农业气象学重点

PAGEPAGE2绪论1.大气：围绕在地球周围的整个空气层叫做地球大气，简称大气气象：是大气各种物理·化学状态和现象的统称。2.气象要素：大气中所发生的各种物理过程和物理现象，常用各种定性的和定量的特征量来描述,这些特征量，称为气象要素。主要的气象要素有：辐射量、空气温度、空气湿度、大气压力、风、云、降水、蒸发、能见度和天气现象等3.气象学：是研究大气中所发生的各种物理过程和现象的本质及其变化规律的科学(大气物理学)某地短时间内由各种气象要素综合所决定的大气状态称天气。某地长时间的大气状况，包括正常年份和特殊年份出现的大气状况称气候。4.农业气象学的研究方法——资料的获取、处理和分析三个阶段(1)地理播种法(2)分期播种法(3)地理分期播种法(4)人工气候实验法(5)气候分析法、田间实验法、统计数学法、遥感法等第一章大气1.大气的组成：干洁大气（氮气[生物体的基本成分]，氧气[维持生物活动的必要物质]，氩气，二氧化碳[植物光合作用的原料；对地面保温]，臭氧[吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害]），水汽（成云致雨的必要条件；对地面保温），气溶胶粒子(成云致雨的必要条件)。2.平行观测：在进行作物生长发育状况和产量构成观测的同时，在同地进行主要气象要素、农田小气候要素，农业气象灾害等的观测，即所谓的平行观测3.气溶胶粒子：指大气中沉降速率极小、尺度在10-4μm到100μm之间的固态和液态微粒。是低层大气中的重要组成部分4.大气温室效应：由于大气中各种微粒和二氧化碳成分的存在，犹如温室覆盖的玻璃一样，阻挡了地面向外的辐射，增强了大气逆辐射，对地面有保温和增温作用5．阳伞效应：大气中微粒和二氧化碳的增加，犹如在阳光下撑了一把伞，减弱了到达地面的太阳辐射，对地面有降温作用6.温室气体:温室气体指的是大气中能吸收地面反射的太阳辐射，并重新发射辐射的一些气体,它们的作用是使地球表面变得更暖，类似于温室截留太阳辐射,并加热温室内空气的作用。水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)和臭氧(O3)是地球大气中主要的温室气体。7.云:云量观测包括总云量,低云量的观测。8.大气结构和垂直分层:对流层、平流层、中间层、热层、散逸层等5层（P17）9.垂直温度梯度：规定温度随高度的增加而降低为正值——气温直减率(γ)γ＝－△T/△Z△Z：两高度差；△T两高度气温差γ＞0，气温随高度升高而降低γ＜0，气温随高度升高而升高γ＝0，气温不随高度变化而变化影响因素：光解程度、大气成分、太阳和地球的辐射等10.对流层厚度变化：空间：低纬地区平均为17～18Km，在中纬地区平均10～12Km，在高纬地区平均为8～9Km。时间：一般夏季对流层厚度比冬季厚2Km以下大气层称为摩擦层；2m以下大气层称为贴地气层对流层特点：(1)集中了整个大气3/4的质量和几乎全部的水汽。大气中的各种天气现象如风、云、雨、雪等都发生在这一层里，对天气分析和预报具有重要意义(2)气温随着海拔高度的增高而降低(3)各种气象要素分布不平衡(4)对流层空气具有强烈得铅直方向上的对流运动和不规则的乱流运动11.平流层：自对流层顶到55Km高度。在平流层下层，即30～35km以下，温度随高度降低变化较小，气温趋于稳定，所以又称同温层。在30～35km以上，温度随高度升高而升高。其特点：①在平流层的下部，随着高度增加，气温最初保持不变，在25Km以上，气温随高度增加而显著升高；到55Km高度上可达－3℃②在平流层中空气的垂直运动明显减弱，主要是水平运动③在平流层中，水汽和尘埃含量极少。晴朗少云，大气透明度好，气流比较平稳，适于飞机飞行第二章辐射1.