气象学复习资料(共25页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第一章 大气1、 大气：由于地球引力的作用，地球的周围聚集着一层深厚的空气层，称为地球大气，简称大气。2、 气象： 大气现象的统称。其中除冷、热、燥、湿、流动等现象，由温度、湿度、风等要素直接表现外，还可归纳为凝结现象、光学现象、电学现象、声学现象等。3、 气象学：研究大气中发生的各种物理现象和物理过程的学科。4、 气象要素：用来定性或定量的描述大气物理现象和大气状态特征的物理量。5、 主要气象要素：太阳辐射、土壤温度、空气温度、空气湿度、气压、风、云、降水等6、 气温:通常指地面气象观测场内处于通风防辐射条件下的百叶箱离地面1.5m出的干球温度计读数。7、 降水:是

2、指从天空降落到地面的液态或固态水 包括雨、雪、冰雹等(mm)。降水量表示降雨/雪的多少。8、 降水量的划分:（雨量等级为24h的降水量mm）：日降水量0.1mm微雨0.19.9mm为小雨10.024.9mm中雨，25.049.9mm大雨50.099.9mm为暴雨，100.0199.9mm为大暴雨，200mm特大暴雨；日降水量2.4mm小雪，2.55.0mm中雪，5mm大雪。9、 风指空气的水平运动，是矢量（向量），有方向和速度。风向指风的来向，有16个方位的风，农业常用9个方位：东、南、西、北、东北、西北、东南、西南和静风10、 农业气象要素：与农业生产密切相关的气象要素，包括：光、热、水、气

3、11、 天气：某一地区短时段内各种气象要素的综合反映。如：阴、晴、雨、雪、风等。12、 天气学：研究天气及其演变规律，并预测预报未来天气变化的学科。13、 气候：一个地方多年间发生的天气状况，包括最常见的一般的天气情况和特殊年份出现的极端天气情况，即：平均状态和极端状态。14、 气候学：研究气候形成、分布和变化规律的学科。15、 臭氧（O3)来源：臭氧是氧分子在太阳紫外线的作用下分解为氧原子，然后又与氧分子结合而成。含量很小，占大气的0.00006%。分布:臭氧在大气中的分布极不均匀，近地面空气层中臭氧含量很小，5km以上含量逐渐增多，4050km形成明显臭氧层。作用:保护伞:臭氧吸收的中短波

4、区紫外线，对地球生命有很大的危害作用；而不吸收的长波区紫外线对生物有益，具有杀菌、促进人体钙吸收、加快植物细胞壁和纤维素合成等作用。随着“臭氧空洞”的出现及其在面积、深度和延伸时间三维结构中的发展，地面紫外线增多，白内障、皮肤癌患者也增多。温室气体：臭氧吸收太阳紫外线使臭氧层大气增温，向大气、地球发射更多的长波辐射，对地球起保暖增温作用，并影响大气温度铅直结构分布。大气污染： 人类活动或自然过程使排放到大气中的物质的数量、浓度及持续时间超过了大气环境的容量，直接或间接对人类生产生活产生不良影响。大气在垂直方向上分为5层：对流层、平流层、中间层、热成层和外层1、 对流层：对流层是大气最底层，在低

5、、中、高纬度地区平均厚度分别为1718km、1012km、89km。主要特点：1)气温随海拔高度的上升而降低：平均为 -0.65/100m;2）空气具有强烈对流运动。3）气象要素水平分布不均匀。4)集中了整个大气质量的3/4和几乎全部的水汽。气温直减率: 描述大气温度在垂直方向的变化，常采用垂直温度梯度概念，简称气温直减率，用表示，并规定：温度随高度的升高而降低为正值。=T/Z 数值正负的意义：0，表示气温随高度升而降递减层结大气密度上大下小，下层空气上升，上层空气下沉，产生对流，属于不稳定层结，有利于污染物扩散；0，表示气温随高度的升高而升高逆温层结大气密度上小下大，属于稳定层结，不利于污染

6、物扩散。阴天和早晨易产生逆温。=0 表示气温随高度的升高基本不变，属于中性层结。多发生在风速较大的阴天或多云天。第二章 辐射1、 地球的自转和公转自转 地球围绕着地轴不停的自西向东运动。地球自转周期为24小时。公转地球在自转的同时，还沿着一条椭圆形轨道自西向东绕太阳转动。公转周期为365天5时48分46秒近日点：地球距太阳最近的时候，1月3日 远日点：地球距太阳最远的时候，7月4日2、 昼夜和季节的形成1）昼夜的形成 地球在自转过程中，总有半个球面面向着太阳，有半个球面背着太阳，分别称为昼半球、夜半球，分别对应着白天和黑夜。昼夜半球的分界线称为晨昏线，晨昏线把各纬圈分为两段弧，处于白天的叫昼弧

