輻射差額

輻射差額是指一個物體或系統的輻射能量的收入和支出之間的差值，又稱淨輻射或輻射平衡。其正值表示系統（或物體）的輻射能量有盈餘，負值表示輻射能量有虧欠。在氣候學中，通常分別研究地球表面、大氣和地-氣系統的輻射差額，它們是氣候形成的重要因子。 ^[1] 

輻射差額又稱淨輻射（net radia-tion）。一個系統（物體）收入與支出的輻射能量之差值。其正值表示輻射能量有盈餘，負值表示輻射能量有虧欠，為零時達到輻射平衡。在輻射平衡狀態下，若沒有其他方式的熱量交換，系統將保持温度不變。把地球表面和大氣看成一個整體，則全球全年平均温度多年保持不變，説明地球與宇宙空間的輻射能交換基本上是平衡的；但對地球上的不同地區而言，輻射差額總是存在。據研究，兩極與高緯地區的輻射差額為負，赤道和低緯地區輻射差額為正，多餘能量以大氣環流的形式輸往高緯地區。分別考查地面和大氣，地面的全年平均輻射差額為正，大氣為負，地面多餘的熱量以熱對流或潛熱的形式給予大氣。輻射差額是研究氣候形成和變化的重要因子。 ^[1] 

地球表面的輻射差額Qd是地面所吸收的太陽短波輻射與它放出的長波有效輻射Qe之差。

Qd=(Qi+Qs)(1-α)-Qe

式中Qi和Qs分別為到達地面的直接輻射和散射輻射，α為地面的反射率。地面的有效輻射等於地面放出的長波輻射與大氣向地面的長波輻射（大氣逆輻射）兩者之差。 ^[1] 

地-氣系統的輻射差額是指以地面為下底，以大氣頂為上底的整個鉛直氣柱內接收到的短波太陽輻射與大氣上界向太空放出的長波輻射之差。將地-氣系統的輻射差額減去地面的輻射差額，就得到大氣的輻射差額。

地-氣系統的輻射差額，隨季節、緯度、地面狀況、雲量和大氣成分等因素而變化。平均而言，在地球的兩極和高緯度地區的輻射差額為負值，而赤道和熱帶地區為正值。這樣的分佈，決定了地球温度場和大氣環流最基本的特徵。但是觀測資料表明，就整體來説，地-氣系統的熱狀況隨時間並沒有明顯的變化（在所討論的時間範圍之內），整個系統輻射能的收入和支出，是處於一種準平衡狀態的。所以對整個地-氣系統而言，輻射差額等於零。

輻射差額可以用淨輻射儀直接測量（見地面氣象觀測儀器），或間接根據大氣和地面觀測資料，用經驗公式計算。蘇聯М.И.佈德科於1955年首先給出了全球輻射差額的分佈。20世紀60年代，其他學者又由氣象衞星觀測的大氣上界的輻射通量資料，計算得到地-氣系統的輻射差額。它不但直接提供了海洋、沙漠等廣大地區的資料，而且計算值和主要分佈特徵同地面觀測資料基本一致。通過分析氣象衞星連續觀測的輻射資料，可以瞭解地球總的能量收支的變化，這對氣候變化的研究有重要意義，這是氣候監測的重要項目之一。 ^[1]