5.5 地面辐射平衡及其再分配
想要了解云对气候的影响，首先要知道是否有云，然后判断是高云还是低云，还需知道是厚云还是薄云，这是三个最基本的方面。当然，若想进一步了解，还需要知道它是由水滴还是冰晶组成，以及其中水和冰的含量各是多少。另外还有形态因素，它们都对能量收支有很大的影响
要研究气候就需要知道地球的能量收支是怎样的。低纬度的能量吸收和高纬度的能量损失造成了大气环流和海洋环流。要了解地球系统的方式，就需要知道地球能量收支的来源。这是从第1代气象卫星发射到现在，人们一直研究地球能量平衡及其收支情况的原因。从第1代到现在的第5代，卫星技术进展很快。最早的卫星就像照相一样，只带着最基本的可见光感应器和红外感应器，可见光感应器感应太阳辐射能，红外感应器感应长波能量，由这两个感应器就能计算出净辐射收支。早期的卫星感应器感应面积非常大，就像一个人站在太空遥望地球，能看到很大的面积，但看不到细节，不能得到每个地方的能量收支情况。现在使用扫描仪，探头的视场角非常小，可以观测每一个地方，得到每一个地方的能量收支情况。了解能量收支有几个基本要求，第一是高分辨率，可以知道每个地方能量是多少；第二是多角度，一个地方能量的多少取决于从该地区向所有方向（角度）发射或散射的能量。但实际上通常只能从一个角度观测，这就涉及观测的角度依赖性问题，因此遥感中经常需要得到双向反射函数（BRDF）除此以外，还需要好的时间分辨率，若想知道全天辐射量的话，就要知道不同时间的辐射值
从卫星图像可以得到整个地球系统的能量收支，即大气、云和地面共同的收支情况。为了研究气候，不能只知道地球系统的收支状况，还需要知道能量的再分配情况。也就是有多少能量是在大气当中，有多少到达了地面，这就涉及地面的能量收支问题。衡量地面能量平衡的传统方法是依靠地面观测站，但地面观测站的数量非常有限，且主要集中在陆地上人口密集和经济较发达地区，而大气的变化非常大，云在各个地区差别也非常大，所以根据有限个站点的观测是无法预测全球能量分布的。之前有很多人用地面常规的云量或日照时数来估算能量收支。云的观测站点很多，几乎所有气象站都有云量的观测，但是基本靠肉眼观测，观测技术非常落后。尽管云量观测的数据很不准确，但作为辐射的最主要影响因素，对估算某一个地区长期平均辐射值还是有一定价值的。20世纪80年代以前，很多地区的地面能量主要是靠这种传统方法得到的。虽然目前有新技术如全天空成像仪，但暂时还没有实现大范围大面积使用。苏联（如Budyko）和我国学者（如翁笃鸣教授）都做了很多工作，通过经验公式得到能量收支。
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