自然资源学：第三章-气候资源课件.pptx

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1、第三章 气候资源第一节 气候资源的概念与基本特点第二节 主要气候资源要素及其测算第三节 中国的气候资源与区划第一节 气候资源的概念与基本特点海上风力发电图气候能以光、热、水、风等形式及大气中的某些成分为人类生产和生活提供必要的气候能以光、热、水、风等形式及大气中的某些成分为人类生产和生活提供必要的能量和物质，因此成为气候资源。能量和物质，因此成为气候资源。气候资源学气候资源学 是研究组成气候资源是研究组成气候资源的各要素，例如太阳辐射、热量、的各要素，例如太阳辐射、热量、降水、风、大气及其组合的数量、降水、风、大气及其组合的数量、时空分布与开发利用、保护、管时空分布与开发利用、保护、管理的一门

2、科学。理的一门科学。研究气候能源，主要研究太阳能研究气候能源，主要研究太阳能和风能的数量、时空分布规律及和风能的数量、时空分布规律及开发利用。开发利用。一、气候资源及其研究一、气候资源及其研究第三章 气候资源二、气候资源基本特点（一）无限性与有限性无限性：气候资源是一种可再生资源。有限性：在某一具体地区，每年的气候资源提供的物质与能量都是有限的；气候资源的利用一般只能就地使用，不能运输搬运。第三章 气候资源（二）在随时间变化过程中的相对稳定性和波动性上海世博会主题馆屋顶，太阳能光伏发电组件气候资源的量与质，随时气候资源的量与质，随时间变化的规律所制约，在间变化的规律所制约，在时间分布上有一定的

3、稳定时间分布上有一定的稳定性和较大的波动性。性和较大的波动性。第三章 气候资源（三）空间分布上的有规律性和区域差异性风能发电潮汐发电气候各要素在地球表面分布具有一定的规律气候各要素在地球表面分布具有一定的规律性，例如纬度地带性、经度地带性和垂直地性，例如纬度地带性、经度地带性和垂直地带性等因此，气候资源在空间上显示出明显带性等因此，气候资源在空间上显示出明显的地域差异。的地域差异。第三章 气候资源（四）气候资源各要素之间、气候资源与其它自然（四）气候资源各要素之间、气候资源与其它自然资源之间的相互依存性和不可替代性资源之间的相互依存性和不可替代性气候资源各要素并不是独立的存在与发展变化的，气候

4、资源各要素并不是独立的存在与发展变化的，一个要素的变化会影响到另一种要素的变化。一个要素的变化会影响到另一种要素的变化。第三章 气候资源第二节 主要气候资源要素及其测算一、光能资源（一）光照具体描述光能资源的指标有光照、辐射、光合生产潜力等具体描述光能资源的指标有光照、辐射、光合生产潜力等日照时数分为可照时数与实际日照时日照时数分为可照时数与实际日照时数数日照百分率：实际日照时数占可照时数的百分比日照百分率：实际日照时数占可照时数的百分比可照时数：指每天从日出到日没之间，全天无云且没有任何障可照时数：指每天从日出到日没之间，全天无云且没有任何障碍物（如高山）遮挡阳光情况下太阳照射小时数，它取决

5、于天碍物（如高山）遮挡阳光情况下太阳照射小时数，它取决于天文地理因素，随纬度、季节而变化。文地理因素，随纬度、季节而变化。第三章 气候资源（二）总辐射Q为实际条件下的总辐射；为计算总辐射的某种辐射基数值；表示大气透明状况对总辐射量的减弱函数表示某种气象因子表征的天空遮蔽程度的减弱函数实际计算中，采取的值可为天文辐射 或晴天可能总辐射 或理想大气总辐射 。第三章 气候资源（三）直接辐射翁笃鸣提出的直接辐射计算公式：地区地区华南华南华中与华北华中与华北西北西北a0.2500.2320.241b0.3750.4280.327太阳直接辐射计算中不同地区a、b值直接辐射量天文辐射量日照百分率系数第三章