7、，处于黑夜的叫夜弧。地球自西向东自转，夜半球自西向东跨过晨昏线，变为白天，此时晨昏线又称晨线；昼半球自西向东跨过晨昏线，变为黑夜，晨昏线又称作昏线太阳高度角（h）：太阳光线与地平面的夹角，范围为0,90。正午太阳高度角一天内最大。计算公式如下：sinh =sinsin+coscoscos15(t-12) h=90-+纬度 太阳赤纬 t地方时（正午为12，124h）赤纬（）：太阳直射点所在的地理纬度。太阳直射点在南北回归线之间移动，赤纬变化范围为-23.5，23.5，赤纬在北半球为正，南半球为负。夏至（6月22日）直射北回归线， =23.5；冬至（12月22日）直射南回归线，=-23.5 春、秋

8、分太阳直射赤道，=0 。昼夜长短变化特点：时间变化特征：对于同纬度地区来讲，昼夜长短随太阳直射点而变；正午太阳高度角越大昼长越长，太阳直射时正午太阳高度角最大为90；夏半年昼长大于夜长，冬半年夜长大于昼长，春秋分昼夜平分。空间（纬度）变化特征：北半球夏半年，北半球越往高纬去，白昼时间越长，北极出地区出现极昼现象，而在南半球，越往高纬去，白昼时间越短，南极地区出现极夜现象，夏至，太阳直射北回归线时，极昼、极夜现象范围最大，覆盖北、南极圈；北半球冬半年，南北半球昼夜长短变化特点与夏半年完全相反；春、秋分，太阳直射赤道，全球昼夜等长。3、 四季的形成: 地球围绕太阳公转时地轴始终和公转轨道（黄道）平

9、面保持66.5的倾角，所以地球始终斜着自转,因而一年中太阳有时直射北半球有时直射南半球。对于我国各省而言：“长夏无冬，秋去春来”福建、两广、台湾四省;“四季皆夏”海南省;“长冬无夏，春秋相连”黑龙江省; 四季交换明显的是黄河、长江中下游地区4、二十四节气: 古代人们把公转轨道的一周等分为24等分，每一份为一个节气，一个节气15天；将每个节气3等分，每一候为5天，共72候。春雨惊春清谷天，夏满芒夏署相连。秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。用候均温划分四季。候均温稳定通过10、22的时间划分春夏秋冬四季。气候带划分指标：最热月气温10为温带和寒带分界线，最冷月气温18为热带和温带分界线。第二节 辐射

10、的基本知识1、 辐射：自然界中的一切物体,只要温度在绝对温度零度以上,都以电磁波的形式时刻不停地向外传送热量,这种传送能量的方式称为辐射。物体通过辐射所放出的能量，称为辐射能，简称辐射。2、 (1).太阳辐射是短波辐射，地球辐射是长波辐射。（地球发射的0.1 3.0 m的短波辐射Ee） .太阳发出的长波辐射比地球的长波辐射少。作业1：求太阳和地球发射的辐射通量密度(W/m2）？已知：太阳半径696105Km，T=6000K，1.0；地球平均半径6.37103Km，T=288K，0.95。太阳： ET=T4 = 5.6710-8 （6 103）47.35 107 （W/m2）地球： ET=T4

11、= 0.95 5.6710-8 28843.7 102 （W/m2）作业2.求太阳和地球一天（24小时）发射的辐射能量（KJ）？太阳一天发射辐射能： E=7.3510724360043.14（6.96 108）23.861028地球一天发射辐射能：E=3.710224360043.14（6.37106）21.63 1019 （KJ）作业 1：分别求算太阳和地球发射辐射的波长峰值？太阳发射辐射峰值max=0.48 m 短波地球发射辐射峰值max=10.06 m长波作业2：求人体发射辐射的波长峰值？T=305Kmax=2897/T 9.48m 远红外（长波）第三节 太阳辐射太阳时刻不断的向周围空间

