扬州大学农业气象学复习资料.docx

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1、农业气象学复习资料绪论&第一章 地球大气一, 概念气象学：探讨大气中所发生的物理现象和物理过程的学科称为气象学。 气象要素：描述大气物理现象和物理过程的物理量。 二, 范围 气象学范围广泛。如一般气象学，天气学，气候学，气象仪器学，应用气象学等。应用气象学农业气象学, 林业气象学, 建筑气象学, 医疗气象学, 航空气象学, 军事气象学等。 农业气象学探讨对农业生产有意义的气象条件的一门学科。三, 任务1, 探讨农业气象条件形成和变更的规律。2, 探讨农作物在各个发育时期对农业气象条件的要求，确定农作物生长发育的农业气象指标。3, 依据农作物的农业气象指标鉴定当地气候条件对他们生长发育和产量的影

2、响，并进一步探讨充分利用有利气候条件，克制不利气候条件的途径。 四, 探讨对象 大气：围围着地球四周的深厚的空气层。干洁空气：大气中除去水汽和杂质的整个混合体。水汽:集中在2-3km以下的底层空气层。 固体杂质和液体微粒。 2.大气分层 分层依据：大气温度的垂直分布，空气的扰动程度，电离现象等不同性质。将大气在垂直方向上分为五层。1对流层： 平均高度11km。/100m。几乎全部的水汽。大气质量的3/4集中在这一层，且温, 湿度在水平方向上分布不匀整。对流旺盛，天气变更最猛烈。2平流层：从对流层顶到55km左右之间。底部温度随高度上升几乎不变，至大约30km以上，温度随高度上升的很快。几乎没有

3、水汽，灰尘。空气水平运动为主， 有利于飞行。3中间层：高度自55km85km左右。底部温度高，随高度上升，温度快速下降。由于下暖上冷，有猛烈的对流运动。4热成层：85km800km。气温随高度增高而快速增高。空气处于电离状态，具有很强的导电性能。5散逸层： 800km以上。 温度高，空气密度很小，地心引力很小。 第二章 辐射太阳辐射一, 辐射的概念 以电磁波或粒子的形式放射或输送能量，这种能量的传递方式称为辐射。放射或输送的能量称为辐射能。二, 辐射能的量度单位 辐射通量：辐射能在传递过程中，于单位时间内，通过或到达某一外表积上的总辐射能量，称之为辐射能通量。J/S 辐射强度辐射通量密度：单位

4、面积上的辐射能通量，称之为辐射强度。W/m2 光通量密度：单位面积上通过或到达的光通量。天文学上，四季划分是： 春分夏至为春季 夏至秋分为夏季 秋分冬至为秋季 冬至次年春分为冬季 气候学上四季的划分：以五日侯平均温度为划分依据，1022 为春秋季。三, 太阳高度角h 随意时刻太阳高度角计算公式：sinh sinsincos coscos ：观测地点的纬度 ：观测时太阳赤纬阳光直射地点的纬度 ：时角 时角：一日中太阳某瞬时位置距离正午时太阳位置的角距离。 当地正午真太阳时12点时 =0，上午为负，下午为正。太阳高度角及纬度的关系： 当不变时，h随的增大而减小。公式探讨：正午太阳高度角的变更。正午

5、时刻 0 sinh sin sincos cos cos sin90 h 90利用上式计算得h90时取补角。四, 日照时间和光照时间日照时间：太阳照射时间的长短为日照时间。它 分为可照时间和实照时间。可照时间：某一纬度某一季节一天中从日出到日 落的时间间隔为可照时间。实照时间：太阳干脆辐射照射的时间为实照时 间。它是利用日照计视察的。光照时间可照时间曙暮光时间可照时间的计算公式推导：sinh sinsincoscoscos 日出, 日没时h0，此时的0sin0sinsincoscoscos0cos0tgtg公式探讨：赤道上0 据cos0=tgtg=0 0=90可照时间20/15290/1512

