农业气象学实习报告

摘要：农业气象学是研究农业生产与气象条件之间相互关系及其规律的科学,其研究的目的在于围绕农业的发展与现代化，不断认识和解决生产中的气象问题，提出促进农业生产的最优气象条件和措施。太阳辐射、温度、水分、空气等气象因子既作为农业环境条件之一，影响农业生产；又为生物有机体的生长发育提供所必需的物质和能量，并通过影响自然环境中的其他因子间接地作用于农业。通过测定地温、气温和太阳辐射等气象要素，并处理和分析其数据，可以有效地指导人们的生产生活实践，特别是对农业生产，人们可以充分利用有利的天气条件来获取更高的生产力，以及有效地防止某些气象灾害的发生。关键词：农业气象学；气象要素；农业生产；生产力；气象灾害目录1刖言1.1实习的目的意义1.2实习的主要内容1.3实习场所与时间安排2小气候观测场的布设2.1气温观测场的布设2.2地温观测场的布设2.3太阳辐射场的布设3结果计算与数据整理3.1空气湿度数据的查算3.2地温随时间的变化数值3.3太阳辐射量的计算3.4日照时间的确定4结果与分析4.1气温的日变化分析4.2地温的日变化分析4.3地温的垂直变化分析（以9:00,14:00,19:00为准）4.4空气湿度的日变化分析4.5气温与空气湿度相关性分析4.6太阳辐射与日照的日变化分析4.7太阳总辐射与气温、地温相关性分析5结论6实习小结参考文献1前言气象学是研究大气中各种物理性质、物理现象、物理过程的学科。气象学的任务是研究和掌握大气的变化规律，并且根据所掌握的大气变化规律，预测大气的变化和发展过程,使人们在生产实践中能充分利用气象和气候资源，克服不利的气象和气候条件。气象学与人类各种活动有着密切的关系，因而逐步形成和发展了许多应用气象学分支。如农业气象学，工业气象学，建筑气象学，医疗气象学,生物气象学，森林气象学，军事气象学，航空气象学和海洋气象学等等。天气是一个地方某一瞬间大气状态和大气现象的综合。气候则是一个地方多年间发生的天气状态，它既包括平均状态，也包括极端状态。农业生产必须以一定的气候条件作为物质基础，没有适宜的气候环境就不可能存在生产过程，也就根本谈不上农业的发展问题。农业生产对气候环境具有依赖性，同时，农业特别是现代化农业对气候环境的利用和改造作用也不可低估，并且这种影响越来越明显进一步认识和了解小气候，野外实习就是一种最佳的方法。通过野外实习能跟好地理解理论，让理论不断丰富和发展。1.1实习的目的意义（1） 学会布设小气候观测场；（2） 会用相关仪器测定相应气象指标，如太阳辐射、气温、地温；（3） 掌握空气湿度的测定和查算方法；（4） 计算日辐射总量和太阳直接辐射通量密度；（5）会处理观测数据并能分析结果。1.2实习的主要内容地温、气温观测，辐射观测，空气湿度数据查算，太阳辐射量计算，以及相关数据的整理与分析。1.3实习场所与时间安排实习场所：工学楼背后公路旁校园空地及气象学实验室时间安排：6月25日-6月26日7：00-20:00及6月27上午2小气候观测场的布设2.1气温观测场的布设首先选定一块较为平整的地，将置温度计的架子放于上面，然后在架上的小瓶子里装满水，依次将最高、最低、干球、湿球温度计置于架子上，注：湿球温度计应将感应头的纱布置于装水的小瓶子里。并让各温度计的感应头均朝向东，其中最低温度计先应向东倾斜至浮标不再移动。最高温度计可以轻轻甩一下。2.2地温观测场的布设地温观测温度计共有六支，其中四支（包括5cm、10cm、15cm、20cm）要埋于土里，另外两支（最高和地面）置于疏松地表。在选定区域挖下一定深度，分别将20cm、15cm、10cm、5cm的温度计埋于土中，注意：要使感应头朝正北，且感应头处的转折下端应水平，各支温度计土层埋于红色刻度线。再在另一附近区域将表层土挖疏松，把最高和地面温度计置于上面，且感应头朝东。最高温度计可以轻轻甩一下。2.3太阳辐射场的布设将太阳直接辐射表、天空辐射表和辐射电流表分别取出，在指定区域将其连接好，正接线柱与正接，负接线柱接于“2”上，将其合理摆设以便观测即可。3结果计算与数据整理3.1空气湿度数据的查算空气湿度可以由干球、湿球温度表的值来查算而得，现将6月25日和6月26日两日的气温观测值及湿度查算值用下表依次表示：