12、放射出巨大的能量，太阳辐射能，简称太阳辐射。三、 太阳辐射RS1、天文辐射穿过可视为透热体的星际空间到达大气上界的太阳辐射太阳常数（S0）：当地球位于平均距离时（约14960万千米），在地球大气上界投射的垂直于太阳光线的太阳辐射通量密度，平均为1367w/m2。2、 大气对太阳削弱作用：吸收、散射、反射3、 （1）m大气质量(air-mass )太阳光通过大气路径的长度与大气垂直厚度的比值称为大气质量。当太阳高度角的范围为3090时，大气质量可近似表示为：m=1/sinh h为太阳高度角当太阳高度角为90即太阳垂直投射到地面时的大气质量为1，称为一个大气质量(2) a大气透明系数(atmosp

13、heric transmission coefficient)太阳辐射透过一个大气质量后的辐射强度与透过总的辐射强度之比称为大气透明系数。即：在标准状况下，大气透明度是垂直到达地面的太阳辐射通量密度与太阳常数之比。a小于1，表明辐射通过大气后的削弱程度。不同波长削弱程度不同，a仅表示对各种波长的平均削弱程度。大气透明系数与大气中的水汽、尘埃杂质等有关。这些物质越多，太阳被削弱的越强，大气透明系数越小。总之，到达地面的太阳可以概括为两部分：直接辐射（Rsb）：以平行光形式到达地面 散射辐射（Rsd）：通过散射到达地面3、到达下垫面的太阳辐射：（直接辐射+散射辐射1）太阳直接辐射RSb：太阳直接辐

14、射强度是单位时间内，以平行光的形式投射到单位面积地表水平面的太阳辐射。 m与RSb 是正比还是反比关系？ m越大，空气质量数越大，被空气质点吸收、反射、散射的太阳辐射量就越多，太阳辐射被削减得越多。2）天空散射辐射RSd：太阳辐射被大气散射后，单位时间内以散射光的形式到达单位面积地表水平面上的太阳辐射能。例：求广州（=23.5N）夏至日正午a=0.9时的直接辐射和散射辐射。解：已知=23.5，=23.5，正午太阳高度h=90-+=90，m=1/sinh=1，a=0.9，Rsc=1382w/m2则：Rsb=Rscamsinh=1243.8w/m2 Rsd=0.5Rsc(1-am)sinh=69.

15、1w/m2太阳总辐射：RS = RSb + RSd = 0.5 RSc ( 1 + am ) sinh第四节 地球辐射与辐射平衡一、 地球辐射又称地球长波辐射（Length），它包括地面长波辐射和大气长波辐射，记作RLu和Rld。RLu地面辐射：地面昼夜不停的向外放射能量。辐射波长范围为380 m发射辐射量: RLu=T4 （为发射率，与物体本身性质有关，可由实验测定） 二、 RLd大气辐射：大气昼夜不停向外发射辐射，波长范围为7120m，最大辐射波长为15 m。大气辐射有一部分向上进入宇宙空间，有一部分向下到达地面，这一部分辐射因与地面辐射的方向相反，称为大气逆辐射。大气辐射光谱:即物体能吸

16、收什么样的光，也能发射同样的光。 大气对长波辐射的吸收非常强烈：大气中水汽、液态水、二氧化碳和臭氧是长波辐射的主要吸收者，吸收均具有选择性。CO2：13.516.5m有很强的吸收率（红外测CO2仪），812 m几乎不吸收，全部透过，这一波段称为“大气天窗”，而这一波段是地面辐射最强的波段，因此地面辐射的20%透过大气进入宇宙。（红外测温仪）H2O：48 m及19 m以上强烈吸收3、 地面有效辐射:Rln地面发射的辐射（RLU）与地面吸收的大气逆辐射（RLd）之差：通常，地面温度高于大气温度，因此地面有效辐射为正值。只有当近地面层出现很强的逆温层或空气湿度很大的情况下，近地面层大气温度才会高于地

17、面温度，地面有效辐射为负。 夜间地面有效辐射的大小，可决定地温的高低和地温降低的快慢。有效辐射强，地面温度降低得剧烈，容易出现露、霜或雾，在早春或晚秋能导致霜冻危害作物。1、地面辐射平衡 地面净辐射Rn:地面由于吸收太阳辐射和大气辐射而获得热量，同时又不断向外发出辐射而失去热量。单位时间、单位面积地面吸收和发射辐射能量的差叫地面净辐射（net）。Rn = RS ( 1-)+ RLd RLu白天进多出少，夜间进少出多；夏季进多，冬季出多。3、 光合有效辐射（PAR） 太阳辐射中对植物光合作用有效的光谱成分称为光合有效辐射。PAR是Photosynthetically Active Radiati

