农业气象学笔记总结

1、农业气象学绪 论一、 气象学的概念与研究内容1、 气象学的概念与产生、发展2、 气象学的研究范畴与研究内容3、 气象学的研究方向a、根据研究范畴分： b、根据研究方向分：4、 应用气象学的发展与划分二、 气象学的应用1、 防灾减灾人类所面临的灾害，大部分属于气象或气候灾害，有效和准确地预报、预测灾害性天气、气候发生、发展的规律，有助于防灾减灾。灾害主要与水分条件有关，如干旱、洪涝、阴雨等，其次与温度（热量）有关，如高温干旱、低温冷害、冻害等，还有大风等灾害。2、 美化环境与各种规划气候条件决定生态环境特点，对环境规划、城市规划以及生态规划等均有用处。3、 提高经营效益良种选育与引种、病虫害防治

2、、农产品的收获储存与运输，等第 一 章 大 气一、 大气层在气象研究范畴中的地位二、 大气的组成1、 干洁大气和正常大气干洁大气是指除去大气中的可变成分后的大气。大气中可变成分包括水气、固体杂质、液体杂质、气溶胶等，在某些情况下还可以包括CO2等成分。正常大气是指在自然状况下的大气。正常大气中的可变成分会随时间和条件的变化而发生一定，从而使得大气也存在微小变化。干洁大气随高度的变化也存在一定的变化，但组分稳定，可以作为“单一成分”的气体对待，近似于理想气体。干洁大气中影响人类活动的成分：O2、N2、CO2、O3，等2、 大气中的重要成分水蒸气、温室气体（如CO2、CH4等）、颗粒性杂质（如粉尘

3、、液滴、气溶胶等）、O3等a、CO2CO2的温室效应：CO2的循环：CO2的变化：日变化、年变化、多年变化趋势（Mauna Loa站的资料，夏威夷19.5°N，155.6°W）b、水蒸气：此处略，放第四章中讲述c、大气中的杂质气溶胶：作用有作为凝结核、影响大气能见度、造成污染，等d、大气污染大气污染的分类：从形态分：气体、固体、液体污染从形成过程分：自然污染、人为污染从化学性质分：酸性、碱性、中性气象在环境污染中作用：气象条件对污染的发生、发展、危害具有重要意义三、 大气的分层大气层在中立作用下分为五层结构：对流层、平流层、中间层（高空对流层）、暖层、散逸层1、 对流层高度

4、分布：与地理纬度有关，低纬地区约1820km，中纬地区约1018km，高纬地区约810km。a、对流层的产生：b、对流层的特点对流层占大气层物质总量的80%以上和几乎全部的水蒸气；空气垂直对流强烈；温度随高度升高而降低；温湿度水平分布不均匀产生这些特点的原因：对流层大气的主要能量和组成变化均来自于地面，从而形成从地面向高空的物质和能量梯度，并在能量梯度的作用下，形成物质和能力的垂直交换。c、对流层内部的分层问题d、对流层逆温现象与逆温层2、 平流层气温随高度的升高而升高，上下之间物质和能量交换困难，交换和空气的运动以水平运动为主，即平流四、 气象要素与描述大气状态的参数1、 气象要素温度、压强

5、、湿度、风、蒸发、云、能见度、日照、天气现象2、 主要气象要素a、 气压气压即空气中各组分分压之和标准大气压的规定：北纬45°、海平面上、气温0的大气压强，数值为：b、温度温度的表示方法：摄氏、华氏和绝对温标摄氏：以水的三相点作为0，水的沸点作为100，中间100等分华氏：以水的三相点作为32°F，水的沸点作为212°F，中间180等分绝对温标：以物体不发射电磁波的温度为0K三者的换算关系：b、 湿度（略讲，主要放“水分”章讲）饱和水汽压湿度的表示方法：直接表示：绝对量：绝对湿度、水汽压 相对量：比湿、相对湿度间接表示：露点（温度）、饱和差d、风风向、风速五、 大

6、气状态方程（略）理想气体状态方程干空气的状态方程湿空气的状态方程第 二 章 辐 射第 一 节 辐 射 基 础一、 辐射的度量数量表示：光量子数能量表示：焦耳/m2波长表示：长波、短波二、 基尔霍夫定律意义：在温度不变情况下，物体对一定波长的电磁波的辐射率和吸收率的比值为一常数三、 韦恩位移定律2897/2884=T用途：红外测温仪的原理四、 黑体辐射（斯蒂芬-波尔兹曼）定律黑体辐射定律：E（）=T4灰体辐射定律：E（）=T4物体对辐射的作用：吸收、透射、反射： 与波长、物体物理特性、电磁波物理特性（如波长、不同波长光的比例等）有关第 二 节 太 阳 辐 射（辐射变化放在总结中，对比讲述）一、日

7、地关系与二十四节气地球公转一周为一年，把该圆周24等分，得24节气。近日点在冬至后，远日点在夏至后。地球公转平面与太阳赤道平面夹角为23°27，此决定了南北回归线、南北极圈的位置，以及天文季节。二、 太阳辐射光谱与太阳常数1、太阳辐射光谱光谱：以横轴为波长分布、以纵轴为能量的多少为坐标建立坐标系，在坐标系内建立某种电磁波的能量随波长分布的曲线。该曲线即光谱。相对于不同的主体，有太阳辐射光谱、地面辐射光谱等。光谱的分类：吸收光谱、发射光谱，等太阳光谱：以横轴为太阳辐射的波长分布、以纵轴为各波长能量的多少为坐标建立的坐标系。反映太阳能随波长的分布状况。太阳光谱有两个：大气上界的太阳光谱，