辐射通量(Φ)：单位时间内通过任一表面的辐射能，单位为瓦(W)或焦耳/秒(J/s)。可表示为：太阳的辐射通量为3.90×1026W2．辐射通量密度(F)：单位时间内通过单位面积的辐射能。其单位为瓦/米2(W/m2)3.光通量：单位时间内通过任意面积上的光能，流明（lm）。4.光通量密度、照度(光照强度A)：入射到单位面积上的光通量，单位为勒克斯(ＬX或Lm/m2)。5.普朗克第一定律：6.斯蒂芬一波尔兹曼定律：黑体的辐射强度(E)与其表面的绝对温度(T)的四次方成正比。即E=σT4，σ是斯蒂芬－波尔兹曼常数，等于5.67×10-8(W/m2.K4)；T为绝对温度K＝273.15＋t℃，7.基尔荷夫定律(选择吸收定律):该定律指出，在一定温度下，任何物体对于某一波长的放射能力与物体对该波长的吸收率的比值，只是温度和波长的函数，而与物体的其他性质无关。Eλ,T=eλ,T/aλ,Teλ,T表示物体对该波长的放射能力；aλ,T表示物体对该波长的吸收率；Eλ,T只是波长和温度的函数8.太阳辐射:太阳不停地以电磁波和粒子的形式放射出巨大的能量，由这种放射方式传递的能量称为太阳辐射能。太阳辐射在大气中的减弱（吸收，散射，反射）9.太阳常数：在大气上界，当日地位于平均距离(为1.496×108Km)时，垂直于太阳光线的单位面积上，在单时间内所获得的太阳辐射能量，称为太阳常数，以S0表示，其值约为1360W/m2或1382W/m2(我国采用)太阳常数的变化范围在1325~1457W/m2之间。10.太阳高度角(h)：太阳光线与地表水平面的夹角称为太阳高度角（0°~90°)。h愈小，等量的太阳辐射能光束所散布的面积就愈少，太阳高度角随时间、地点而不同表现为一天中早晨和傍晚最小，而正午大；一年中冬至最小，而夏至最大，夏季大，冬季小。同时受地理位置的影响。h=90°-φ+δ（φ观测点纬度；δ观测时间的太阳倾角，亦称赤纬，太阳直射点纬度）11.可照时数：当天空无云或无其它障碍物遮蔽时，太阳光可以照射地面的时间，称为可照时数。即日出到日落的时间(昼长)。以小时、分为单位。可从理论计算或查气象常用表得到可照时数=2ω/15°cosω=—tanφtanδ(ω在0°到180°之间)上式中φ为纬度；δ为赤纬；ω为时角。已知日出日没时ｈ=0，sinh=0，可得上式12.地面有效辐射是地面放射的辐射与地面吸收的大气逆辐射之差，其表达式为：E0=Ee—δEa13.光合有效辐射：能被植物吸收用于光合作用、色素合成、光周期现象和其他生理现象的太阳辐射波谱区，称生理辐射，又称光合有效辐射(380～710nm）14.植物的光周期现象：昼夜交替、光线变暗、及其时间长短对植物进入发育阶段（开花结果）的影响，称为光周期现象。15.光照度就是阳光在物体表面的照度。其大小主要取决于可见光的强弱,它包括直射光和散射光单位为lx16、提高光能利用率的途径：⑴改革耕作制度，提高复种指数。⑵采用合适的栽培技术，扩大田间绿叶面积，并维持较长的功能期。⑶选择高光效品种。⑷科学施肥，改善田间CO2供应⑸改造自然，使光、热、水资源配合最佳。⑹及时预测和防治病虫害及其他自然灾害。⑺是提高叶绿素的光合效能。17.维恩位移定律：λm=eq\f(C,T)(C=2897×103nm·K)，单位为nm第三章温度1.热量的传递方式：辐射传递、分子传导、流体热交换、潜热交换2.热容量：单位容积（质量）物体温度变化一度所需要吸收或放出的热量，称为容积热容量（比热容）。土壤潮湿，热容量大；干燥，土壤孔隙度大，热容量小。C=△Q/V或者m(T2-T1)Cv=ρ·Cm3.导热率λ：物体在单位厚度间、保持单位温差时，其相对的两个面在单位时间内通过单位面积的热流量。单位：J/(CM·s·℃)或者W/(cm·℃)。