18、on 的英文缩写。PAR的波长范围在0.40.7m,与可见光基本重合。二、光照时间与植物生长发育1、光照时间 1）可照时数：某地不受任何遮蔽时，每天从日出到日落太阳可能照射的时间长度。2）实照时数:：太阳光实际照射的时间。即地面上用日照计实际测得的日照时数。 3）日照百分率：实照时数与可照时数的百分比，百分比越大，说明晴天越多。4）曙暮光：日出前或日落后一段时间，虽然太阳直射光不能直接投射到地面上，但地面仍能得到高空大气的散射辐射，使昼夜的更替不是突然，分别称为曙光和暮光，合称为曙暮光。民用曙暮光是指太阳在地平线以下06的一段时间。5）光照时间是可照时数和曙暮光的总和。临界光照长度”可以使植物

19、通过光照阶段而开花结实的光照时间的临界值。2） 对短日照植物来讲：南种北引，由于北方生长季日照时间长，将使作物生育期延长，甚至不能开花结实，因此为了使其及时成熟，宜引用早熟品种或感光性较弱品种；北种南引，由于南方春夏生长季内光照时间短，将缩短生长期，严重会影响营养体生长，降低作物产量，因此宜引用晚熟或感光性弱的品种。3） 对长日照植物来讲：北种南引，由于光照时间缩短，将延迟发育和成熟，南种北引则相反。就实际情况看：长日照作物引种比短日照作物遇到的困难小。3、光能利用率：单位面积上，农作物通过光合作用所产生的有机物中所含的能量与这块土地所接收到的太阳能的百分比。即:M表示单位面积上农作物产量干重

20、，h为每克干物质燃烧产生的热量；(S+D)到达水平面上的总辐射日总量，(S+D)为全生育期太阳总辐射日总量总和。4、提高作物光能利用率1）限制光能利用率的自然因素主要有：A、作物生长初期覆盖率小；B、作物群体内光分布不合理；C、光能转化率低；D、中、高纬度地区农业受冬季低温的限制E、不良的水分供应与大气条件使气孔关闭，影响CO2的有效性和植物其它功能F、光合作用效率受到不良因素影响；G、作物营养物质的缺乏H、自然灾害的影响。2、提高光能利用率的途径1）改革种植制度：因地制宜的间复套种和合理的行向行距有利于提高作用覆盖率，改善作物群体内的光分布；2）改进栽培管理措施：适宜的水肥条件、合理施用化肥

21、农药等、加强机械化以缩短农耗时间等；3）选育优良品种：选育合理株型、叶型、较合适高度密度种植而不倒伏的品种；4）改造自然与充分利用地区的光能资源1、如果把0.48m 作为太阳黑体辐射的发射峰值，求太阳发射的辐射通量密度是多少W/m2 ？如把0.72m 作为太阳黑体辐射的平均波长，求太阳发射的光量子通量密度是多少Ei/(m2.s) ？2、某物体温度为20，发射率为0.93，同时物体受到辐射通量密度为320w/m2的大气长波辐照，用红外测温仪测此物体的温度时，误把它的发射率当作1.0处理，问红外测温仪测得的此物温度是多少？与此物实际温度相比，是偏低还是偏高？3.提高大田作物光能利用率的途径有哪些?

22、(如何提高大田作物光能利用率？）已知：max=0.48 m， 求： 辐射通量密度？ 解： 由max=2897/T得：T=2897/ max=2897/0.48=6035.42(K) E=T4=1 5.6710-8 6035.424=7.52 107 (W/m2) 已知=0.72 m 求：光量子通量密度解：一个光量子携带的能量e=hc/ =6.63 10-34 3 108/(0.72 10-6)=2.76 10-19(J)一个爱因斯坦值Ei=6.02 1023 2.76 10-19=1.66 105(J)光量子通量密度E/Ei=(7.52 107)/(1.66 105)=4.53 102 (Ei

23、/(m2 .s)= 4.53 108 ( Ei/(m2 .s)已知：T实=20 , 实=0.93, RLd=320 (W/m2), 测1.0求： T测？，T=? 解： 物体实际发射的辐射通量密度E实 T4 =0.93 5.6710-8 (273+20)4=388.6 (W/m2)物体反射到达它表面的大气长波辐射通量密度 E反 rRLd =(1-0.93) 320=22.4 (W/m2) 红外测温仪测得的辐射通量密度E测= E实+ E反=411 (W/m2) 由E测 测T测4 = 5.6710-8 T4=411 (W/m2)得T测291.8（K）291.8-27318.8 （） T=T测 T实1