6、h 在赤道上任何季节昼长均为12h。春，秋分 0 cos 00 090 可照时间为12小时 北半球夏半年春分夏至秋分 0 0 cos090 可照时间12h 冬半年：秋分冬至春分 0 cos00 090 可照时间12h太阳永不落的条件：可照时间2024小时 0180cos0tgtg cos1800tgtg1tgtg tgctgtg90 90春秋分日： 0 90090 这天极点为永昼。夏至日： 90 这天北极圈内永昼，愈向北，永昼的日数愈增加，太阳辐射光谱一, 太阳辐射 太阳常数：当日地处于平均距离时约为150106千米，在地球大气上界，垂直于太阳辐射方向单位面积上的太阳辐射能通量，称之为太阳常数

7、。二, 太阳辐射光谱 太阳辐射能随波长的分布，称为太阳辐射光谱。太阳辐射的波谱范围极广，几乎包括了从宇宙射线到无线电波的全部电磁辐射波谱。大气上界，太阳辐射总能量中：m,有杀菌的作用。m，起光效应。4m)，起热效应。三, 太阳辐射在大气中的减弱 太阳辐射透过大气层时要发生一系列的减弱现象。其中一局部被大气吸取，一局部被大气中的气体分子和悬浮微粒所散射，还有一局部被尘埃, 云层反射而返回宇宙空间。一, 大气对太阳辐射的吸取 大气对于太阳辐射的吸取是具有选择性的。O2：猛烈吸取200nm的紫外线。O3：主要吸取在200320nm的紫外线。水汽：吸取红光及红外线，辐射能可减弱4%15%。CO2, 微

8、尘杂质：吸取一局部太阳辐射能。二, 大气对太阳辐射的散射1, 分子散射 蕾利散射定律：I=331(n-1)/N42, 粗粒散射 太阳辐射在大气中遇到较大的质点云滴，雨滴时，出现粗粒散射。此时它们对太阳辐射的散射没有选择作用I及无关，对各种波长的散射强度将趋于一样。三, 大气对太阳辐射的反射 四, 太阳辐射通过大气层时减弱的一般规律 太阳辐射在大气层中被减弱的程度，确定于阳光通过大气层的厚度，大气的透亮度和地理纬度等因子。1, 大气量 大气量m：当太阳辐射垂直地面而到达海平面上时，太阳辐射所穿过的大气路径为一个大气量，即m=1。 m及h的关系：当太阳高度为h时，Sin h = 1/m, m=1/

9、Sin h 即m=csc h 实际mcsch。所以当h水空气 枯燥疏松土壤年较差：一年中T最热月平均T最冷月平均日变更日较差：一日中T最高T最低1.日变更：土表明天干脆承受太阳辐射而增热，夜间放射长波辐射而冷却，因而引起温度的昼夜变更。1位相： max值：13h左右 min值：日出点前后 max值出现时间比太阳辐射强度最高值出现的时间稍落后。2影响因子： 纬度：上升，日较差下降 地形：南坡平地北坡 凸地：通风良好，乱流旺盛. 凹地：通风不良，乱流较少，白天增温后 ，热量不易散失。夜间，除了地面辐射外，冷空气易在凹地积累，加剧了地面冷却。 土壤颜色：a深大，b浅大t深t浅 自然覆盖：t下降。 天

10、气条件：晴天时，白昼R多，土温上升快，夜间-R大，土温降温快速。阴天时，昼间吸热和夜间放热较少。2, 年变更:1位相 中高纬度地区 陆地：max7月，min1月大陆性气候龙井 海洋：max8月，min2月海洋性气候青岛2影响因子：同于影响日变更的因子。不 同的是上升t加大 3, 土壤中温度传播规律温度波动的周期不随深度而变更。无论日变幅还是年变幅都随深度的增加而快速削减，到某一深层后出现日变和年变消逝层。恒温层位相：随深度的增加而落后.日变更：深度每增加10cm，位相落后2.53.5h。年变更：深度每增加1m，位相落后2030天。 空气温度一, 气温的年日变更1气温的日变更1位相：max值：通

