武汉农业气候分析

...wd......wd......wd...华中农业大学园艺专业本科生武汉农业气候分析报告姓名:班级：园艺1103学号：2009301201204时间：2012-2013-1前言：气候是影响我国农业生产最重要的因素之一，因此分析气候特点有利于农业经济的开展。根据气候特点，人们可以提前预知未来的天气，以便合理的分配工作，从而使气候产生对农业的影响减少的最小。这篇论文便是基于这一点，对武汉地区的气候特点一一分析，包括概况、太阳辐射和日照、气温、降水、农业气候生产潜力及农业气候分析。一．武汉农业气候概况1.地理位置武汉在全球地理位置是东经113°41’~115°05’，北纬29°58’~31°22’。武汉气象站位置：北纬30°38′，东经114°04′，海拔高23米。武汉位于中国的中部地区，江汉平原东部，长江中游与汉水交汇处，是中国经济地区的中心，因而得名“九省通衢〞，长江与其最大的支流汉水交汇于武汉，将武汉分为汉口、汉阳以及武昌等三局部，俗称武汉三镇。武汉地形以平原为主，丘陵为辅，且市内湖泊塘堰众多。平原局部湖泊众多，地势低平，近代冲积层厚达30~50米，是很好的农耕地区。武汉素有“百湖之市〞的美誉，现有湖泊147个，水域总面积2187平方公里，占全市国土面积的1／4强。气候属区和属性武汉属于亚热带季风气候区，夏季高温多雨，冬季低温少于。外地人经常把武汉的夏天说的非常恐惧，实际初夏从每年的五月中旬开场，舒淇进入盛夏，通常盛夏的气温最高也不超过40度，比很多地方的城市还要低，但是最低气温要高，一般在30度左右。武汉的夏天的热是一种闷热，因为武汉水系兴旺，经过白天的蒸发，导致空气湿度非常大，所以给人一种很不舒服的感觉。一般到夏天没有降温的情况下，难以入睡。到了九月，气温可能经常到达38度，但最低气温较低。十月之后，进入初秋，气温会逐渐下降，平均气温在20到25度，而天气异常枯燥。有时候气温也会异常地接近30度。从秋天到冬天往往很快，在北方的冷空气南下以后，气温陡降，降10度也是很常见的，从12月底到来年2月是冬季，冬季的平均气温一般在1到3度，天气好一点可以到达7到8度，但有寒潮或雨雪是往往在0度一下。三月进入初春，气温上升也很快，最高气温可以到达20多度，三月到四月又倒春寒现象，往往一夜之间下降15到20度。3.农业气候特征武汉市属亚热带湿润季风气候，雨量充分、日照充足，四季清楚。总体气候环境良好，近30年来，年均降雨量1200毫米左右，且多集中在夏季梅雨季节〔6到8月〕。年均气温15.8℃-17.5℃。年无霜期一般为211天-272天。年日照总时数1810小时-2100小时。在气温高于5度的年活动积温为6000度*天左右。太阳辐射和日照太阳辐射能是地面能量的最主要来源，也是大气中一切物理现象和物理过程的基本动力，因此太阳辐射是气候形成的重要原因。下表是通过1971—2000年累年气候资料得到的月份123456直接辐射平均月总量738.7802.6994.41427.41806.91939散射辐射平均月总量1245.21419.61834.42296.62592.92658.9光合有效辐射991.951111.11414.418622199.92298.95月份789101112直接辐射平均月总量2842.02673.41860.61519.91187.91009.2散射辐射平均月总量2537.125992088.61657.11316.31166.6光合有效辐射2689.62636.21974.61588.51252.11087.9表一：太阳辐射逐月变化表〔单位：十万焦/平方米〕根据表一和图一，武汉的直接太阳辐射从1月到7月是逐月上升的，7月份到达最大值〔2842.0MJ/m2·月〕，；而从7月到12月，总太阳辐射是逐月递减的，到一月份太阳直接辐射最小为〔1009.2MJ/m2·月〕。这一结果是由于武汉夏季中太阳高度角最大，冬季太阳高度角最小，所以在一年中，对武汉来说，直接辐射最大值出现在7月，最小值出现在1月，总辐射的年变化与直接辐射的年变化基本上一致。理论依据是，太阳直接辐射与太阳高度角h、大气质量数m和大气透明系数a相关。太阳直接辐射随太阳高度角增大而增大，随着大气透明系数增大而增大。