24、8.8-20-1.2（ ）答：红外测温仪测得物体温度为18.8 ,比实际物体温度低，低1.2 。第三章 温度 第一节 热力学基本知识一、基本概念和定律 1、温度：是表征物体冷热程度的一个宏观物理量。从分子运动论的观点来看，温度是物体分子热运动剧烈程度的标志，是分子运动平均动能大小的反映。2、内能：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和称为物体的内能。3、热力学第一定律即能量守恒定律，在任何发生能量传递和能量转换的热力过程中，传递和转换前后的能量总量保持恒定。4、热力学第二定律在有限的空间和时间内，一切和热运动有关的物理、化学过程是不可逆的。热量总是自动的从高温物体向低温物体传递，不可能自动

25、的由低温物体向高温物体传递，除非消耗功。不存在这样一种循环过程，系统从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。即效率问题。二、热量的传递方式 1、辐射 :是通过电磁波的方式传递能量的过程，是热量传递的基本方式之一。大气主要依赖地面地面辐射而增热，白天地面吸收的辐射大于发射的辐射，故地面被加热增温，夜间反之。 2、分子传导 :物质分子运动时，分子间相互接触而交换热量的方式，称为传导。3、流体热交换:流体可以通过相对位移而进行热交换，空气热交换一般分为对流、平流和湍流3种。1）对流：空气大规模的有规则的垂直运动称为对流。对流是对流层中大气热转移的重要方式之一。2）平流：大范围地区空气

26、的水平运动称为平流。3）湍流：即空气微团杂乱无章的运动，也称乱流。4、相变潜热转移三、物体的热特性: 物质的热特性主要有热容量、导热率和导温率1、 热容量：物体温度升高或降低1所需吸收或放出的热量，单位为J/。2、 质量热容量（Cm）：单位质量的物质温度变化1所需吸收或放出的热量，单位为J/（kg）。3、 容积热容量（Cv）：单位体积的物质温度变化1所需吸收或放出的热量，单位为J/（m3）。质量热容量和容积热容量的关系为： 热容量越大的物体，得到热量升温和失去热量降温的速度慢，温度变化越缓和；热容量越小的物体温度变化剧烈。潮湿紧密的土壤热容量大，白天升温和夜间降温较缓和，干燥疏松的土壤情况则相

27、反。4、 导热率（）也称热导率，指在单位厚度间，保持单位温度差时，其相对的两个面在单位时间内通过单位面积的热量，单位是J/(ms)。 物体导热率的大小表明了物体传递热量的快慢，物体的导热率越大，其表明温度的变化越缓和；反之。土壤导热率随土壤空隙度的增加而减小，随土壤湿度的增加而增加；当其余条件相同时，导热率大的土壤热量容易传入深层土壤或从深层得到热量，因而表层土壤温度变化小；土壤中导热率固体水空气；一般有机质含量增多，导热率变小。5、 导温率：是表征物体增温快慢的物理量，也称热扩散系数。指在一定的热量得失情况下，物体温度变化快慢的物理量。与导热率成正比，与物体的容积热容量成反比。物体的导温率越

28、大，说明热量扩散能力越强，各深度温差消除越快，导温率越小则反之。导温率大的土壤，如湿润的黏土，温度变化幅度小；而导温率小的土壤，如干燥的泥炭土，温度变化幅度大。第二节 温度一、 大气温度 ：气温是表示空气冷暖程度的物理量，气温反应空气内能大小的变化，当空气获得热量时，内能增加，温度升高；当空气失去热量时，内能减少，温度降低。引起空气内能变化的原因有两种：绝热过程空气与外界没有热量的交换，内能变化是由于做功引起。非绝热过程空气与外界发生热量交换1、空气的绝热变化在气象学上，任一气块与外界之间无热量交换时的状态变化过程，叫做绝热过程。当升、降气块内部既没有发生水相变化，又没有与外界发生热量交换的过

29、程，称为干绝热变化；过程发生水相变化的，称为湿绝热变化。 气块绝热上升单位距离时的温度降低值，称为绝热垂直减温率（绝热直减率或绝热垂直递减率）。1）干绝热直减率对干空气(dry)和未饱和的湿空气而言。干绝热过程中，空气块每上升100m，温度下降1。2）湿绝热直减率(m) 饱和湿空气绝热上升时，因膨胀而引起的m 要比 d 小，m平均值一般为m =0.5/100m。 干绝热直减率d、湿绝热直减率m及气温垂直梯度含义是不同的。d和m是同一气块在升降过程中，气块本身的温度变化率。是上升气块周围大气 层中温度随高度的变化率。大气层结：大气中温度等气象要素的垂直分布状况。如果某气层气温直减率0或者某气团受