6、气候资源（四）散射辐射翁笃鸣提出的公式：D-日散射辐射量QS-天文辐射量 n-云量 a、b-系数地区地区华南华南华中华中华北华北西北西北 a0.0800.0830.0400.188 b0.1530.1530.1940.180计算散射辐射 a、b值第三章 气候资源（六）光合有效辐射与光能利用率光合作用反应式：光合有效辐射经验计算公式：(莫尔达乌公式)QP光和有效辐射 S直接辐射 D散射辐射第三章 气候资源光能利用率光能利用率：单位面积上植物累积的化学潜能与同时期内投射到该单位上的光：单位面积上植物累积的化学潜能与同时期内投射到该单位上的光合有效辐射能之比值，即：合有效辐射能之比值，即：f1(%)

7、光合有效辐射利用率B累积化学潜能QP光合有效辐射，有时，用总辐射量Q代替QP 总辐射光能利用率:第三章 气候资源则光能利用率：设单位面积上收获物干物质量为G，单位干物质所放出的热量为EQP表示该种作物全生育期投射到单位面积上的光合有效辐射量设植物体中经济价值较高部分的重量为经济产量G1则光能利用率：G植物体的总重量（成为生物学产量）经济系数第三章 气候资源二、热能资源热能资源：生产和人们生活中可利用的热量热能资源：生产和人们生活中可利用的热量在气候资源中热量主要是指太阳辐射能量第三章 气候资源（一）三个基点温度（一）三个基点温度在植物的生命过程中，有三个基点温度，即最低温度、最适温度和最高温度

8、在最适温度下，作物生长发育迅速而良好；在最高和最低温度下，作物停止生长发育，但仍能维持生命。如果继续升高或降低，就会对作物产生不同程度的危害，直至死亡不同植物，同一种植物的不同发育期，三基点温度是不同的，并且三基点温度还是有一定幅度的变化范围。第三章 气候资源（二）气温（二）气温1 1、气温日变化、气温日变化由于植物的光合作用与呼吸作用的三基点温度不同，所以气温的日变化对于植物有机质的积累具有重要意义。光合作用与呼吸作用的三基点温度（C）2 2、气温的季节变化、气温的季节变化气温的季节变化状况，最热月、最冷月和极端气温状况，反映了气温可能出现的范围和冷热程度。第三章 气候资源（三）农业界限温度

9、一、基本概念农业的界限温度/初日/终日/持续日数终日初日持续日数第三章 气候资源气候上求取日平均气温稳定通过某一界限的初、终日的通用方法二倍偏差法候平均气温绝对通过法5日滑动平均法日平均气温绝对通过法图解法3日连续偏低法平均气温稳定通过某一界限的 初终日的通用方法第三章 气候资源（四）积温作物要完成某一发育期或全部生育期，需要一定的热量积累积温学说：在其他外界条件基本满足的前提下，温度对作物的发育起着主导作用；作物发育要求一定的下限温度；完成某一发育阶段要求一定的热量条件，即一定的积温第三章 气候资源三、水分资源地表面的水分平衡公式：O表示在给定的时间内，该地区总的收入水量，它包括降水量、地面

10、水分凝结量、地表径流流入量，下层土壤进水量G表示支出水量，包括蒸发量、地表径流流出量和下层土壤流出水量表示该地区地面土壤水分蓄量的变化值第三章 气候资源（一）大气降水量大气降水是水分平衡的主要收入项，是水分资源的主要来源。1.降水量分析年降水量/季、月、旬的降水量2.降水极值极值3.降水变率由于降水量值既不稳定，应用降水变率来表示这种变化的范围与大小。第三章 气候资源 年降水变率的计算式：，多年平均降水量平均距平年降水量 n统计计算年数 f降水变率4.降水保证率降水保证率的概念第三章 气候资源（三）气候生产潜力（三）气候生产潜力1.1.光合生产潜力的概念光合生产潜力的概念计算方法（1）利用光能