然而照此分析6月至8月的太阳辐射量应该相差不大，但8月份的太阳辐射明显高于6月份。这是由于6月份正值“梅雨〞季节，降水量大，云层厚度也厚，大气透明系数小，所以太阳辐射量少于8月份。通过比较发现，散射辐射与太阳直接辐射的变化趋势基本一样，在5-8月份散射辐射量最大，在一月份最小只有1245.2MJ/㎡，在六月份到达最大，这主要是因为散射辐射的大小也与太阳高度角、大气透明度、大气质量数等因素有关。但由于武汉六月份正值“梅雨〞季节，降水量大，故散射辐射量出现比直接辐射高的“异常现象〞。2.2.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PhotosyntheticallyActionRadiation的英文缩写。PAR的波长范围在0.4~0.7um，与可见光基本重合。光合有效光辐射占太阳直接辐射的比例随太阳高度角的增加而增加，最高可达45%。而在散射辐射中，光合有效辐射的比例可达60%~70%之多，所以多云天反而提高了PAR的比例。平均起来，光合有效辐射占太阳辐射的50%比较合理。可以大致按照下面的公式进展计算：PAR=0.5(Rsb+Rsd)从图1中可以看出，光合有效辐射与太阳直接辐射及散射辐射的变化趋势基本一致。1月到7月PAR是逐月上升的，7月份到达最大值，7月8月变化不大；而从8月到12月，PAR开场逐月递减。光合有效辐射，与直接辐射和散射辐射密切相关，所以PAR变化趋势与太阳辐射总量是一致。但有适当的云量可以使散射辐射增强，PAR相应增大。PAR形成生物量的基本能源，直接影响着农作物的生长、发育，决定着农产品的产量和产品质量。提高在夏季的农业PAR利用的投入，对农业生产有重大意义。2.3日照时数和日照百分率日照时数指直接辐射照射的时间，〔日照百分率=〔日照时数/可照时数〕×100%〕月份123456日照时数〔小时〕104.1105.4115.6151.2181.8179.9日照百分率〔％〕333431394343月份789101112日照时数〔小时〕232.7241.2174.1161.6144.3136.5日照百分率〔％〕545947464643表二：日照时数〔小时〕与日照百分率〔1971-2000年〕的月平均量武汉地区处于北纬30°N附近，稍稍处于北回归线以北，而6-7月份太阳赤纬在北回归线附近，故6-7月份照时数应该最大，但却都低于8月份，原因是武汉地区6-7月份虽然是日可照最大的月份，但是6-7月份降雨量很大导致平均日照时间短于8月份，所以日照时数在8月份最大。8月份后太阳赤纬南移，日照时数也随之减小。12-1月份，太阳赤纬在南回归线附近，日照时数也最小。由图2可看出有，3月日照百分率最低是31%，8月日照百分率最高是59%。按理论来讲，1月份左右太阳直射点在南回归线，白昼最短，日照百分率应该最小，但却比3月份的要大。原因是虽然3月份可照时数相对增长，但3月份武汉受阴雨天气的影响，导致日照时间缩短，所以3月份是最低值。而由于武汉特殊的地理位置8月份可照时数到达了最大。三．气温气温是表示空气冷热程度的物理量，大气温度状况是决定天气变化的重要因子之一，因此气温既是天气预报的重要工程，也是天气预报的重要依据。3.1．气温的年变化一年中气温随时间的连续变化称为气温的年变化。一年中最冷月与最热月的月平均气温之差即为气温年较差。影响气温年较差的因子主要有纬度和海陆因素。月份123456平均温度〔℃〕3.75.810.116.821.925.7逐月气温变幅〔℃〕7.57.67.88.58.27.4极端最高温度〔℃〕24.226.928.233.536.137.4极端最低温度〔℃〕-18.1-11.2-3.40.78.113月份789101112平均温度〔℃〕28.728.323.417.711.46逐月气温变幅〔℃〕7.27.688.88.98.5极端最高温度〔℃〕39.338.837.633.529.822.5极端最低温度〔℃〕17.817.510.21.3-7.1-10.1表三：武汉气温年变化由表三和图三可知，随着太阳直射点的北移，太阳高度角逐渐增大，辐射量增加，同时还受副热带高压的影响，武汉地区的1-7月份温度逐渐升高，在7、8月份到达最大。