11、常1415h；min值：日出前后特点：日变位相落后于土壤。气温日振幅土壤外表的日振幅。2影响因子：，季节，下垫面，天气，地形。1位相北方中高纬度 陆地：7月最热，1月最冷；海洋：8月最热，2月最冷2影响因子相像于日变更影响因子，不同的是上升， t年加大。距海远近二, 气温的垂直变更 气温垂直递减率r：高度每增加100m，气温变更的数值。逆温层：气温垂直递减率为负值时，即随高度上升，温度上升的现象称为逆温，出现逆温的气层为逆温层。 逆温阻碍空气垂直运动的开展，地面蒸发的水汽，烟尘等多半集中于逆温层下部，高度2米以上的气温比贴地面的温度高35。三, 空气的绝热变更1.空气的绝热运动：空气块及外界无

12、热量交换的状态变更过程叫做空气的绝热运动。气团绝热上升：四周的气压下降，那么P2P1 V2V1 对外作功 内能减小 T2T1 绝热冷却；气团绝热下沉：绝热增温。2.干湿绝热直减率 干绝热直减率rd：未饱和湿空气或干空气块，在垂直方向上，每绝热移动100m，在理论上其温度变更的数值称为。湿绝热直减率rm：饱和空气绝热上升，下沉过程中都维持饱和状态，以此状态每绝热移动100m时，在理论上其温度变更的数值称为。四, 大气的稳定度小球, 空气：表示大气稳定程度的物理量。气块受到垂直方上的扰动后，大气层结温湿度垂直分布使其具有返回或远离原来平衡位置的趋势和程度。又称大气层结稳定度。稳定及否取决于气块本身

13、的干湿绝热直减率及四周空气温度垂直梯度的比照。温度及作物一, 三基点温度1.概念：最低温度，最适温度，最高温度。不同种植物的三基点温度不同；光合作用和呼吸作用的三基点温度也是不同的。 光合作用： 呼吸作用： 最低 ：05 最低 ：10 最适 ：2025 最适 ：3640 最高 ：4050 最高 ：502.三基点的变更规律： 农作物，果树生长发育最适温度接近于最高温度。 最高温度多在3040之间，但遇到的时机不多。除燥热气候区外 最低及最适温度的差距较大，但常遇到。所以在生产实践中，作物的分布和生长受低温限制大于受高温的限制。界限温度：对农业生产具有指示或临界意义的温度称为界限温度。 该温度的出

14、现日期，持续日数和持续时期中积温多少，对一个地方的作物布局，栽培方法，耕作制度，品种搭配和季节支配等，都具有特别重要的指示意义。二, 农业生产的指标温度常见的农业界限温度：0 ：农林业生产期农耕期 27/36/115 ：生长期 13/419/1010 ：喜凉作物活泼生长期 4/53/1015 ：喜温作物活泼生长期 9/614/920 ：热带, 亚热带作物和树种的活泼生长期 13/719/8三, 积温1, 积温的种类：积温：植物在某一生长发育期或整个生长发育期所需累积温度的总和称为积温。积温的种类：活动积温, 有效积温, 地积温, 负积温, 净效积温, 日积温, 危害积温等。生物学下限温度生物学

15、零度：指作物有效生长的下限温度。 用B来表示活动温度：高于生物学下限温度的日平均温度称之为活动温度。活动积温：作物某一生育期或全生育期中活动温度的总和即为活动积温。(tiB, tiB 时计为“ Y：活动积温 tiB：活动温度 ：该生育期有效温度：活动温度及生物学下限温度之差。有效积温：作物某一生育期或全生育期内全部有效温度的总和即为有效积温。(tiB, tiB 时计为“ A：有效积温 tiBB：有效温度 ：该生育期, 积温的应用1)作为新品种的“身份证作物一生或某一发育期的积温值A是固定的，是作物品种特性指标，引种, 推广时应分析。2在作物发育期预报上应用，必需用有效积温预报物候期的到来。D:

16、 所需预报的发育期Di: 前一发育期出现的日期t: D及 Di之间的平均气温B：下限温度At: 有效积温作为农业气候专题分析及区划的重要依据。积温是热量资源的重要标记属一级区划指标。依据积温的多少确定某作物在某地种植能否正常成熟，预料是否优质高产。负积温：活动积温表示低于 或一段时期的积温日积温：可表现作物日的发育速度，成正动态关系。 第四章 大气中的水分水的三相变更和空气湿度一, 水的三相气态, 液态, 固态称之为三相。相态平衡：在一个系统的相变过程中，有时到达稳定状态，这时虽然彼此间的分子交换并不停顿，但各项态那么无任何明显的变更。这个状态称为相态平衡。二, 空气湿度的表示法湿度：表示空气

17、潮湿程度的物理量。1, 水气压e ：空气中水汽所产生的压力，称为水气压。单位：mmHg，mb饱和水汽压E：饱和空气所具有的水汽压称为饱和水汽压。2, 确定湿度a:空气中的水汽密度。单位：g/m3e及a关系式： a=1.06e/1+t -气体膨胀系数 1/273 t空气湿度,a=e,e比a简洁易测，在实际工作中常用e代替a。3, 相对湿度r：同温度下e和E的百分比。r=e/E100%当t,E,e,但E速度比e快=r。e=E r=100% 说明空气饱和，相变处于动态平衡；eE rE r100% 过饱和，有利于凝合现象发生。4, 饱和差d:同温度下的E-e。5, 露点温度Td：气压不变，空气中水汽含

18、量不变，通过降温，使空气到达饱和时的温度。三, 空气湿度的变更1, 确定湿度的变更1日变更单波型；max值：1415h，min值：日出前后。多发生在T变更不大的海洋, 海岸, 寒冷季节的大陆和暖季的潮湿地区。双波型 max值：89h，2021h； min值：日出前；1516h 内陆暖季，沙漠地区。2年变更：max:78 月份 min :12月份2, 相对湿度的变更及气温日变更相反日变更：min:1415h max:日出前年变更：min:78月份 max:12月份e，E及温度的关系 蒸发及蒸腾蒸发：液态或固态水转变为气态水的过程。蒸发量：某一段时间内日, 月, 年因蒸发而耗掉的水层厚度来表示，这

19、水层厚度叫蒸发量。单位mm蒸腾：通过植物体外表蒸发水分的过程为蒸腾。影响蒸发速度的因子：温度：随蒸发面温度的上升，速度加快。气压：气压越高，蒸发速度越弱；反之越强。风速：风速越大，蒸发越强；反之，蒸发减弱。E-e:它越大，蒸发越强；反之，蒸发减弱。蒸发面的形态：蒸发面曲率越大，蒸发速度越快。 蒸发面的性质：在温度一样时，水面v冰面v,纯水面v溶液外表的v,淡水v海洋v田间总蒸发量：植物蒸腾耗水量和植被下土壤外表蒸发耗水量，二者的总和叫田间总蒸发量。蒸腾系数：植物形成一个单位重量的干物资所消耗的水量。蒸腾系数越大，植物需水量越多，水分利用率低。蒸腾系数越小，植物需水量越少，水分利用率高。 云,

20、雾及大气降水云, 雾, 大气降水都是水气凝合, 凝华物。水汽凝合条件：1, 水气过饱和状态，即eE。自然界中大局部凝合现象是产生在降温过程中的。2, 凝合核存在，如盐粒, 沙粒，岩石微粒等。一, 云, 雾一, 云概念：在高空大气中的水汽凝合和凝华而形成的水滴，过冷却水滴，冰晶或它的混合组成的悬浮体。云的分类：3族11属28种 云分类按云底高度，各族云的外部特征, 构造成因。低云2500m以下：积云Cu, 层云St, 积雨云(Cb), 雨层云(Ns), 层积云(Sc), 碎雨云(Fn)。中云25005000：高层云As, 高积云Ac。高云5000m以上： 卷云Ci, 卷层云Cs, 卷积云Cc二雾