y项一 .时间、目最高最低干球湿球气压eUtd ew d7:0015.013.513.012.180413.59014.115.01.58:0017.513.217.114.180414.17212.119.55.49:0022.513.022.619.480420.47417.827.47.010:0023.513.023.218.280317.36015.228.111.311:0026.913.026.820.880420.35817.834.814.512:0029.413.028.420.680418.84916.638.719.913:0029.813.028.021.280420.45417.837.817.414:0029.813.027.220.580419.45417.036.116.715:0029.813.025.519.880419.15816.832.613.516:0029.813.027.921.380420.75518.137.616.917:0029.813.027.820.880419.65217.237.618.018:0029.813.025.019.580318.85916.531.712.919:0029.813.023.618.780318.36316.129.110.820:0029.813.021.917.680217.26615.226.39.1表26月26日整点温度表和气压表值及湿度查算值\项曰时目间、、最高最低干球湿球气压eUtdewd7:0016.716.516.714.880415.68213.619.03.48:0017.916.017.915.580416.07814.020.54.59:0020.016.020.117.080417.37415.223.56.210:0024.616.024.219.080418.56116.330.211.711:0024.616.023.118.280417.66215.528.310.712:0027.416.023.918.380417.15815.029.712.613:0027.416.022.818.480418.26616.027.79.514:0027.416.024.819.480418.76016.531.312.615:0027.716.027.220.680419.65417.236.116.516:0028.216.025.419.180417.75515.632.414.717:0028.216.026.620.080418.85416.534.816.018:0028.216.025.219.280418.05615.932.014.019:0028.216.023.618.880218.56316.329.110.620:0028.216.022.617.480216.25914.227.411.2表1表示6月25日气温的相应指标最高、最低、干球和湿球温度计随时间变化的值，以及气压值和湿度的相应指标水汽压e、相对湿度U、露点温度td、饱和水气压ew、饱和差d。表2表示6月26日的相应指标。3.2地温随时间的变化数值地温随时间的变化如下表所示:表3为6月25日地温随时间的变化，表4为6月26日地温随时间的变化。时间y七地面最高0cm5cm10cm15cm20cm7:0015.515.015.116.517.019.98:0016.015.817.118.518.020.39:0020.620.616.617.318.620.310:0026.621.718.217.919.020.411:0029.330.520.918.519.320.412:0035.538.024.119.619.620.413:0038.334.526.020.920.120.514:0038.332.026.522.020.620.515:0038.329.024.822.421.220.816:0038.334.625.022.721.621.217:0038.331.625.522.821.821.218:0038.327.825.023.222.021.419:0038.325.223.822.022.121.520:0038.322.623.022.722.221.6表46月26日地温随时间的变化单位:°C项曰时间y.