农业气象学课程教学大纲

农业气象学课程教学大纲一、基本概况课程名称：农业气象学(Agrometeorology)课程代码：131010194课程类别：专业基础课学时/学分：40/3（其中理论34学时，实验6学时）需预修课程：高等数学、普通物理学、植物生理学等适用专业：适用农学、植保、植病、植检、园艺、园林、蔬菜、果树、草业等的本科教学课程简介农业气象学是面向高等农业院校非农业气象专业本科生开设的专业基础课。课程主要分为气象要素、天气、气候、气象应用等四部分内容。气象要素部分的主要内容是：介绍有关大气的组成及垂直分层；辐射、温度、水分、气压和风等气象要素的基本概念、有关定律，分析各要素的时空变化规律及其与农业生产的关系。天气部分的主要内容包括：引起天气及灾害性天气的气团、锋及锋面、气旋、反气旋等的基本概念；不同天气系统对应的天气特点；天气图制作和天气预报简介；几种与农业关系密切的灾害性天气等。气候部分的主要内容是：气候概念；辐射、大气环流、下垫面及人类活动对气候形成的影响；全球气候变化及其对农业的可能影响与农业应对策略；中国气候特点及农业气候资源与潜力。气象应用部分的主要内容是：农业气象在作物、蔬菜、园林、果树、畜牧、渔业等方面的应用。本课程的重点是气象学的基础理论、基本原理及其与农业生产的关系。二、教学目标学生通过本课程的学习，在知识和能力等方面达到以下要求：1.理论、知识目标：农业气象学是农业，园艺，草业，植保等专业的一门专业基础课，通过课堂讲授，使学生掌握气象学和农业气象学的有关基础理论，了解和农业生产的关系。通过实验教学，学生亲自动手安装仪器、观测数据、分析气象要素的时空变化规律，进一步理解课堂讲授内容，学会气象观测及小气候观测的方法和技能。2.能力目标：培养学生分析和解决有关单元操作的能力及运用基础理论分析和解决实际问题的能力。3.达成目标：能够发现、辨析、质疑、评价农业气象学相关现象和问题，表达个人见解。能够综合运用所掌握的理论知识和技能，对农业气象学相关复杂问题进行综合分析和研究，并提出相应对策或解决方案，具有创新性思维。三、教学内容及教学要求绪论（讲课1学时；实验0学时）教学内容：1.气象学及气候学的研究范畴和本课程基本内容；2.气象学与气候学的几个基本概念；3.气象观测规范和全球监测网络；4.气象学在各领域的应用的简单介绍。教学要求：1.了解气象学及气候学的研究范畴和本课程基本内容；2.了解全球和中国气象观测规范和监测网络；3.掌握天气与气候等气象学中的几个基本概念；4.了解气象学在各领域的应用，农业气象学的应用前沿；5.思考本专业与气象学的结合交叉点。本章重点、难点：全通过对气象学在各领域的应用案例分析，激发学生学习热情和兴趣，启发同学寻找专业与本学科的结合点。第一章大气（讲课3学时；实验0学时）教学内容：1.大气的发展变化历程，现代大气污染物及其来源；2.大气组成及大气与农业生产的关系；3.大气的垂直分层指标——气温直减率的概念；4.大气垂直结构中各层的基本特点及其成因。教学要求：1.了解大气的发展变化历程；现代大气污染物及其来源；2.了解大气组成成分中对农业影响较大的几个因子及其在农业生产中的地位和作用；3.掌握大气垂直结构中各层的基本特点及成因；4.掌握气温直减率和逆温层的概率。本章重点、难点：重点：现代大气的组成；气溶胶的来源及其对生产生活的影响；大气的垂直分层和各层特点及其形成原因。难点：温室气体；臭氧空洞；气温直减率；逆温层形成的原因及其时空变化特点。第二章辐射（讲课6学时；实验1学时）教学内容：1.辐射、辐射通量密度、黑体、灰体和光合有效辐射等的基本概念和普朗克定律、斯第芬—波尔兹曼定律和维恩位移定律等基本定律；2.太阳高度角和日照时数的时空差异，太阳辐射及其在大气中的衰减过程、到达地面的太阳辐射的时空分布规律；3.太阳辐射及其与农业生产的关系；4.地球辐射特性和“地－气系统”中的辐射平衡。教学要求：1.了解不同物体的辐射特性；黑体与灰体的基本概念；2.掌握与辐射有关的几个基本概念和基本定律；3.