8、是太阳的发射光谱，其谱线与太阳活动状况密切相关，基本稳定；到达地面的太阳光谱，是经过大气层衰减后的太阳的发射光谱，其谱线除与太阳活动状况有关外，与地球大气层的状况关系更密切，多数情况下光谱不稳定。2、太阳常数 S0太阳常数需要有三个条件：日地平均距离上、大气上界、垂直于太阳光线的平面上。这三个条件保证了太阳常数的数值在所有可测量到的数值中最大，从而使数据具有可比性。太阳常数的测定：最初：选择晴天、在高处、利用人造黑体，不同的人测量的结果有较大的差异；现代：利用人造卫星，在外空直接测量，数据基本稳定，不稳定处多数由于太阳活动变化导致。三、 太阳高度（角）、昼长与大气上界太阳辐射量1、 太阳高度（

9、角）：较完整的表述：地球表面某点的切平面与照在该点上的太阳光线之间的夹角可参考的表述：太阳光线与地平面（有多种表述，以地平面较准确，地表面较不准确）之间的夹角注意：此种表述不完整、不严密，建议不用太阳高度公式：由太阳高度公式可得日出、日落时间，具体计算为取sinh=0即可： 由上式计算出值即可。2、 昼长可照时数：日出与日落之间，即两次太阳高度为0°之间的时间长度。实际日照时数：一日中，某地能够接收到的实际太阳光直射时间长度。日照百分率=可照时数/实际日照时数×100%光照时间=可照时数+曙幕光时间光周期现象：日照长短与引种：长日植物、短日植物、中性植物长日植物：在生命周期

10、中需要一段日照时数不短于9小时才能完成生命史的植物，如水稻短日植物：在生命周期中需要一段日照时数不长于14小时才能完成生命史的植物，如大豆中性植物：在生命周期中对日照时数没有特别要求的植物由于人为影响，自然选择而形成的光周期现象也会发生一定的变化，有的甚至完全消失。这也说明生物具有很强的适应性。3、大气上界的太阳辐射量对太阳高度公式进行积分即可得到太阳辐射的日总量、年总量等。日总量：年总量：我国日总量的分布特点：冬季南高北低，夏季南北差异较小，与纬度关系密切。思考题：与温度分布的关系。我国年总量的分布特点：呈单波分布，波峰在夏至月，波谷在冬至月四、 太阳辐射在大气层中的减弱吸收：与不同物质的吸

11、收特性有关，如：分子的选择吸收与波长有关，有所谓“大气窗”形成；颗粒（粉尘、胶体等）的吸收与波长无关，对辐射全部吸收散射：散射：分子散射、粗粒散射散射定律：其中：散射量；：入射量；：常数；：波长；a：空气质点半径；：与空气质点粒径有关的常数，根据空气质点粒径的大小取0、1、2、3、4，在时，取4，散射为分子散射（或瑞利散射）。此规律可以解释天空颜色问题（具体描述作为作业）。 反射：散射中射象外空的部分。从本质上说，散射与发射没有区别，只是一个问题的两个方面。五、 到达地面的太阳辐射1、 大气质量m描述辐射通过大气层的路径长度与大气层厚度之间关系的量，是一个无量刚量。大气质量：大气层的平均厚度即

12、一个大气质量，太阳光线所通过的大气质量是指太阳光线在大气层中通过的距离与大气层厚度的比值，因此，大气中质量直接取决于太阳高度。大气质量的表达式为：大气质量与太阳高度的关系：m=csch，其中h：太阳高度。2、 大气透明度系数大气透明度：描述大气层透明状况的物理量。大气透明度系数：或公式中：第m个大气质量的大气透明度系数；P：大气透明度系数；Sm、Sm-1：透过m、m-1个大气质量的太阳辐射量；s、ds：太阳辐射量、太阳辐射量的极限值；m、dm：大气质量、大气质量的极限值。影响大气透明度的因素：吸收、反射、散射状况，也即大气层的基本物理状况。另外，决定大气透明度系数有波长、大气质量等。不同波长的

13、光的折射、散射不同，所以单色光之间、单色光与全波光之间的大气透明度系数不完全相同。平均大气透明度系数的计算：3、 Beer减弱规律：S = S0Pm4、 到达地面的太阳辐射组成a、直接辐射直接辐射（定义）：直接辐射强度的计算：（通量密度）直接辐射量的计算：日总量：年总量：直接辐射的日变化与年变化：日变化取决于地球的自转和太阳赤纬，年变化取决于地区的公转和黄赤交角直接辐射随纬度、天况、地形等的变化：b、散射辐射（天空辐射）散射辐射（定义）：散射辐射强度的计算：（通量密度）散射辐射的日变化与年变化：日变化取决于地球的自转、太阳赤纬以及一日内的天况，年变化取决于地球的公转、黄赤交角以及一年内的平均天