地面最高0cm5cm10cm15cm20cm7:0017.017.016.016.015.619.28:0018.218.516.016.017.019.59:0020.520.616.316.718.019.510:0027.827.517.817.418.519.811:0027.825.419.518.318.819.812:0032.528.020.519.019.320.013:0032.525.021.219.819.520.014:0032.626.621.620.419.720.315:0032.531.622.321.020.320.416:0034.030.223.521.420.320.517:0034.033.024.022.021.020.518:0034.028.024.622.621.420.819:0034.024.324.122.821.520.920:0034.022.923.522.821.720.93.3太阳辐射量的计算太阳辐射观测的相关值及辐射的计算值可用下表表示。表56月25日太阳总辐射观测值及辐射量计算值••项曰时间"•目N01Ni••项曰时间"•目N01NiN028:00 20.20 25.50 26.10 25.90 20.80 20.50 25.83 5.33 13.64 72.759:0020.1030.8031.2031.4021.0020.5531.1310.5813.64144.3610:0020.3036.2036.2036.3020.7020.5036.2315.7313.64214.6011:0020.3033.0033.1033.2020.9020.6033.1012.5013.64170.5012:0020.2035.5035.9035.0021.0020.6035.4714.8713.64202.7813:0020.5027.5027.9028.2020.8020.6527.877.2213.6498.4414:0020.5027.5028.0027.9021.0020.7527.807.0513.6496.1615:0020.2022.8022.8022.8020.2020.2022.802.6013.6435.4616:0020.5029.5028.0028.5020.5020.5028.678.1713.64111.3917:0020.2026.3025.9025.9020.1020.1526.035.8813.6480.2518:0019.5021.3021.4021.7019.6019.5521.471.9213.6426.1419:0019.5020.2020.2020.2019.5019.5020.200.7013.649.55由cos30=-tgqtg6（其中甲=25°,0=23.4°）求得30,查表即可得知6月25日和6月26日的日出时间均为真太阳时5:12，即北京时间6:23；日落时间均为真太阳时18:48，即北京时间19:59。根据日出日落时间和表5相关数据即可求得6月25日的太阳辐射日总量为：77657。表66月25日太阳漫射辐射观测值及辐射量计算值\项LN01Ni N2N3 N02N0-NNaSd时间^目8:0020.8022.0021.9021.9020.9020.8521.931.0813.6414.789:0021.0022.5022.7022.8020.7020.8522.671.8213.6424.7810:0020.7023.9023.9023.8020.4020.5523.873.3213.6445.2411:0020.9023.1023.1023.2020.5020.7023.132.4313.6433.1912:0021.0023.9023.8023.9020.8020.9023.872.9713.6440.4713:0020.8024.2024.1024.0020.8020.8024.103.3013.6445.0114:0021.0022.5022.8022.8021.2021.1022.701.6013.6421.8215:0020.2021.8021.8021.8020.2020.2021.801.6013.6421.8216:0020.5022.8022.8022.8020.8020.6522.802.1513.6429.3317:0020.1021.1021.2021.1020.1020.1021.131.0313.6414.0918:0019.6021.2021.2021.2019.8019.7021.201.5013.6420.4619:0019.5020.0020.0020.0019.5019.5020.000.5013.646.82表76月25日太阳直接辐射观测值及辐射量计算值卜项曰时间、U.N01NiN2N3N02N0-NNaS’8:0020.2050.2050.8050.5020.8020.5050.5030.007.84235.209:0020.1050.5050.9051.1021.0020.5550.8330.287.84237.4210:0020.2053.0053.1053.2020.8020.5053.1032.607.84255.5811:0020.3044.2044.5044.7020.8020.5544.4723.927.84187.5112:0020.8043.5043.8043.1020.8020.8043.4722.677.84177.7113:0020.7024.2024.0023.9020.5020.6024.033.437.8426.92