30、到垂直方向的扰动后发生对流运动。那么，在这种绝热垂直运动过程中，可出现3种情况：第一：运动逐渐减弱，具有返回原路高度的趋势大气稳定；第二：运动逐渐加速，具有远离原高度的趋势大气不稳定；第三：空气团被推到某一高度后，静止在该位置中性 A）d绝对不稳定B）m 绝对稳定 C）=d干中湿不稳D）=m 湿中干稳E) m 平地凸地下垫面性质：陆地海洋；天气：晴天气温日较差阴天，无风或微风天气大风天气。 B、气温的年变化：一年中月平均气温的最高值与最低值之差，称为气温年较差。北半球来讲，内陆地区一年中月平均气温最高值出现在7月份，最低值出现在1月份；海洋地区一年中月平均气温最高值出现在8月份，最低值出现在2

31、月份。 影响因素有：纬度：随纬度升高而增大。海洋的影响：距海越近，气温年较差越小地形：海拔越高气温年较差越小。二、土壤温度 1、土壤温度的变化特征 1） 垂直变化（空间变化）土壤温度的垂直变化的三种类型：日射型：土温随深度增加而减小。一般出现在白天和夏季。土壤表面得到太阳辐射增热，热量由地表向下层传导。辐射型：土温随深度增加而增加。一般出现在夜间和冬季。土壤表面辐射冷却，热量由土壤下层向表层传导。过渡型：在昼夜转换和季节交替时出现，由一种类型向另一种类型过渡。2）周期性变化（时间变化）到达地面的太阳辐射的周期性变化是产生土壤温度周期性变化的主要原因。A、土壤温度的日变化一天中，土壤温度最高值出

32、现在13时左右，最小值出现在日出前。一天中土壤温度的最高值和最低值之差称为土壤温度日较差，也称日变幅。随土壤深度增加，日变幅逐渐减小。影响因素有：纬度：随纬度增加而减小土壤热特性：导热率、热容量大的土壤日较差小土壤颜色；地形：凹地平地凸地 天气：晴天阴。B、土壤温度的年变化一年中，北半球土壤月平均温度最高值出现在7月，最小值出现在1月。一年中土壤月平均温度的最高值和最低值之差称为土壤温度年较差，也称年变幅。随土壤深度增加，年变幅逐渐减小。土壤温度年较差随纬度增高而增大。从土壤和空气的温度的年变化曲线和日变化曲线，都可看到两个特点：1）随离地表的距离向上或向下的增加，温度变化振幅越小。2）随离地

33、表的距离向上或向下的增加，最高最低温度出现的时间越来越滞后 ？滞后现象主要是因为热量的传导、输送需要有一定时间，所以每层达到最高或最低的时间也越滞后。一天中：水面温度最高温度出现在午后1516时，最低温度出现在日出后23小时。日较差小于土壤。一年中：水面温度最高温度出现在8月，最低温度出现在2月，晚于陆地极值出现时间约1个月，年较差较小。水温日较差和年较差随水层深度的增加而减小。第三节 温度与农业 一、主要温度指标1、基点温度：温度三基点：生长最低、最适、 最高温度。2、农业界限温度 0C-农事活动开始或终止，喜凉作物生长的起始温度,小于为寒冷期。 0：对某地区（一般而言），广义的生长期系指作

34、物能生长的时期。5C：早春作物播种，（ 5日数为喜凉作物生长期）10：喜温作物开始生长、喜凉作物生长迅速；10日数为喜温作物生长期。15：喜温作物生殖生长下限、早稻移栽、热带作物生长。20：水稻分蘖及迅速生长；安全齐穗；玉米、高粱安全灌浆。二、温周期现象：将植物对季节或昼夜温度变化的反应称为温周期现象。一般的春夏季植物生长速率呈白天较慢，而夜间生长较快的昼夜周期变化。因为白天温度高，蒸发量大，光照强，抵制生长，昼夜变温对植物生长有明显的促进作用。当温度处于最低温度和最适温度之间时，日较差越大对植物的生长发育越有利。三、 积温理论及其应用 积温是某一段时间内逐日平均气温累积之和，它是衡量作物生长

35、发育对热量条件要求和评价热量资源的重要指标。单位是d。 积温种类（活动积温：高于生长下限温度的日平均气温的累积和有效积温：有效温度的总和。有效温度为日平均气温减去生长下限温度。）第四章 水分 第一节 地球上的水二、 表示空气湿度的物理参量 表示空气中水汽含量多少或潮湿程度的物理量称为空气湿度。大气的湿度状况是决定云、雾、降水等天气现象的重要因素。1.水汽压e：大气中由水汽所产生的分压力叫水汽压，单位是hpa，在温度一定条件下，单位体积空气中所能容纳的水汽数量是一定的。如果水汽含量已达到这个限量，空气就成饱和状态。此时的空气称为饱和空气，饱和空气的水汽压称为饱和水汽压。饱和水汽压es是温度的函数