11、利用率估算光合生产潜力（2）利用量子效率等估算y1Q太阳总辐射 光合有效辐射站总辐射的比例，一般取值为0.5反射率 漏射率光饱和限制值 非光合器官的无效吸收，呼吸作用消耗占光合产量之比，温带作物平均取0.3量子效率4250每形成1g干物质平均需4.25千卡0.08植物体含无机养分为8%第三章 气候资源2.2.光温生产潜力光温生产潜力光温生产潜力是指在假设作物因素与其他环境因素均处于最佳状态时，有光能和温度条件所制约的农业生产潜力。邓根云提出：根云提出：（T0C）（0CT30C）（T30C）T月平均温度第三章 气候资源3.气候生产潜力（y3）气候生产潜力的概念气候生产潜力的计算：朱志辉认为气候生

12、产潜力的估算可用降水量与蒸发力的比值来订正光温生产潜力即：第三章 气候资源四、风能资源四、风能资源（一）风资料的统计与计算（一）风资料的统计与计算风是气象台的基本观测项目，他是一个用方向（风向）与速度（风速)来表示的矢量。1.风向的统计 f各风向频率 m某时段内某种风向出现的次数n该时段内观测记录的总次数最多风向及其频率第三章 气候资源2.风速的统计最大风速及其风向/极大风速及其风向/各级风速出现频率的概念各风向平均风速：Vi某时段某风向平均风速 Vi该时段该风向各次风速合计m该时段该风向出现次数第三章 气候资源（二）风能的概念（二）风能的概念1.风在t时段内所具有的能量E的计算公式为：空气密

13、度 V风速 s空气流过的截面积 t时间2.风能密度/风功率密度：第三章 气候资源第四章 中国的气候资源与区划中国农业区划图一、中国农业气候区划一、中国农业气候区划第三章 气候资源第三章 气候资源区划系统及指标：区划的分区系统有三个等级第二第二级区：区：农业气候气候带第三第三级区：区：农业气候区气候区 以年降水量400毫米出现频率50%为主导指标，以日平均风速5米/秒为辅助指标分界指标与另两个区分界：0C积温3000C和最热月平均气温18C，并高原东部3000米等高线划分指标：主要是热量带划分指标：反映非地带性的农业气候类型，由影响各地区农业生产的主要农业气候特征值决定第一第一级区：区：农业气候

14、大区气候大区东部季部季风农业气候大区气候大区西北干旱西北干旱农业气候大区气候大区青藏高原青藏高原农业气候大区气候大区区区划划分分级级系系统统第三章 气候资源三、太阳能与风能资源利用区划1.1.太阳能资源利用区划太阳能资源利用区划王炳忠对我国太阳能资源利用进行了区划工作，区划共分三级王炳忠对我国太阳能资源利用进行了区划工作，区划共分三级第一级区划反映太阳能资源丰富程度，以太阳年总辐射量作为指标。第二级区划反映太阳辐射能季节变化。它以一比值表示，其分子未出现每日日照时数大于6小时的最多天数的季节，极为太阳能利用的而有利季节；其分母为出现每日日照时数大于6小时的最少天数的季节，即为太阳能利用的不利季

15、节。第三级区划反应太阳辐射能的日变化特征，用日照时数来表示。第三章 气候资源一级区名称一级区名称符号符号指标（年总辐射量，指标（年总辐射量，千瓦小时千瓦小时/米米2 2）资源丰富带资源丰富带 17501750资源较富带资源较富带1400-17501400-1750资源较贫带资源较贫带1150-14001150-1400资源贫乏带资源贫乏带11501150太阳能区划一级指标第三章 气候资源2.我国的风能区划风能区划的主要考虑因素：风能密度和可利用时数；风能的季节变化；风力机风能区划的主要考虑因素：风能密度和可利用时数；风能的季节变化；风力机最大设计风速。最大设计风速。朱瑞兆等对全国进行三级朱瑞兆等对全国进行三级风能区划风能区划第一级区划反映风能丰富程度第一级区划反映风能丰富程度第二级区划指标反映风能的季节变化，所用指标为一年四季总各级风能大小和第二级区划指标反映风能的季节变化，所用指标为一年四季总各级风能大小和有效风速出现的时数。有效风速出现的时数。第三级区划指标是风力机最大设计风速，具体应用为取第三级区划指标是风力机最大设计风速，具体应用为取3030年一遇的最大风速值年一遇的最大风速值作为的最大设计风速。作为的最大设计风速。第三章 气候资源