由表3、图3可知：〔1〕极值温度:武汉最高月平均温度为28.7℃,出现在7月，最低温度3.7℃,出现在１月。〔2〕月际变化：从一月份开场，气温逐渐升高，到7月份到达最大值，以后气温逐渐下降一直到1月下降到最低。〔3〕极端气温：从表上可知夏季极端最高温度高达39.3度，而极端最低温时最低出现在一月份到达了—18.1度，二者的差值为57.4度。〔4〕气温年较差=最热月平均温度-最冷月平均温度，算的武汉的气温年较差为25.0℃，相对较大，这主要是因为武汉地处大陆性气候，夏季炎热，冬季寒冷，所以气温相差很大〔5〕大陆度：根据大陆度的计算公式K=1.7A/Sinφ—20.4=1.7×25/Sin〔30.63℃〕—20.4=63.02〔A为气温年较差，φ为地理纬度〕由于武汉的大陆度等于63.02>50，具有大陆性气候的特点，气温年较差较大。〔K＜50海洋性气候K＞50大陆性气候〕3.2．用气温划分四季春、夏、秋、冬，统称为四季，季节的划分有天文季节、气候季节和自然天气季节。我国现在常用的气候四季是20世纪30年代张宝坤以侯平均温度为指标划分的，故又称温度四季。侯平均温度低于10℃为冬季，高于22℃为夏季，介于10℃-22℃之间的为春季或秋季。按此指标划分，福州至柳城一线以南无冬季，哈尔滨以北无夏季，青藏高原因海拔高度关系也无夏季，云南四季如春〔秋〕。此外其他各地四季都比较明显，尤以中纬更为明显。气候四季的划分，照顾了各地区的差异，为农业服务较天文四季更符合实际。候月份1234563月7.88.69.610.711.612.55月19.620.421.322.222.823.59月25.925.123.922.821.720.811月14.813.812.310.79.68.5表四:候平均温度表〔单位：℃〕依据气温划分四季，候平均温度低于10℃为冬季，高于22℃为年夏季，介于10℃至22℃之间的为春季和秋季。由表4可以看出，武汉的季节可以划分为明确的春夏秋冬四季，且夏冬两季持续时间比春秋两季长。春季3月16日开场，持续时间约为60天；夏季5月16日开场，持续时间约为133天；秋季9月26开场，持续时间约为61天，冬季11月26开场，持续时间约为112天。夏冬两季各持续约4个月，春秋各持续约2个月，可以看出，夏冬两季持续时间比春秋两季长。3.3．积温和农业指标温度积温是指某一时段内逐日平均气温积累之和。它是研究作物生长、发育对热量的要求和评价热量资源的一种指标。单位为℃，研究温度对作物生长、发育的影响，既要考虑到温度的强度，又要注意到温度的作用时间。农业指标温度：是指能指示农作物生长发育、田间作业的温度。农业气象中通常使用的有活动积温和有效积温两种。①活动积温〔Y〕：高于生长下限温度〔B〕的日平均温度〔ti〕为活动温度，如日平均气温≥0℃的活动积温和日平均气温≥10℃的活动温度等。活动温度那么是指作物在某时期内活动温度的总和。即： 〔ti≥B〕当ti小于生长下限温度时，ti=0，某种作物完成某一生长发育阶段或完成全部生长发育过程，所需的积温为一相对固定值。②有效积温〔A〕：平均温度〔ti〕与生长下限温度〔B〕之差。而有效积温是指作物在某时期内有效温度之和。即：〔ti≥B〕查资料得，在武汉，作物生长期的起始和中止日期分别约为2月10日和12月24日，持续时间为317天。所以武汉适宜作物生长。积温作为表征地区热量的标尺，常作为气候区划和农业气候区划的热量指标，以衡量该地区的热量条件能满足何种作物生长发育的需要。积温对农业生产的重要意义在于：积温是作物与品种特性的重要指标之一；利用作物发育速度与温度的相关关系，可以用积温作为预报作物的发育期，收获期，病虫害发生时期预报等的重要依据；积温是热量资源的主要标志之一，可以根据积温的多少分析热量资源，确定作物是否成熟，并预计能否高产优质等。由气温年变化曲线图可得：〔1〕≥10℃的积温起止日期、持续日数从气温年变化曲线图可知，初始日为3月16日，终止日为11月20日，持续日数为250天；〔2〕≥5℃作物生长期的起止日期、持续日数从气温年变化曲线图可知，初始日为2月10日，终止日为12月20日，持续日数为315天。农业常用界限温度及其意义(参照课本)：0℃—土壤冻结和解冻；农事活动开场或终止。