随土壤湿度增加而增加，有机质含量增多，导热率减小。4．单位容积的物质，通过热传导，由垂直方向获得或失去λ（焦耳）的热量时，温度升高或降低的数值称为导温率，也成热扩散率。单位m2/scm2/s土壤湿度较小时，湿度增大导温率增大；湿度超过一定值后，导温率与湿度的变化成反比。导温率越大，表面温度变化越小，而土壤内层变化越大。K＝λ/C显然，土壤热扩散率与导热率成正比，与容热量成反比。。。3.干空气或未饱和的湿空气(没有水汽凝结)与外界之间无热量交换时的状态变化过程，称为空气的干绝热过程。在大气静力条件下(即气块的气压时时都与周围大气的气压处于平衡)，干绝热升降引起的温度随高度的变化率(γd=-dT/dZ)，称为干绝热直减率。据计算，γd=0.98℃/hm，实际工作中取γd=1℃/hmT=T0－γd△Z4.空气饱和时(即在上升和下降时空气都维持饱和状态)，温度的绝热变化称为湿绝热变化。其温度变化率称为湿绝热直减率，用γm表示。因饱和空气上升时，温度随高度的变化是由两种作用引起：一种是由气压变化引起的，另一种是由水汽凝结时释放潜热引起的，当空气上升时，气压使温度降低，水汽凝结造成温度升高；反之则相反。这两种过程相互作用，使得有水汽凝结时，空气的升降所引起的温度变化幅度要比没有水汽凝结时小。因此，一般情况下，γm＜γd5.大气稳定度的判断：1.r愈大，大气愈不稳定;r愈小，大气愈稳定。2.当r<rm时，必然r<rd，不论空气是否达到饱和，大气总是处于稳定状态，因而称为绝对稳定；当r>rd时，必然r>rm，无论空气是否达到饱和，大气总是处于不稳定状态，因而称为绝对不稳定3.当rd>r>rm时，对于饱和空气来说，大气是处于不稳定状态的；对于未饱和空气来说，大气是处于稳定状态的。这种情况称为条件不稳定6.逆温：在低层大气中，通常气温是随高度的增加而降低的。但有时可能出现相反的情况，气温随高度的增加而升高，这种现象称为逆温，出现逆温现象的大气层称为逆温层。根据逆温层的形成原因，可将逆温层分为辐射逆温、平流逆温、下沉逆温、湍流逆温、锋面逆温等7.影响土温变化的因素：太阳高度角，土壤湿度，土壤颜色，土壤机械组成和有机质，地面覆盖物，地形和天气条件，云量。土壤温度的日变化和年变化随纬度的改变不一致。白天地表热量收支：R—P—B—LE=0晚上地表：—R+P+B+LE=0地面热量平衡方程：R=P+B+LE8.影响水温变化的因子9.温度的生物学意义:农业界限温度:0℃，越冬植物停止生长；5℃：喜凉植物开始生长，日平均气温5℃以上的持续时期被称为作物生长期；10℃：春季喜温植物开始播种，喜凉作物活跃生长，其他喜温植物停止生长，日平均气温10℃以上的持续期称为生长活跃期。常作为亚热带地区的农业界限温度；15℃：喜温作物已开始积极生长或停止积极生长的日期，秋季冬小麦播种下限，日平均气温高于15℃的持续时期，为喜温作物的活跃生长期；20℃：热带作物开始生长。10．温周期现象:生物适应温度的某种周期性变化，并通过遗传成为其生物学特性，这一现象称为温周期现象.11.积温学说：①在其他条件得到满足的前提下，温度因子对生物的发育起着主要作用；②生物发育要求一定的下限、上限温度；③完成某一阶段的发育需要一定的积温。温度对作物和变温动物生长发育的影响，包括温度强度和持续时间两个方面，积温就是衡量这两个方面的综合效应的一种农业气象指标。12.活动积温：作物(或昆虫)的某一生育期或全生育期中活动温度的总和，即活动积温.(包括下线温度)[大于有效积温]有效积温：作物(或昆虫)的某一生育期或全生育期中有效温度的总和，即有效积温.净效积温：生物在某一发育期或整个生育期中，净效温度的总和，为之净效积温.（最小）13.积温在农业生产上的应用：1.可作为鉴定一个地区热量的指标2.