21、1, 概念：水滴或冰晶，漂移在低空呈乳白色带状的能见度不到1000m的云，称为雾。1辐射雾：在夜间由地面辐射冷却而形成的雾，日出后消逝。范围：近地层的辐射逆温层中，水平范围不大，垂直厚度达数十数百米。时间：晴朗而微风的早晨2平流雾：暖湿空气移到冷的下垫面上形成的雾。范围：广，厚度深，几百米超过1000米。时间：一天中任何时间都可出现，不易消散。3平流辐射雾：平流辐射因子共同作用而形成的雾。4蒸发雾：冷空气移入到暖的水面上。5锋面雾：冷暖锋移动过程中产生的。二, 降水一概念：地面从大气中获得的水汽凝合物，总称为降水。水平降水：大气中的水汽干脆在地面, 地物外表, 低空形成的水汽凝合物。垂直降水：

22、由空中着陆到地面的水汽凝合物。云滴增大过程：凝合, 碰并, 正负电荷相互吸引。冰雹：雹是积雨云的产物。从云中着陆的冰球或冰块，其直径为从5mm50mm,积雨云高度为8000m以上。特点：冰雹下降时间短持续时间不超过0.5h ;范围1020Km以内。但对农作物带来的损害却很严峻。二降水的表示方法1, 降水量：自天空下降，或在地面凝合的水气凝合物,未经蒸发，渗透和流失，在水平面上所积聚的水层深度称为降水量。单位mm2, 降水强度：单位时间的降水量。mm/日, mm/h按降水强度分为：小雨010mm/24h；大雪5.0 mm/24h3, 降水变率：表示降水量变动程度的统计量。确定变率(di)：某年或

23、某月的实际降水量xi及多年同期平均降水量x 的差值。di= xi- x相对变率：Di=| xi- x |/ x100%水及作物一, 水是生命的赐予者1, 生物体组成中，水分含量最多。人体70， 植物6080%，甚至90。2, 光合作用的必要物质。CO2+H2O CH2O+ O2 +112kq3, 养分物质的吸取，输送都靠水分。4, 通过蒸腾调解体温，维持水分平衡。二, 水分及植物的品质, 产量关系品质：a)果树:水分缺乏，果实小，淀粉含量削减，糖的含量上升。b)油料作物：含油量降水量。c)麦类作物：含淀粉量降水量，蛋白质1/降水量。产量：过多的土壤水分，大气湿度会严峻影响植物的生长发育，并影响

24、产量。过高或过低空气湿度，延迟植物的开花, 坚固, 籽粒的成熟，不利于植物的授粉。一般r80为宜；大于80或小于60对作物不利；大于90或缺乏40对作物有害。三, 作物的需水量和蒸腾系数1, 水分临界期:在生长发育时期内，植物对水分要求最敏感的时期。在这一时期中，水分缺乏或过多，对产量影响最大。表中为几种主要作物的水分临界期：作物 水分临界期冬小麦，春小麦 孕穗到抽穗玉米 开花到乳熟期大豆, 花生 开花期水稻 抽穗到开花期2, 蒸腾系数：植物形成1g干物质所需的水量g。下表为几种主要作物的蒸腾系数：作物 蒸腾系数小麦 450600玉米 250300水稻 500800棉花 300600粟 200

25、250蒸腾效率水分利用率：消耗1公斤水所形成干物质克数。 第五章 气压和风&第六章 大气环流一, 气压的垂直分布和压高公式气压随时间和空间而变更：时间：在一般状况下，早晨p上升，下午p下降； 冬季p高， 夏季低空间：随h上升，p急剧下降。气压随高度的变更可用拉普拉斯压高公式来表示。Z184001+t平均lgp1/p2式中： z：两点高度 ，z2及z1之差。单位m。P2，P1：对应两点的气压值。T平均：两点之间的气柱的平均温度。 ：气体膨胀系数1/273。二影响风的作用力：1.水平气压梯度力G2.水平地转偏向力A3.惯性离心力c4摩擦力R平面的平直等压线的气压场：受G，A地转风(圆圈) G，A，C的作用梯度风。风压定律：在北半球背风而立，高压在右，低压在左；南半球相反。三, 实际环流其中最大的影响因素是海陆分布。四摩擦层的风1.5km以下的风 受G，A，C，R影响，风向多变。1, 平直等压线气压场中的风2, 曲线等压线气压场中的风季风和地方性风一, 季风1概念：由于海陆热力差异所形成的，以年为周期，随季节而变更方向的风，叫季风。2, 季风的成因：一是海