14:0015:0016:00 20.80 35.80 35.90 35.90 20.50 20.65 35.87 15.22 7.84 119.3017:00 19.70 31.20 31.10 31.20 19.30 19.50 31.17 11.67 7.84 91.4718:0019:00表86月25日太阳直接辐射通量密度计算值项曰时卜目S'3sinqsin6cosqcos6cos3sin(h)sb8:00235.20780.170.170.3480.579:00237.42630.170.380.55129.4910:00255.58780.170.170.3487.0811:00187.51630.170.380.55102.2612:00177.71780.170.170.3460.5513:0026.92620.170.390.5615.0314:00720.170.260.4215:00870.170.040.2116:00119.30730.170.240.4149.0217:0091.47870.170.040.2119.3318:0019:00表5、表6、表7、分别表示6月25日太阳总辐射、漫射辐射和直接辐射观测数据及相应的辐射量计算值。表8为6月25日太阳直接辐射通量密度计算值。注：表7和表8中空白处为当时云层较厚，故未测得其数值。表96月26日太阳总辐射观测值及辐射量计算值时l间项目N01Nin2N3N02N0-NNaSt8:0020.9023.0023.0023.0020.9020.9023.002.1013.6428.649:0019.8029.0029.0028.0020.0019.9028.678.7713.64119.5810:0019.8038.2038.3037.0019.9019.8537.8317.9813.64245.2911:0019.8025.5025.6025.7019.8019.8025.605.8013.6479.1112:0019.5024.5024.8024.8019.8019.6524.705.0513.6468.8813:0019.5021.1021.2021.2019.9019.7021.171.4713.6420.0114:0019.5024.1024.0024.2020.0019.7524.104.3513.6459.3315:0020.0028.0028.2028.2020.0020.0028.138.1313.64110.9416:0019.5025.2025.2025.2019.8019.6525.205.5513.6475.7017:0019.5025.1025.9025.9019.9019.7025.635.9313.6480.9318:0019.5023.0023.0023.0019.8019.6523.003.3513.6445.69同样根据日出日落时间和表9相关数据即可求得6月26日的太阳辐射日总量为：58207。表106月26日太阳漫射辐射观测值及辐射量计算值\项INOi NiN2 N3 NO2NO-NNaSd时L间*8:0020.9022.0022.0022.0020.9020.9022.001.1013.6415.009:0020.0024.2024.2024.0020.0020.0024.134.1313.6456.3810:0019.9024.2024.3024.3020.0019.9524.274.3213.6458.8811:0019.8023.0022.9022.8019.9019.8522.903.0513.6441.6012:0019.8023.8024.0024.0019.5019.6523.934.2813.6458.4213:0019.9020.9020.9020.9019.9019.9020.901.0013.6413.6414:0020.0022.2022.3022.1020.1020.0522.202.1513