36、饱和水汽压除与温度有关外，还与蒸发面的状态、蒸发面的形状和溶液纯度有关：在同温度条件下：冰面平面凹液面；纯水液面溶液面。2.绝对湿度 （a）单位体积空气中所含水汽质量，称为绝对湿度，又称为水汽密度，单位g/m3 3.相对湿度（RH） 空气中实际水汽压ea与此空气温度下的饱和水汽压之百分比，可表示实际空气距离饱和的程度。与温度呈反比。4.饱和差（d） d= esea (pa)5.露点温度（td）当空气中水汽含量不变、大气压力也无大变化时，降温使水汽达到饱和的那点温度叫露点温度，简称露点（）。当大气压力一定时，td高低只与空气中水汽含量有关。水汽含量越多，td就越高。达到饱和时td=ta。所以td

37、也是反映空气中水汽实际含量的物理量。三、空气湿度的时空变化1、空气湿度的空间变化 水汽压随高度减小的关系，一般可用下式表示：ea =ea010Z/ 2、空气湿度的时间变化1）水汽压的日、年变化：日变化有单峰型（海洋及秋冬陆地），双峰型（夏季陆地）图a；年变化与温度高低一致：7、8月高，1、2月低；2）相对湿度的日、年变化：与温度呈反比第三节 蒸发一、蒸发 在一定温度下，由液态或固态水转为水汽的过程称为蒸发。蒸发过程的发生取决于实际水汽压与饱和水汽压两者的对比关系。当eaes(未饱和）时，出现蒸发；eaes（过饱和）时，蒸发停止并出现凝结；ea=es（饱和）时，进入水中的水分子数和逸出水面的水分

38、子数相等，处于动态平衡状态 。1、 水面蒸发的影响因素：1）水源：水源是蒸发源，沙漠中蒸发很小；2）热源：蒸发消耗热量，夏季比冬季蒸发多；3） 饱和差 ；蒸发速度与饱和差成正比；4）风速与湍流扩散；风速和湍流扩散速度能加快蒸发速度。5）溶质浓度：蒸发速度与溶质浓度成反比，江河水比海水蒸发快。三、 农田蒸散(evapor transpiration)农田蒸散是指植物蒸腾量和植被表面及土壤表面的蒸发量的总和。第三节 凝结与降水一、 水汽凝结：气态水变为液态水的过程。1、水汽凝结的条件：1）空气中的水汽达到饱和与过饱和 。要满足这个条件，一是增加空气的水汽含量，使水汽压增大到饱和状态。二是使含有一定

39、量水汽的空气冷却，使之达到露点。大气降温过程有下面四种：a绝热冷却b辐射冷却c平流冷却d混合冷却。2）凝结核2、水汽凝结物：水汽的凝结可产生于地表或地物上，也可产生于空气中。前者主要有露、霜、雾淞、雨淞等，后者主要有云和雾。1）地表面的凝结现象A、露与霜 ：夜晚或清晨，由于地面、地物表面的辐射冷却，使贴地层气降低，当温温度将到露点以下，在地面或地物表面则有水汽凝结物形成。若凝结时露点高于0则水汽凝结为露，凝结时露点低于0，则水汽凝华为霜。形成天气：晴朗微风的夜晚。 霜与霜冻的区别：有霜并不一定霜冻，霜冻是一种农业气象灾害。入冬后第一次出现的霜日为初霜日，冬天过后最后一次出现的霜日为终霜日。自终

40、霜日到初霜日的的持续期为无霜期。露水与吐水的区别：在天气现象的记录里,有时会把植物吐水误记为“露” 。露是水汽在地物上的凝结物,而吐水则是植物的一种生理现象。在初春或盛夏的日子里,植物生长得比较旺盛,根系也较为发达,到了夜间,气温下降,植物叶面收缩,水分蒸发减少,而根部所处土壤中温度下降较少,相对叶面来说,温度高,生理活动很活跃,吸收的水分较多,造成叶面的水压较大,把水分从叶尖或茎上挤出。由于外界气温较低,被挤出的水份不会马上蒸发掉,则留于叶尖,形成小水珠,即为吐水。露珠比较稠密,遍布植物周身,出现的面积大,特别是地温表和日照计上表现明显;而吐水的水珠比较稀疏,只限于植物茎部及叶尖上,不是所有