14、况散射辐射随纬度、天况、地形等的变化c、总辐射总辐射=直接辐射+散射辐射总辐射的变化规律取决于直接辐射和散射辐射的变化规律。变化包括时间变化、空间变化。随时间的变化主要是日变化和年变化，日变化取决于地球的自转和太阳赤纬，年变化取决于地球的公转和黄赤交角随空间的变化：南北方向（纬向）的变化、东西方向（经向）的变化、随地形的变化、随天况的变化总辐射量可以利用仪器观测，在缺少仪器时可以采用经验公式计算，如计算晴天总辐射量的伯尔简特（Berljand）公式：其中：为晴天的总辐射通量密度；s0为太阳常数；f为根据纬度、季节变化的常系数。6、植物表面截获的直接辐射量与植物叶片的密度、倾角、状态都有关系密度

15、：叶片密度问题包括合理密植和科学管理两方面。种植密度过密、过稀均对效益不利。过密：透光差，下层叶片光合作用弱或无法进行光合，造成死苗、弱苗、分蘖少，单产低，总产低；过稀：不影响单株光合，单产高，单总产低。科学光力管理则在于适时、合理摘除部分无法进行光合的叶片，以提高物质积累。倾角：叶片倾角影响光的分布与吸收。状态：叶片的生理状态对植物的光合影响巨大。在管理时应适时摘除衰老叶片。7、到达地面的太阳辐射光谱由于大气的吸收和散射，到达地面的太阳辐射光谱有很大的变化。（具体问题前已经讲述，此处仅作简述即可）直接辐射：散射辐射：8、太阳辐射与植物生长a、生理辐射生理辐射：能够使植物生理发生反应的太阳辐射

16、，这类生理反应包括：伸长、物质合成与积累、生育，等生理辐射的波长区域较大：2801000nmb、光合有效辐射光合有效辐射：太阳辐射中能够用来进行光合作用的成分影响因素：光的强度；光量子数量c、光补偿点与光饱和点A、光补偿点光补偿点：光补偿点的变化：单叶、群体；不同用生育时期的不同叶片B、光饱和点：光饱和点：光饱和点的变化：单叶、群体；不同用生育时期的不同叶片七、地面反射（与地面辐射没有量化关系）1、定义下垫面对太阳辐射的反射作用2、影响因素地面性质：土壤颜色、地形、植被、地面状态（固态（陆地）、液态（水面）太阳高度：波长：3、地面的太阳能净收入净收入：其中：为总辐射；r为地面反射率。地面能量净

17、收入约占太阳辐射总量的45%左右，与大气层的吸收率24%左右相比，占主导地位，并且由于吸收范围小，能量密度高，对气象与气候学有重要意义。去向：加热地面热地面加热近地层空气近地层空气上升引起对流大范围空气运动形成大气环流大气环流的交换作用使得能量获得平衡第 三 节 长 波 辐 射指地面与大气辐射短波辐射：波长4微米长波辐射：波长4120微米之间一、 地面辐射地面辐射是由地面接收各种辐射而保持一定的温度，在此温度下，地面向外辐射一定波长的电磁波，该辐射即“地面辐射”。地面辐射与地面的温度、辐射能力等因素密切相关，与地面接收能力有一定关系，与地面反射能力等因素关系不大。可利用韦恩位移定律2897/2

18、884=T算出地面辐射的主辐射波长。对于非黑体而言有一定的误差。由公式计算地面辐射波长在4120微米之间，属于长波辐射。地面辐射能力：地面辐射是大气能量的主要来源之一，对维持一定的气温有重要意义。二、 大气辐射与大气逆辐射大气辐射：由大气作为辐射主体向外进行的辐射。大气存在净能量收入/支出的状态：在气温低于地温时，地面对大气加热；大气净获得能量，温度升高；在气温高于地温时，地契对地面加热，大气净支出能量，温度降低。大气逆辐射能力为：由于大气层的特点，大气辐射分为向外和向内两部分，其中向内的，即射向地面的部分，就是大气逆辐射。（向外的部分，作为地-气或地球辐射的一部分，不再参与地球的能量循环，一

19、般也不再作为气象学的研究内容）温室效应可利用韦恩位移定律2897/2884=T算出大气逆辐射的主辐射波长。大气逆辐射由于波长在4120微米之间，所以属于长波辐射。大气逆辐射是地面以及大气能量的主要来源之一，对维持地层大气温度以及地面温度有重要意义。在大气逆辐射强烈的情况下（一般是在多云、阴天等天气型下），即使地面所得到的太阳辐射量比较小，地面及地层大气也能维持较高的温度，并且这时的昼夜温差一般较小。所以，也可以利用昼夜温差的高低来判断某地的大致天气状况。三、 地面有效辐射地面有效辐射=地面辐射-大气逆辐射被地面吸收的部分表达式为：其中为地面反射率，在地面吸收很小时可以取为1。在很小时，又可以取

20、近似。地面有效辐射反应的是地面的净辐射能量损失。注意：是以辐射形式的损失，实际上，地面的能量损失方式除了辐射的形式外，还有潜热、感热、对流热交换、热传导等形式，并且各形式所占的比例随具体气象条件的变化而有所不同。问题：为什么阴天的昼夜温差小而晴天的昼夜温差大？（或者为什么在冬季，晴朗的夜晚更冷）四、地面辐射差额（净辐射）1、净辐射：某一作用层面辐射能的收支之差，也即净通量该层面一切辐射能的净通量，也称辐射平衡或辐射差额。地面净辐射R地面通过吸收太阳辐射获得能量，通过地面有效辐射失去能量，单位时间、单位面积的水平地面吸收的辐射能与损失的辐射能之差，即地面净辐射R。以通量密度表示为：其中：直接辐射