.6429.3315:0020.0026.0026.0026.0019.8019.9026.006.1013.6483.2016:0019.8022.2022.5022.5019.8019.8022.402.6013.6435.4617:0019.9023.9023.9023.9019.9019.9023.904.0013.6454.5618:0019.8021.2021.2021.2019.5019.6521.201.5513.6421.1419:0019.9020.1020.1020.2019.9019.9020.130.2313.643.18表10为6月26日太阳漫射辐射观测值及辐射量的计算值，因26日天气多云，云层厚，故未能测得今天的太阳直接辐射量。3.4日照时间的确定根据3.3太阳日出时间和日落时间可知6月25日和26日的日照时间均为13小时36分。4结果与分析4.1气温的日变化分析根据观测数据可用折线图来表示气温随时间的变化，如图1和图2所示。

由图可知，总体上两日四支温度计的变化趋势相同，最高温度计在凌晨7：00处于最低，之后逐渐上升，上升至一定时间，6月25日在13：00左右，且最高温度约为30°C，6月26日在17：00左右，最高温度约为28°C，由此可见，两日的差距较大，原因是25日天气晴朗，少云，温度增加得快，而26日天气则多云，云层较厚，特别是中午以前。最高温度计读数上升至最高后将不再增加，保持不变。干球温度计开始增加得快，到达一定值后，有所波动。湿球温度计变化趋势与干球相似。并且干球温度计的读数总是高于湿球温度计。最低温度25日低于26日。最低—干球j一湿球—最低—干球j一湿球—最高7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00图26月26日气温的日变化4.2地温的日变化分析地温随时间的变化同样可用折线图来表示，表3为6月25地温的日变化，表4为26日地温的日变化。由图3和图4可得知，总体上各曲线的变化趋势大体相同，6月25日0cm的温度计变化幅度较大，并出现两个峰值，在正午左右达到第一个峰值，而后下降，上升的原因是上午太阳升起后，地面吸热，地温升高，当达到最高后开始下降是由于地面散热高于吸热，相对来说地面处于放热，所以温度降低。而到13：00左右又开始上升，是因为此时地面仍吸热，而放热减弱，且吸热又高于放热，故温度又开始回升，傍晚时分日照减弱，地面散热大于吸热，因此温度又开始下降，一直下降到第二天凌晨太阳刚升起时达到最低值。26日0cm温度计则变化多端，是因为这天天气云较多，日照不稳定，因此波动较大。而其他几支温度计总体上都呈上升趋势，5cm处温度计在18：00左右有所下降，10cm,15cm,20cm的温度计上升后则没有下降，可能是因为与深层土壤散热慢，以及对土温的保纳作用。4.3地温的垂直变化分析（以9:00,14:00,19:00为准）地温的垂直变化可用直方图来表示，如下图所示，图5表示6月25日地温的垂直变化，图6表示6月26日地温的垂直变化。

T/r图56月T/r图56月25日地温的垂直变化直方图由以上两图可知，9：00时，14：00时，19：00时0cm的温度计均高于其他温度计读数，9：00时由5cm到20cm温度计读数逐渐升高，且变幅不大，随深度的增加温度增高，是因为深度越深散热越慢，前一天土壤吸收的热量散失得比浅层满，故上午时分浅层土温低于深层，而地表则受太阳光照影响明显，温度升得快，温度高于其他。这种地温的垂直变化属于早上过渡型。14：00时由0cm到20cm温度计读数呈下降趋势，原因是从上午到正午日照逐渐增强，各层土温均有上升趋势，并且表层温度升高的快，故由浅到深土温呈下降趋势。这种地温的垂直变化属于日射型。19：00时由0cm到20cm温度计读数也呈下降趋势，不过变幅小于14：00时，原因是正午以后太阳辐射减弱，地表温度散热大于吸热，开始降温，而深层土仍然处于吸热状态，故地温的垂直变化变幅减小。这种地温的垂直变化属于傍晚过渡型。图5与图6相比，14：00时到19：00时变化有所不同，从5cm土温看，25日呈下降趋势，而26日呈上升趋势，是因为25日天气较好，傍晚日照减弱，土温散热，必然下降，26日天气多云，云层厚，特别是上午和中午，而下午云少，太阳露面，故傍晚反而温度增加了。4.4空气湿度的日变化分析用折线图来表示空气湿度的日变化，空气湿度可用水汽压e、露点温度td、饱和水气压ew、饱和差d表示，其变化趋势如下图所示：图76图76月25日空气湿度的日变化7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00图7表示6月25日空气湿度的日变化，图8表示6月26日空气湿度的日变化。