41、的植物茎上或叶上都有,面积较小。B、雨淞和雾凇 ：雾凇是集聚在地面物体（树、电线杆等）迎风面上呈针状和粒状的一种白色疏松微小固体凝结物。 雨淞是在0以下由过冷却的雨滴或毛毛雨雨滴，在接触的物体表面形成的光滑而透明的冰层。2）空中凝结物：空中凝结物主要有雾和云。A、雾：悬浮在近地面空气中的大量水滴或冰晶，使水平能见度小于1的物理现象称为雾。 雾形成的条件取决于空气冷却过程。一般可分为辐射雾、平流雾、辐射平流雾、锋面雾等。由地面强烈辐射冷却形成的雾称为辐射雾。由暖湿空气平流到冷海面上而形成的雾称为平流雾。B、云：云是空中凝结物，空气对流、锋面抬升、地形抬升等作用使空气上升到凝结高度时，就会形成云。

42、“云吃雾下，雾吃云晴”（1） 积状云包括淡积云、浓积云和积雨云 （2）层状云：包括卷云、卷层云、高层云和雨层云。 3）波状云 包括层积云、层云、高积云、和卷积云。二、 降水地面从大气中获得的各种形态的水分称为降水2、降水的种类1）按降水形态，可将降水分为雨、雪、霰、雹。雨是从云中降落到地面的液态水；雪是从云中降落到地面的各种类型冰晶的集合物；霰是白色不透明而疏松的小冰球，其直径为15mm时称为霰；冰雹是从云中降落的冰球或冰块，直径一般为550mm，大的有时达30cm。2）按降水性质分，有连续性降水、阵性降水及毛毛状降水。连续性降水的持续时间较长，强度变化较小，降水范围较大，通常降自高层云和雨层

43、云中；阵性降水持续时间短，强度大，降水范围小，而且分布不均匀，通常自层积云或积雨云中降落；毛毛状降水是极小的滴状液体降水，降水强度很小，通常降自层云或层积云中。3) 按降水的成因分：地形雨、对流雨、气旋雨、台风雨。地形雨：暖湿气流在移动过程中遇到地形抬升，发生绝热冷却而形成的降水。山的迎风坡常为多雨中心；山的背风坡，气流下沉增温，加之水汽在迎风坡已经凝结降落而变得十分干燥，故背风坡往往十分干燥（焚风效应）。对流雨：暖季白天，地面剧烈受热，引起强烈对流，若此时空气湿度较大，就会形成积雨云而产生降水。常伴有雷电现象，又称热雷雨。气旋雨：在低压中心（气旋）气流辐合上升形成降水。台风雨：台风是热带洋面

44、的强大气旋，台风常伴随强大降水。4）按降水强度分：小雨、中雨、大雨、暴雨等3、 降水的特征量1）降水量：表征降水多少的特征量，从云中降落的液态或固态水，未经蒸发、渗透或流失，在单位水平面积上所积聚的水层深度称为降水量。2）降水强度：表征降水快慢，单位时间内的降水量，称为降水强度。单位为mm/d或mm/h。3)降水变率：用来表征降水量的变化程度4、 距平：某地某年（月）降水量与同期多年平均降水量之差。绝对变率：距平值可为正也可为负，各年距平的绝对值的平均称为绝对变率。相对变率：为绝对变率与同期多年平均降水量的百分比不同作物生长时期需要水的量是不同的，对水分的敏感程度不同，在作物生长发育的整个过程

45、中，对水分最敏感的时期称为作物的水分临界期。第一节 气压及其变化气压是单位地球表面所承受大气柱的重量。单位：长度单位：mm汞柱；压强单位：百帕hpa或毫巴（mb)1） 气压的日变化通常是气压值一天中出现一个最高值、一个次高值；一个最低值和一个次低值。早晨最高值出现在9点10点，以后气压下降到15点16点出现最低值；此后气压回升到2122点出现次高值，再度下降之次日34点出现次低值。气压日变幅随纬度增加而减小3、 气压的空间分布（1）气压水平分布的表示方法等压面、等高线在空间同高度的平面上，气压有高低起伏的变化，气压的空间分布称为气压场。气压场呈现出各种不同的气压形势，称为气压系统。等高面图（称地面天气图），海拔高度处处相等的面，等高面上气压相等的各点的连线称为等压线。气压包括：低气压、低压槽、高气压、高压脊、鞍形气压区由于温压场中心重合，所以该