大氣效應(yīng)
概念
大氣效應(yīng)（Effect of atmospheric insulation）是大氣層對大氣下層和地表的保溫作用。
因大氣中的二氧化碳、甲烷、臭氧、氧化亞氮、氯氟烴以及水汽等既能吸收來自太空的長波輻射，又能攔截地表向外放出的長波輻射，從而使大氣下層和地表溫度升高。大氣因有易令來自太陽的輻射透過而到達(dá)地面卻不易令地面長波輻射大量逸向太空的性能而使地球溫度變得比沒有大氣時為高的效應(yīng)。此效應(yīng)過去稱為“花房效應(yīng)”或“溫室效應(yīng)”。因那時認(rèn)為花房或溫室的保溫效應(yīng)的機(jī)制即為上述機(jī)制。
但以后通過研究，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)”的名稱來表達(dá)大氣效應(yīng)的機(jī)制。大氣效應(yīng)作用在于大氣對太陽短波輻射幾乎是透明體，而對地面長波輻射是隔熱層，大氣把地面輻射放出的熱量絕大部分截留在大氣中，并通過大氣逆輻射又將熱量還給地面。
根據(jù)輻射平衡理論，若把地球看作黑體，在沒有大氣存在時由斯忒藩一波爾茲曼定律計算的地表平均溫度為255°K，但實際測量的地面溫度平均為15℃左右（約288°K）。可見，地球大氣的存在使地表平均溫度提高數(shù)十度。過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。人類活動引起的大氣中二氧化碳等氣體含量的增加，將會加劇大氣效應(yīng)的幅度，并可能導(dǎo)致氣候與環(huán)境的一系列變化。
形成
大氣效應(yīng)因地球大氣對太陽短波輻射基本透明，而對地表長波輻射具有強(qiáng)烈的選擇吸收，大氣吸收了長波輻射，同時又放射長波輻射，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地表的實際溫度高于無大氣存在時地表的平均溫度。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，
在沒有大氣存在時由斯忒藩一波爾茲曼定律計算的地表平均溫度為255°K，但實際測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。人類活動引起的大氣中二氧化碳等氣體含量的增加，將會加劇大氣效應(yīng)的幅度，并可能導(dǎo)致氣候與環(huán)境的一系列變化。
影響作用
大氣效應(yīng)影響地面吸收太陽輻射能而增溫，同時地面又把熱量向外輻射。由實驗得知，物體的溫度越高，輻射中最強(qiáng)部分的波長越短；反之越長。由于地球表面的溫度比太陽低得多，所以地面輻射的波長比太陽輻射長得多，其能量主要集中在紅外線部分。因此，相對于太陽短波輻射來說，地面輻射為長波輻射。
對流層大氣中的水汽和二氧化碳等，吸收紅外線長波輻射的能力很強(qiáng)。因此，地面放出的長波輻射除極少一部分透過大氣返回宇宙空間外，絕大部分（75％～95％）都被對流層大氣中的水汽和二氧化碳等吸收，使大氣增溫。所以，地面是對流層大氣主要的直接熱源。
大氣在增溫的同時，也向外放出紅外線長波輻射。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，對地面起到了保溫作用。天空有云，特別是有濃密的低云時，大氣逆輻射更強(qiáng)。
地球大氣對太陽輻射的削弱作用和對地面的保溫作用，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。如果沒有大氣效應(yīng)，地球表面的平均氣溫將會下降到-18℃，那么地球上的絕大多數(shù)生態(tài)系統(tǒng)將不復(fù)存在。
地球的熱量平衡對大氣效應(yīng)的影響
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）。就整個地球多年平均狀況來看，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)將會使地球的熱量收支失去平衡，可能導(dǎo)致地球氣候變暖。