由两图可看出：水汽压e和露点温度td的走势基本一样，并且数据相差不大，波动也较小，变化不大，较为稳定，说明湿度变化不大。露点温度td和饱和差d的走势也基本相同，原因是空气的实际温度减去露点温度就表示饱和差，也因为这样饱和差的值总是小于露点温度。露点温度是指当空气中水汽含量不变，且气压一定时，使气温降低到达水汽饱和时的温度。由此可见，当上午太阳升起后，温度升高，而气压基本不变，要使水汽达饱和，必须降温，且随着温度的升高，需要降的温度越大，所以就出现了水汽压和饱和差升高的现象。正午后水汽压和饱和差又随着气温的下降而降低。6月26日15：00时以前水汽压和饱和差似乎一直呈上升的趋势是由于这天天气不太好，云层较多，特别是中午以前，所以到正午还未达到今天的最高气温，13：00以后云层开始有所减少，温度继续上升，所以水汽压和饱和差也继续升高。由两图比较可知6月25日的湿度大于26日。4.5气温与空气湿度相关性分析气温与湿度的相关性相比，可以干球温度表示气温，以露点温度td和饱和差d表示空气湿度，其相关性用折线图表示如下：图9表示6月25日气温与露点温度和饱和差的相关性比较，图10表示6月26日气温与露点温度和饱和差的相关性比较。由图可得知干球温度计的读数与饱和差的走势大体相同，随温度的升高，饱和差也增大，是因为饱和差可以用干球温度减去露点温度表示，而露点温度在一天中变化不大，故饱和差的变化趋势就随着干球温度的变化而变化。傍晚后日照减弱，温度降低，饱和差也随之减小，一直到第二天太阳升起前一刻

达最低值。露点温度在8：00到10：00变化稍微有点大，可能是由于早晨太阳刚升起，地面增温，地面水汽蒸发，空气中水汽变化快，水汽含量也有所变化，从而引起早晨露点温度的波动大于其他时刻。7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00图96月25日气温与露点温度和饱和差的比较4.6太阳辐射与日照的日变化分析太阳辐射与日照的日变化可用折线图来表示，如图11为6月25日太阳辐射量（包括直接辐射、总辐射和漫射辐射）与日照的变化，由于6月26日天气状况不佳，云较多，基本没有太阳直接辐射，故只作了25日辐射量与日照的变化折线图。图中横坐标表示日照时间，坐标的两端点分别表示日出时间（6：23）和日落时间（19：59），图中13：00到16：00和17：00以后，太阳直接辐射出现间断，原因是此段时间天空出现云，遮住了太阳，而没有直接辐射。由图中可以看出太阳漫射辐射的变化不大，波动小。上午太阳升起，日照逐渐增强，直接辐射量变大，而太阳总辐射量等于直接辐射量加上漫射辐射量，因漫射辐射变幅小，故总辐射量曲线的变化趋势与直接辐射量的变化趋势相似。10：00以后直接辐射量减小，可能与天空出现薄云有关。自然总辐射量也随之减小。中午以后，日照减弱，太阳直接辐射量减小，总辐射量也减小，太阳落山后即没有直接辐射，总辐射量等于漫射辐射量，辐射达到最小值。4.7太阳总辐射与气温、地温相关性分析太阳总辐射与气温、地温的关系也可以折线图来表示，下图中图12为6月25日太阳总辐射随气温的变化，图13表示6月25日太阳总辐射随地温的变化，图14为6月26日太阳总辐射随气温的变化，图15为6月26日太阳总辐射随地温的变化。

图12中纵坐标为太阳总辐射量，横坐标为干球温度计的读数，其起点到终点分别为7：00到20：00干球温度计的对应读数。由图可知太阳总辐射随空气温度的增加而增大日出后总辐射随温度升高到达10：00达第一个峰值，随后温度降低，总辐射也降低，达11:00时出现拐点，又随温度升高而增大，到12：00时出现第二个峰值，随后又降低。由此可见一般太阳总辐射总是与气温成正相关的。图13表示6月25日太阳总辐射随地温的变化，图中纵坐标为太阳总辐射量，横坐标为0cm处温度计的读数，其起点到终点分别为7：00到20：00地表温度

计的对应读数。由图可知，总体上太阳辐射随地面温度的升高而增大，除了11:00时这个点出现异常，此时温度为30.5°C，高于之前的温度，太阳总辐射值却降低了，而后一时刻即12：00时温度升高到38.0C，太阳总辐射也随之增大。此时可能是由于天空出现了云层，导致太阳总辐射量减少，而地面温度则仍然处于上升阶段，从而产生了地温升高太阳总辐射减小的情况。图146月26日太阳总辐射随气温的变化图146月26日太阳总辐射随