21、；D：散射辐射；r：地面反射率；：地面有效辐射；净辐射也有年变化和日变化，变化的根本原因在于能量收入的变化，即太阳辐射的变化。除了能量的收入外，影响因素还有：地温、气温、湿度、风，等。一般以月值表征年变化，以时刻值表征日变化。净辐射的日变化曲线：净辐射的年变化曲线：2、 影响辐射变化的因素太阳辐射的时空变换地面（下垫面）及大气能量状态的时空变换影响这些能量变换的因素：如天况、下垫面状况（包括：植被状况、土壤的类型、颜色及热特性等）3、 我国的辐射分布状况（以 净辐射为例，结合温度的分布）年度分布：全国均为正值，整体表现为热源；月份分布：北方地区有负值月，表现为冷源，其余月份表现为正值，表现为热

22、源；南方地区均表现为正值，表现为热源；日量分布：与天况等具体因素关系密切一般以月值表征年变化，以时刻值表征日变化。第 三 章 温 度第 一 节 物质的热特性一、 热交换方式1、 分子热传导：以分子热运动为基础的能量传导方式速度慢，传导的能量少，一般情况下可以忽略2、 辐射：以电磁波的形式为基础的能量传导方式，以光速传递对于土壤空气来说，主要指的是长波辐射，更具体的指的是地面有效辐射3、 对流：垂直方向上通过空气的上下运动而传导的能量对流包括热力对流和机械对流两种情况，在不同的时空状态下，会以不同的对流方式为主4、 平流：以空气的水平运动为主要形式的能量传导方式作用范围大，常常与大的天气形式相联

23、系5、 乱流：以空气的不规则流动来传导的能量主要形式就是湍流热交换，范围小，作用时间短6、 潜热转移（潜热交换）：主要通过水的三相变换实现能量在空气中及地球上的传递二、热特性的表征（忽略？讲述？根据同学的基础课设置选择）1、 热容量：有体积热容量和质量热容量2、 导热率：3、 导温率：三、有关温度的概念温度气温、地表温度、土壤温度温度是某一介质的温度，脱离介质的载体，温度丧失意义极端温度：最高温度、最低温度、极端最高温度、极端最低温度温度的较差：日较差、年较差周期变化位相第 二 节 地面热量的收支与土温一、地面热量交换方式（实质应是能量）辐射热交换：短波辐射、长波辐射（辐射一章已讲，此处略）传

24、导热交换：取决于物质的导热率。对于土壤来说，导热率极小，通常可以把由此产生的热交换变化忽略。潜热热交换：地表及土壤中在水发生相变时引起的潜热交换，如土壤中水的冻结与解冻、地表及土壤中水分的蒸发与凝结等。对地面的能量交换影响较大流体运动热交换：由于空气、水体的流动而引起的能量的交换。对地表而言主要是空气的流动。空气的流动包括平流、对流、乱流等，各种流动方式都可以传递一部分热量，其作用与大环境有关：有大规模平流运动时，平流处于主导地位；平流运动弱时，乱流处于主导地位；空气规则性不稳定时，又有可能对流占主导。二、地面热量收支方程（实质应是能量）a、活动层与活动面活动层：又叫作用层，是物质与能量交换活

25、跃的物质层。活动层没有厚度的概念。活动面：又叫作用面，是物质与能量交换活跃的物质面。活动面存在厚度的概念，其厚度可以从几毫米到几十米。b、活动层的热量收支方程（体积热量收支方程）其中，R为活动层辐射收支差额；P为活动层与临近气层间的乱流交换；B为活动层与下层之间的传导热交换；LE为水的相变潜热交换。c、活动面的热量收支方程（表面热量收支方程） 白天 收入/支出热量收支 晚上热量收支方程为土壤表面的热量收支状况及影响因素地面热平衡方程：R=LE+B+P符号意义同上。B一定时，土温的变化与土壤的热特性有关：比热大，则T变化缓和；比热小，则T变化剧烈三、土温1、 分类：地表温度：地表面的温度，也即地

26、面0cm处的土壤温度土壤温度：土壤中某一层次的温度，一定与深度有关。土壤中分了上变温层、恒温层、下变温层，共3个不相同的层次2、 地表温度的周期变化日变化：表现地表能量变化曲线与地表温度变化曲线的关系图年变化：表现地表能量变化曲线与地表温度变化曲线的关系图引起地表温度周期变化的根本原因：地表能量的周期变化3、 土壤温度的铅直变化日变化、年变化日射型：白天，表现受热型辐射型：夜间，表现放热型过渡型（早、晚两种）：表现土壤上下层之间温度均一的情况也回出现，但不稳定4、 影响土温的因素a、根本因素地面及地下的能量变化b、环境因素有：土壤湿度、土壤颗粒与孔隙度、颜色、覆盖状况、地形、天气5、 冻结与解

27、冻、冻拔害a、土壤冻结土壤冻结：温度降低到一定程度的时发生的土壤中液态水凝结为冰态的现象。土壤冻结有一定的条件，所以土壤冻结的发生有地域性和季节性（时间性）。从季节/时间上分，可分为永久性冻结和季节性冻结。对于季节性冻结，有冻结深度、冻结和解冻时间等概念。土壤冻结与解冻对建筑、工程、运输、农业及居民生活有一定影响，在不同地区，影响程度有很大差别，严重的地区常常形成灾害。土壤冻结在农业上的危害：冻害、冻拔害土壤冻结的好处：减少害虫越冬量、减少土壤水分蒸发（保墒）b、冻土与永冻土冻土：处于冻结状态的土壤永冻土：终年处于冻结状态的土壤。我国的永冻土分布较小，主要集中在东北、西北和青藏高原的部分地区。