为作物的引种和新品种的推广提供了重要的依据3.积温可用于制作作物的播种期，开花期以及病虫害等发生发展期的预报4.负积温可用于作物低温冷害的指标5.>15℃与20℃的积温数值的大小，对于喜温作物与热带作物的开花和结实具有重要的意义6.积温可以表示作物的生长发育速度第四章空气中的水分1.露点温度(Td)：在空气中水汽含量不变，气压一定的条件下，当气温降低到空气中水汽达到饱和时的温度，称为露点温度，简称露点，以Td表示，其单位与温度相同。2.饱和差(d)：在一定的温度条件下，饱和水汽压(E)与此时空气的实际水汽压(e)之差，称为饱和差。以d表示，单位为百帕(hpa)或毫米汞柱高(mmHg)；其计算式为：d=E-ed>0未饱和状态；d=0饱和状态；d<0过饱和状态。饱和差大小表示空气中实际水汽含量距离饱和的程度。当温度升高时，饱和差(d)增大；温度降低时，饱和差减小.3.绝对湿度(a):单位容积的空气中所含水汽的质量，称为绝对湿度，以a表示。它实际上就是水汽密度,通常以1m3的空气中所含水汽的克数来表示，其单位为g/m3(或g/cm3)。4.农田总蒸发(蒸散)：指植物蒸腾和植被下土壤表面蒸发的总耗水量，即农田总蒸发量.5.蒸发蒸腾势：在充分供水的条件下，单位时间内的总蒸发量(即土面蒸发加上植物蒸腾)，称为蒸发蒸腾势(彭曼创立)。它标志着农田的最大耗水量.6.水汽凝结的条件:1.大气中的水汽含量必须达到过饱和状态(e>E)2.空气中必须有凝结核(或凝华核).7．露与霜：形成露和霜的天气条件：晴朗无风或微风的夜晚。凡是辐射能力强或热容量小、导热率小的物体表面，均有利于露或霜的形成。8.降水的种类：雨，雪，霰，雹。9.空气湿度对作物的影响：75%~80%最宜。水分临界期（花芽分化期）：作物对水分供应的最敏感时期。短则抗旱能力差。是影响作物蒸腾和作物吸水的重要因子之一。10.马格努斯公式：E=E0×10eq\f(at,b+t)eq\f(at,b+t)eq\f(3,4)第五章气压与风天气气候1.海拔高度的计算：△Z=Z2-Z1=18400(1+αtm)lgP1/P2P1海拔较低处α=1/273tm两地平均温度2.气压场的基本类型：低气压，低压槽，高气压，高压脊，鞍形气压场。3.怎样判断风向？自由大气受气压梯度力、地转偏向力和惯性离心力三个力作用。空气运动遵循风压定律：风速与水平气压梯度成正比，风向与等压线平行，在北半球，背风而立，高压在右，低压在左。南半球则相反。如北京附近等压线呈西南到东北走向，高气压在东南侧，低气压在西北侧，按风压定律就可以知道北京吹西南风。反过来，如知道北京吹西南风，则可以推知北京的东南侧一定是气压高，而西北侧一定是气压4.空气水平运动的主要形式：地转风，梯度风，摩擦风，地方性风（海陆风，山谷风，焚风，峡谷风）。5.影响我国的气压带和大气活动中心：阿留申低压，印度低压，太平洋副高，蒙古高压6.季风对我国气候的影响：冬季，陆地比海洋冷，大陆气压高于海洋，气压梯度力自大陆指向海洋，风从大陆吹向海洋；夏季则相反，陆地很快变暖，海洋相对较冷，气压陆地低于海洋，气压梯度力由海洋指向大陆，风从海洋吹向大陆。我国东临太平洋，南临印度洋，冬夏的海陆温差大，所以季风明显。7.影响空气湍流运动的因素：风速，地面粗糙度，大气稳定度。它们分别是通过动力作用和热力作用影响的。8.冷暖锋判断法:冷气团移动的箭头A指向锋面PM，而暖气团B则背离锋面，此为冷锋；反之为暖锋PN雨区在锋后(A侧)的为冷锋，雨区在锋前(C侧)的为暖锋冷锋锋面坡度比暖锋锋面坡度陡。。冷锋的冷气团移动箭头直指锋面，而暖锋冷气团移动箭头在锋面附近形成一个环流。冷锋的冷气团移动箭头直指锋面，而暖锋冷气团移动箭头在锋面附近形成一个环流9.气旋：气旋是指在同一高度上中心气压比周围低、占有三度