冬小麦秋季停顿生长和春季开场生长〔有人采用3℃〕，冷季牧草开场生长。0℃以上持续日数为农耕期。5℃—早春作物播种；喜凉作物开场或停顿生长，多数树木开场萌动。冷季牧草积极生长。5℃以上持续日期称为生长期或生长季。10℃—春季喜温作物开场播种与生长，喜凉作物开场迅速生长。15℃—喜温作物积极生长，春季棉花、花生等进入播种期，可开场采摘茶叶。稳定通过15℃的终日为小麦适宜播种的日期；水稻此时已停顿灌浆；热带作物将停顿生长。20℃—水稻安全抽穗、开花的指标，热带作物正常生长。降水4.1．降水的年变化降水量是指从天空降落到地面上的降水,没有经过蒸发、渗透和流失而在水平面上积聚的深度。月份123456月平均降水量〔mm〕29.0455.0698.92138.57170.62213.95月份789101112月平均降水量〔mm〕297.4991.7376.4963.1345.8528.55表五：武汉逐月平均降水量〔1991—2000年〕从图五可以看出，武汉地区降水的基本趋势是从一月份到六月份逐渐递增，六月份以后逐步下降，降水主要集中在夏季，而秋冬两季降水量较少，所以武汉既有可能出现旱灾也有可能出现涝灾。武汉属季风气候区，夏季，在太平洋副热带高气压和印度低压控制下，东南季风盛行，带来大量降水。6月大雨带在江淮地区徘徊，形成“梅雨〞气候，造成武汉6月降水大量增加，极大地缓解了炎热气候，为农作物生长创造了良好条件。但每年梅雨季节“入梅〞、“出梅〞的日期早晚不同，会增加旱涝灾害的发生，对农业生产造成不利影响。4.2降水的季节分布345678910111212年总量平均降水量〔mm〕136.04201.0561.8247.55446.46平均季总量408.11603.15185.47142.651339.38各季占百分比30．47%45．03%13．85%10．65%100%表6：武汉降水的季节分配〔1991—2000〕由表六可以看出，总体上武汉降水季节分配不均，降水量主要集中在春夏两季，占全年的72.3%，而秋冬两季降水量较少。故武汉出现旱灾和出现涝灾的概率比较大4.3．降水变率降水相对变率D：一段时间内的降水距平与多年平均降水量的百分比。或月份123456月降水变率〔％〕46.0353.4837.6641.1232.9342.45月份789101112月降水变率〔％〕60.9865.7565.0261.8764.8368.12表七：1991-2000月降水变率各月平均相对变率计算方法：由表七可知武汉最大降水变率为九月份，最小降水变率为五月份。从图中可以看出武汉降水不稳定。由上图可以看出武汉地区各月的平均相对变率D均大于25%，相对变率平均值为53.4%，武汉最大降水变率为八月份，最小降水变率为五月份。因此，武汉每年降水量的变动较大，容易发生旱涝灾害，对农业生产带来严重损害。4.4．枯燥度枯燥度是指一地一定时段内的水面可能蒸发量与同期降水量的比值。反映了某地、某时段水分的收入和支出状况。枯燥度是表征气候枯燥程度的指数。因此，它比仅仅使用降水量或蒸发量反映一地水分的干湿状况更加确切。K=W0/R其中：W0为一定时段内的水面可能蒸发量，R为同期降水量。W0约为大于10度的活动积温的0.16倍。枯燥度划分为：K＜1.0湿润 1.0≤K＜1.5半湿润1.5≤K＜4.0半干旱 4.0≤K干旱通过计算，武汉地区的枯燥度K=0.60，所以武汉地区的气候属于湿润气候。五．农业气候生产潜力农业气候生产潜力是以气候条件来估算的农业生产潜力，即在当地光、热、水等气候资源条件下，假设作物品种、群体构造、土壤肥力和栽培技术都处于最适宜状态时，单位面积可能到达的最高产量。1.光合生产潜力计算方法：f(Q)=3.75×10-9∑Q(kg/m2〕=3.75×10-5∑Q(kg/ha〕其中∑Q为投射到单位面积上总辐射量2.光温生产潜力其计算方法是：y(Q,t)=f(Q)·g(t)其中，g(t)为温度订正系数，详见课本3.气候生产潜力其计算方法是：p(Q,t,W)=f(Q)·g(t)·h(W)由于武汉地区水分不是限制因子，所以h(W)取1，气候生产潜力数值上等于光温生产潜力。月份光合生产潜力光温生产潜力气候生产潜力4月13965.0004072.1944072.194