28、c、冻拔害：好处、危害冻拔害：由于土壤反复冻结和解冻而导致表层土壤向上拉升，造成植物根系受损的灾害现象。冻拔害主要危害冬小麦、冬油菜产区。d、解冻e、我国冻结状况及冻结对我国国民经济的影响我国土壤的冻结线的南界位于秦岭-淮河一线，随气候的波动有一定的南北移动。冻结方向由北向南进行，解冻方向由南向北进行。由于土壤冻结与解冻时期的生产活动较少，所以土壤的冻结与结动对农业生产的影响也较小，主要危害冬小麦、冬油菜产区。四、水温水对对温度变化有影响的特性：半透明液体，对辐射的吸收路径长，吸收后温度上升缓慢，耗散少水的流体特性，有利于热量的传递，有利于热量的平衡：能量的垂直传递：盐指效应；能量的水平传递：

29、水流、洋流、湖流水的比热大，吸收同样的热量，温度上升幅度小。水温的变化规律及影响因素：第 三 节 大气能量平衡与气温一、大气中的能量交换1、流体能量交换的方式（此处主要指大气）辐射：长波辐射（地面、大气）、短波辐射（太阳辐射）对流：广义的对流，包括对流、平流和乱流热传导：速度慢2、大气（层）能量交换大气层的不同层次，起主导作用的能量交换的方式有所不同。如：地表空气层：热传导和（地面）辐射，其中以热传导为主对流层：对流和（地面）辐射，在不同的时间，二者作用地位不同高层大气：（太阳）辐射，所以高空存在逆温现象。应注意：高空的温度概念与地面不同。交换方程可以分层、面表示，形式与活动层、活动面相同，只

30、需调整部分参数。二、气温1、 气温周期变化及影响因素气温的周期性变化：日变化、年变化影响因素：决定因素：（太阳）辐射稳定因素：纬度、季节、下垫面状况（地形、地貌、植被、土壤性状等）、海拔等不稳定因素：天况日变化特点：冬季、春秋季（过渡季节）、夏季；不同高度某时间点的垂直变化、各高度不同时间点的变化年变化特点：大陆的变化特点、海洋变化的迟滞性及其原因2、 气温的非周期性变化3、 气温的铅直变化气温铅直分布的形成模拟图：（可与地温的垂直分布相比较记忆、理解）三、绝热变化与大气稳定度1、绝热变化绝热变化：指没有热量交换的大气状态变化过程。与此相应的有气温垂直递减率。气温铅直变化率（通常更多地是用“温

31、垂直递减率”）表达式：根据水在绝热变化中的不同作用及地位，绝热变化又可分为干绝热变化和湿绝热变化。干绝热变化：空气的相对湿度永远小于100%，与具体的数值没有关系，水不参与空气的能量变化，水蒸气可被认为是理想气体。干绝热垂直递减率rd：在干绝热状态下高度每变化100m温度降低的数值湿绝热变化：空气的相对湿度永远等于100%，与如何保持这以数值没有关系，水和水蒸气参与空气的能量变化，水蒸气的量处于与空气状态有关的动态平衡中，不能被认为是理想气体。湿绝热垂直递减率rm：在湿绝热状态下高度每变化100m温度降低的数值实际状况：空气绝热变化率r：在通常状态下高度每变化100m温度降低的数值2、逆温现象

32、逆温：一般情况下，气温随高度的升高而降低，即r>0；在特殊情况下，气温随高度的升高而升高，即r<0，这时的温度分布状况（即温度层结）即为逆温。逆温分类：辐射逆温、平流逆温、下沉逆温、锋面逆温3、大气稳定度概念：大气稳定度：大气的稳定程度，也即大气层的静力稳定程度分类：稳定、不稳定、中性（条件稳定）稳定： r<rm逆温为特殊情况不稳定： r>rd产生天气过程的通常状况中性（条件稳定）： rm<r<rd大气的通常状况稳定与不稳定的转化与演化是天气变化的基础，是形成形形色色气候特色的原因，也是许多特色性自然现象的原因蝴蝶效应：由于微小的扰动似大气层产生初始运动，并

33、在各种气象条件的作用下逐级放，经过长时间的运动，逐渐形成大的天气过程的效应。这种情况应与小扰动对处于不稳定状态下的大气层作用而产生的反应区分开。如：台风的形成四、温度周期型变化的总结气温土温水温空气的热特性土壤的组成及各组分的热特性水的热特性能量能量能量日变化/年变化日变化/年变化日变化/年变化在地表最值之后，（约13-15时之间）太阳辐射最值之后（约13-14时）在地表最值之后，（约13-15时之间）日射型、辐射型、过渡型日射型、辐射型、过渡型日射型、辐射型、过渡型相互关系五、温度与农业1、生物学温度生物学温度：维持生物生命活动的温度范围以及反应这些范围的各个温度数值。有生命温度、生长温度、

