是絕對(duì)零度時(shí)，大氣中的氣體（主要是氧和水汽）、水滴（云、雨和霧）和冰滴(主要在冰云中)均會(huì)輻射電磁能，并產(chǎn)生熱輻射噪聲。在微波波段，這種熱輻射噪聲的特性通常用亮度溫度來表征，亮度溫度與熱力學(xué)溫度之比稱為發(fā)射率。

分子中的電子從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)時(shí)放出電磁能，形成輻射。分子吸收入射電磁能，使電子從低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，形成吸收。一種分子具有的能態(tài)數(shù)是一定的。因此，它的輻射頻譜和吸收頻譜相同。根據(jù)基爾霍夫定律，發(fā)射率等于吸收系數(shù)。在氣體中，分子密度小，碰撞只使譜線加寬，仍是離散的。但在固體或液體中，分子密度很大，碰撞使譜線混在一起而形成連續(xù)譜，在所有的頻率上均有吸收和輻射。

在實(shí)際的大氣傳輸過程中，因吸收和散射而損失一部分能量；另一方面，大氣輻射又使總能量增加。求解描述這個(gè)過程的傳輸方程（忽略散射），即可得到觀測點(diǎn)上的亮度溫度T

式中光學(xué)厚度；)和)分別為沿路徑點(diǎn)上的溫度和吸收系數(shù)。在散射影響可忽略的情況下，只要)和)采用相應(yīng)的具體數(shù)值，大氣氣體、雨、云和霧的亮度溫度均可采用上式求得。晴天時(shí))是氣體和水汽吸收系數(shù)之和；其他天氣時(shí)，)是氣體吸收系數(shù)與云、雨或霧的吸收系數(shù)之和。當(dāng)波長較短或水滴較大時(shí)，則不可忽略散射的影響。這時(shí)，計(jì)算云和雨亮度溫度的公式復(fù)雜得多。

假若大氣是球面分層，用)，則在天頂角θ方向上的亮度溫度可簡化為

T＝T_m【1-exp(-τ₀
secθ)】

式中為天頂方向上的光學(xué)厚度;T_m為平均輻射溫度。亮度溫度的一般變化規(guī)律是：當(dāng) τ₀一定時(shí)，天頂方向上T 最小，水平方向上T 最大；τ₀增大時(shí)，T值也增大，但T 值不會(huì)超過T_m值。晴天和天頂角不太大時(shí)，均可看到在氧和水汽譜線附近出現(xiàn)亮度溫度的峰值。

大氣輻射噪聲會(huì)對(duì)接收系統(tǒng)，特別是對(duì)噪聲系數(shù)很低的系統(tǒng)造成有害的影響。但在大氣無源微波遙感中，卻能利用大氣輻射噪聲的各種特性，測量大氣的溫度分布、水汽密度分布和云中含水量等大氣參數(shù)。

③輻射與天氣、氣候關(guān)系的研究。它從地—?dú)庀到y(tǒng)輻射收支的角度來研究天氣和氣候的形成以及氣候變遷問題（見輻射差額）。

大氣輻射學(xué)的研究，有兩個(gè)引人注目的動(dòng)向：

①許多復(fù)雜的物理動(dòng)力氣候?qū)W問題中，涉及到海洋、極冰、陸地表面的輻射和熱狀況，大氣中的云、氣溶膠、二氧化碳等因子在輻射過程中對(duì)氣候所造成的影響，以及這些過程和大氣輻射過程之間復(fù)雜的相互作用和反饋關(guān)系。

②隨著大氣遙感技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)紅外輻射吸收帶的研究和計(jì)算的要求很高；在輻射傳輸問題中，云（特別是卷云）的透過率變化很大，對(duì)輻射有很大的影響，也需要解決。這兩方面都是大氣輻射學(xué)今后研究的課題。

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大科普網(wǎng) http://www.ikepu.com/geography/atmospheric/branch/atmospheric_radiation_total.htm
澤澤網(wǎng) http://www.zzgwu.com/wiki/index.php?doc-view-12171

大唐資料庫網(wǎng) http://info.datang.net/G/G1094.htm