34、发育温度，作为数值就是三基点温度、最高致死温度、最低致死温度。a、生命温度、生长温度、发育温度b、三基点温度：适宜生物进行正常的生命活动的最高、最适、最低温度，也即维持生物正常的生命活动的上下限温度。c、致死温度：最高致死温度、最低致死温度，也即维持生物生存的极限温度d、生物学温度的变化：与植物的生理时期、生理状态、不同部位等因素有关2、农业界限温度（农业指标温度）对生物（主要指植物）的生长具有指示性作用和临界意义的温度点常用的界限温度点有0、10、15、203、积温与积温学说a、活动温度和有效温度活动温度：日平均温度大于某一有意义的（或界限）温度时，该平均温度即为活动温度有效温度：日平均温度

35、大于某一有意义的（或界限）温度时，该平均温度与日平均温度的差值即为活动温度b、活动积温和有效温度大于某温度的活动积温：在某一研究范畴内的、大于某一有意义的（或界限）温度的所有活动温度之和大于某温度的有效积温：在某一研究范畴内的、大于某一有意义的（或界限）温度的所有有效温度之和积温的计算：活动积温、有效积温积温的内容与研究需要息息相关，从纯气象的角度，有关积温的研究所关注的是大于某一界限温度的积温问题，如：大于0、10、15或20的积温；从与农业相结合的角度，所关注的是与农业生产相结合的积温问题，如：棉花生长期内有关热量的需求。另外还有：净效积温：某一发育期（或某种植物整个生育期）所需要的净效温

36、度之和。如：小麦一般需要大于0（或3）的积温2700。界限有效积温：（日平均温度或日平均温度大于最适温度时的最适温度-下限温度）危害积温：c、积温学说：积温学说是人们在生产实践中逐步总结出来的经验性理论，主要内容是：各种植物的生长需要一定的积温，当积温达到植物的生长发育要求时，生命周期结束。d、积温的应用为耕作制度改革、农业气候分析和区划提供依据为引种与推广提供依据进行物候与病虫害预报、预测e、积温的稳定性光照时间对积温的影响：辐射对积温的影响：温度本身对积温的影响：栽培与耕作制度对积温的影响（净效积温）：f、温度对农业生产的作用温度的周期性与非周期性变化日变化：品质、产量、成熟期、生育关键点

37、年变化：越冬与引种温度与引种温度与气候生产力温度章复习思考题：1、活动层与活动面的相关问题2、某以层次温度的周期变化（日变化、年变化）及相应的能量变化3、不同时刻点上（时刻、月份等）温度的垂直分布及其原因4、空气的绝热变化、温度垂直递减率及大气稳定度5、积温与积温学说6、热量（能量）的不平衡和不稳定是通过那些过程与途径达到平衡和稳定的第 四 章 大气的水分平衡第 一 节 蒸发与凝结一、湿度与湿度的表示1、湿度湿度：表示空气中水分含量的物理量。2、水气压与饱和水汽压水气压：空气中水蒸气的分压饱和水汽压：在空气中的水蒸气达到饱和时的水蒸气分压。在大气压、海拔高度等条件一定时，饱和水汽压是温度的函数

38、，具体表示为：其中E0表示0时的饱和水气压，Et表示温度为t时的饱和水气压，a、b为与大气状态有关的参数，在标准情况下a=7.45，b=237，通常状况下也可以采用这两个数值进行近似。3、湿度的表示直接表示：绝对量：绝对湿度、水汽压 相对量：比湿、相对湿度间接表示：露点（温度）、饱和差4、水气压与相对湿度的变化水气压：日变化、年变化；单波型、双波型；原因相对湿度的变化：日变化、年变化；单波型、双波型；原因二、蒸发1、 蒸发条件蒸发是无条件进行的。在任何状态下，液态水中总有分子热运动能量较高、可以脱离水面的束缚进入空气中转化为气态的水分子，同时空气中也有能量较低、在撞击水面时不能重新会到空气中的

39、水蒸气分子。从本质上说蒸发就是液态水转化为水蒸气的量大于水蒸气转化为液态水的量，从而表现为液态水净减少的现象。蒸发潜热：与水温有关与沸腾的关系2、 蒸发的表示：蒸发量：单位时间内蒸发的水量，常用的量有：mm/年、mm/月、mm/日，等蒸发力：表示在提供充分水分供应的情况下，一个地方在自然状况下能够蒸发的水量。通常认为的蒸发量世实际就是蒸发力，而不是真正意义上的蒸发量干燥度：表示某地干燥程度的量，数值为“K=蒸发量/降水量”。有气候意义的干燥度有年干燥度、季干燥度、月干燥度，一般所指的干燥度为年干燥度。干燥度的一般划分等级为：K<0.99 湿润1.0<K<1.49 半湿润1.5

40、0<K<3.99 半干燥4.0<K 干燥15.0<K 极干燥实际蒸发量：干燥度1，蒸发量=降水量；干燥度<1，蒸发量为实测蒸发量3、 水面蒸发4、 土壤蒸发5、 植物蒸腾6、 蒸散三、凝结1、 凝结条件及达到凝结条件的途径凝结条件：水蒸气达到饱和；有凝结核存在达到凝结条件的途径：水蒸气达到饱和：降温或增大空气水蒸气含量有凝结核：提供凝结核2、 地表面的凝结物由水蒸气转化：霜、露由液态水转化：雾凇、雨凇3、 近地层的凝结物雾：定义产生：平流雾、辐射雾、锋面雾、蒸发雾，等4、 自由大气的凝结物云：定义组成：水、冰或冰水混合物分类：（参考P77，表4-6，只要求了解，不

41、作细节要求）标准：高度、形态、功能分类：高云族：层云、积云云底高5000m中云族：层云、积云云底高约：25005000m低云族：层云、积云；雨云云底高<2500m低云常常导致降水产生积云大气中的三条线：凝结线、0线、冻结线三线与淡积云、浓积云、积雨云冰雹的形成第 二 节 降 水一、分类降水：指由空气中以液态或固态的形式降落到地面的水分。根据不同的标准，较常见的降水分类有：1、以降水方向划分水平降水、垂直降水2、以形态划分固态降水：冰雹、雪、霰、霜液态降水：雨、露二、降水的表示1、降水量定义：分类：单位时间降水量；过程降水量2、降水强度定义：表示：单位时间内的降水量分类：时段降水强度；过程

42、降水强度雨、雪及其换算3、降水变率定义：分类：绝对变率、相对变率4、降水保证率有关资料一般要求持续至少20年频率定义：某一界限降水量在特定时期内出现的次数与降水总次数的比。如，25mm/d的降水次数在7月份出现的频率为25mm/d的降水次数/总降水次数保证率定义：某一界限降水量出现的可靠程度应用：据此估计某一地区的干湿状况，并对生产进行合理安排三、降水的形成因素和种类以我国较常见的情况为基础。应注意，在不同地区，情况会有很大不同。1、地形雨：迎风坡与背风坡；最大降水量出现的高度2、对流雨：可参见“积雨云”的讲述3、气旋雨：与对流云有相似处4、台风雨：中、低纬度地区大陆东部特有的现象，有时会造成

43、一定的危害其中，2、3、4在形态上基本一致，区别在于规模、气流运动激烈程度、持续时间、降水等方法存在较大差异。四、人工影响云雨（即人工影响天气）1、种类从影响水分、能见度、防灾等3方面分，具体内容有：影响水分：人工降水、人工增雨、人工消雨能见度：人工消雾防灾：人工消雹、防雷2、人工消雨、人工消雾、人工消雹、防雷3、人工降水、人工增雨基本条件：天空中必须有一定量的水气冷云降水：过冷水滴形成的云稳定，原因在于缺乏冰晶降水的关键是打破这种稳定型暖云降水：0线以下的云层，以温度较高、大小均匀的水滴组成，性质稳定，降水的关键是打破这种稳定型五、水分利用率1、 水分与植物水是植物生存不可缺少的因子。在目前

44、，水分是制约农业发展的症结。水分过多和过少都不适合。2、 水分利用率和有效利用率水分利用率（或蒸腾效率，与蒸腾系数互为倒数）：植物蒸腾单位重量的水分所制造的干物质重量，公式为Tr=Tr：水分利用率；Yd：单位面积土地上获得的干物质重；Ws：单位面积土地上植物消耗于蒸腾作用的总水量有效利用率：农田蒸散所消耗的水分所制造的干物质重量，公式：Uw=Wt：农田蒸散量3、 提高水分利用率的途径水资源日益紧张，节水农业是农业的必然道路。六、水分循环与水分平衡1、水分循环循环的分类：内循环、外循环循环的过程：降水、蒸发、径流2、水分平衡以平衡的观点看待问题。水分平衡方程：E地、E海：陆地和海洋的蒸发量；P地

45、、P海：陆地和海洋的降水量；R：径流量；陆、海：某一特定时段内陆地和海洋的蓄水量的变化值陆地： E地=P地-R±陆海洋 ：E海=P海+R±海全球：某一年可能会出现降水不等于蒸发的状况，但从多年平均来看，降水严格等于蒸发，即E地+E海=P地+P海另外，从某一纬度来看，水分收支可能也不平衡，并且这样的不平衡可能长期维持。为什么？各纬度、各地区，仅仅是地球大系统的一个子系统。本章复习思考题：1、 自然状况下的水蒸气凝结物有哪几种，各有什么特点2、 人工降水的基本原理和思路是什么3、 大气层中的水分运动对大气的能量运动有什么影响或作用4、 全球及区域形的水分平衡是如何实现的第 五

46、章 大气的运动第 一 节 气压一、 气压1、 概念2、 单位长度单位：mmHg压强单位：旧制单位：毫巴；国际标准单位：hpa1毫巴=1 hpa ；1毫巴=0.75mmHg3、气压随高度的变化气压随高度的变化：气压随高度的升高而降低，由大气静力学方程可得到：-=g其中-为铅直气压梯度，也叫单位气压高度差，当气压变化取为固定单位时也叫气压阶。可由此关系推导理论上的压高公式。取，利用微积分手段可得压高公式的数学方程，再利用热力学原理即可得到压高公式压高公式为：Z2- Z1=18400（1+atm）lg（） （米）其中，tm为该层大气的平均温度（具体方法、原理要求了解并根据个人情况掌握。）4、气压的水

47、平变化与季节有关：冬半年、夏半年决定因素是能量和下垫面热力性质二、气压场与气压系统1、 等压线与等压线图等海拔高度上的气压相等的点的连线。在底图上划出等压线的地图，即等压线图。常用的等压线图为地面图，海拔高度为0m。等压线与等压线图的绘制：数据的获得、处理，线条的绘制和处理2、 等高线与等高线图等气压面上的位势高度相等的点的连线在底图上划出等高线的地图，即等高线图。常用的等高线图有850hpa、700hpa、500hpa，相对应的位势高度为1440m、3120m、5580m。此外较常用的还有300hpa、200hpa、100hpa等。等高线图常常也称为高空图。等高线与等高线图的绘制：数据的获得

48、、处理，线条的绘制和处理3、 气压系统：天气系统的基础、低压、低压中心、低压槽、高压、高压中心、高压脊、鞍形场、气压系统第 二 节 大气水平运动与风一、作用于空气的力1、水平气压梯度力：是大气运动的源动力梯度：物质在能量、速度等物理性质上的分布。水平气压梯度：在水平方向上大气压强的分布状况。水平气压梯度的大小：-水平气压梯度力：由于水平气压梯度的存在而导致空气受到力的作用。水平气压梯度力的大小：G=-2、地转偏向力：通常指北半球的状况，南半球的状况与此相反由物体的运动和地球自转作用而产生相对运动，导致运动物体的运动方向发生偏离，相当于物体受到力的作用。这种作用称为地转偏向力。地转偏向力的性质：

49、只改变物体运动的方向，不改变运动速度的大小。作为矢量，地转偏向力的方向与运动方向永远垂直。（见风压定律）地转偏向力的大小：F=2v一般以A表示：A=2v3、摩擦力（定义、性质等略）内摩擦力：某一层次的空气内部相互之间存在的摩擦力外摩擦力：某一层次的空气与其他层次的空气之间存在的摩擦力或空气与其下垫面之间存在的摩擦力内摩擦力的作用与湍流运动：内摩擦力是湍流产生和存在的原因和结果外摩擦力的作用与风速切变：外摩擦力的存在是风速切变产生的原因（举例：风速大小不同时、风的方向不同时云的形态变化：波状云）摩擦力在大气层中随高度的变化：4、惯性离心力（定义、性质等略）空气的运动存在大量的曲线运动二、风1、

50、地转风：自由大气的风气压梯度力与地转偏向力平衡的风风压（白贝罗）定律：2、 梯度风：自由大气的风气压梯度力、地转偏向力与惯性离心力三力平衡的风3、摩擦风：近地层的风气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力与摩擦力四力平衡的风修正后的风压（白贝罗）定律：高压中心、低压中心附近的风向确定问题、右手定则与右手螺旋定则第 三 节 大气环流模式与大气环流一、理想的单圈环流模式假设条件：a、地球静止：没有地转偏向力b、太阳直射点在赤道：南北半球间没有辐射差别，各地的辐射状况只与地理纬度唯一有关c、 地球表面单一、平坦：各地的地面摩擦力完全一致二、三圈环流模式只有地转偏向力作用下的理想环流模式三、实际的大气环流状

51、况受下垫面状况、地球表面的热力性质及状况、天况、太阳直射带内位置等具体因素影响。下垫面状况地形、地貌、植被、下垫面颜色和状态，等四、 气压带与风带三风：（东北）信风、西风、极地东风四带：赤道低压带、副热带高压带、副极地低压带、极地高压带五、影响我国的大气活动中心夏季：副高、温带大陆气团冬季：副高、蒙古高压六、地方性风1、地方性风产生的原因局地热力状态不平衡2、常见的地方性风a、季风：季风的定义：对我国的影响b、海陆风（湖岸风）海陆风：（类似的还有山谷风、城郊风）c、焚风焚风效应及其影响注意：干热风不是地方性风七、风与农业1、有利方面：调节能量平衡与CO2的含量：决定农作物合理密度，指导合理密植

52、影响降水 影响植物受粉（风媒植物）2、不利方面：大风的机械伤害：直接影响农作物的经济产量影响病虫害的传播、迁飞加速蒸发第 六 章 天气与农业天气第 一 节 天气学基础一、 天气天气：天气系统：由各种天气的影响因子和表现因子有机组合而成的能反应天气的形成、演化、表现等的自然体系。我国常见的天气系统有：气团、锋、气旋和反气旋天气系统的时空尺度：行星尺度、天气尺度、中尺度、小尺度天气预报：以时间尺度划分为预测、长期预报、中期预报、短期预报、即时预报二、气团1、 定义：2、 分类以地理特征分：源地：极地气团、中纬度气团、热带气团、赤道气团下垫面：海洋气团、大陆气团以源地和下垫面进行交叉，可得到更具体的

53、气团，如：中纬度海洋气团，等以热力特征分：以相对的热力学特性为基础划分的气团冷气团、暖气团与此相应的有“冷空气”、“暖空气”之说这种划分方法也比较常用以性质稳定情况分：变性气团变性气团与气团变性三、锋1、 定义2、 分类与锋面天气准静止锋：江淮（霉雨/梅雨）准静止锋、昆明准静止锋、天山准静止锋、岭南（华南）准静止锋类型出现地区常见季节气流特点天气区位置降水情况暖锋东部季风区春季暖空气向冷空气爬升，冷空气后退，速度较缓慢，云层厚而宽，云系完整锋线前量较大、持续较长、区大、强度大冷锋急行大部分地区冬季北方的寒潮天气、夏季强对流天气冷空气向暖空气推进，暖空气抬升，速度较快，云层厚而窄，云系不完整锋线后量小或无、持续短、区小、强度大，常伴大风缓行大部分地区夏季的北方、冬季的南方与上类似锋线后雨量小、持续短、区小