掌握太阳辐射的光谱构成及其在大气中的衰减与不同下垫面对到达地面的太阳辐射的选择吸收和反射的差异；4.掌握光合有效辐射概念及提高光合利用率的农技措施；5.了解地球辐射和“地－气系统”中的辐射平衡。本章重点、难点：重点：太阳和地球辐射的特性及“地－气系统”的辐射平衡；到达地面的太阳辐射的时空分布规律及提高大田作物生产的光合利用率措施。难点：黑体的辐射分布定律；普朗克定律；地球辐射及发射率。第三章温度（讲课6学时；实验1学时）教学内容：1.空气的绝热变化与非绝热变化过程及气温的时空变化规律；2.大气层结及大气稳定度的判断；3.空气与外界的热量交换方式，地温与气温的关系；4.土温的时空变化规律及土壤温波方程；5.农业界限温度及积温对农业生产的影响；6.积温的种类及统计方法。教学要求：1.了解空气和土壤与外界的热量交换方式；2.掌握空气垂直绝热过程及大气稳定度的判断；3.了解气温和地温与农业生产的关系；4.掌握土壤的温波方程的具体应用；5.熟悉调控土壤温度的几种具体方法和措施；6.掌握气温和地温的时空变化规律；7.掌握活动积温和有效积温的计算方法和实践应用；8.了解农业生产光温水等多气象要素的综合作用。本章重点、难点：重点：空气与外界的热量交换方式及非绝热变化过程；气温和地温的时空变化规律；基点温度和积温及其对农业生产的影响。难点：气温直减率、干绝热直减率和湿绝热直减率与大气稳定度的关系；对流层的逆温现象及其成因和土壤的温波方程；气温和地温空间变化规律的异同；积温理论及其发展。第四章水分（讲课4学时；实验2学时）教学内容：1.描述空气湿度的几个物理量及其相互转换，空气湿度观测方法，湿度的时空分布规律；2.焚风形成过程的空气温湿度变化；3.影响蒸发和蒸腾的主要因子，如何有效调控植物水分蒸腾过程的阻抗；4.水汽凝结过程和凝结物，大气中云雾和地表物上露霜的形成条件，云的分类和观测记5.录表示方法；6.水分和农业生产的关系；提高水分利用率的途径和技术措施。教学要求：1.了解地球水分大循环和小循环的过程；2.了解蒸发蒸腾和水汽凝结现象及其影响因子；3.熟悉描述空气湿度的几个物理量及其观测计算方法；4.掌握空气湿度的时空变化规律、蒸腾及蒸散的计算方法；5.了解水分与农业生产的关系；6.掌握提高水分利用率的几种主要途径和调控措施；7.掌握焚风形成过程中空气温湿度的变化、云的分类及其国际代码。本章重点、难点：重点：空气实际水压和饱和水汽压的计算方法；空气湿度的表示、观测和查算方法；植物水分蒸腾过程及蒸腾速率的推导和蒸散计算；地表物上和大气中的几种主要的水汽凝结物及比较。难点：空气湿度的时空分布规律；云的描述、观测和国际代码；降水量和蒸发量的时空差异及其与作物布局的关系；水与农业生产的关系，作物需水临界期和关键期比较。第五章气压和风（讲课4学时；实验2学时）教学内容：1.气压和压高公式；2.气压的时空变化规律；3.气压的基本型式和天气图的绘制；4.分析作用于空气质点上的力，绘制气压场和流场的关系图；5.空气的水平运动；6.大气环流和局地环流及其对气候的影响。教学要求：1.了解气压与天气的关系，空气的辐合和辐散；2.了解气压带和风带；3.了解风与农业生产的关系；4.熟悉压高公式的简单运算、熟悉等高面和等压面天气图的绘制步骤和方法；5.掌握气压的概念、气压的时空变化规律和气压场几种基本类型；6.掌握风压定律和摩擦层与自由大气中空气运动的基本规律；7.了解大气环流和大气活动中心及其对气候的影响。本章重点、难点：重点：压场的基本形式，气压系统的垂直结构；空气的水平运动，风压定律；三圈环流及地面上的主要风带，气压带；季风环流，地方性环流。难点：自由大气中地转风和梯度风；摩擦层中的风；气压系统的空间结构；地面天气图和高空等压面天气图的对应关系；季风和海陆风的成因及影响范围。第六章天气和灾害性天气（讲课4学时；实验0学时）教学内容：1.气团的形成与变性；2.锋及锋面天气特点；3.气旋，反气旋及其天气特点；4.西太平洋副热带高压（副高）的季节性活动与我国天气的密切关系；5.西风槽，东风波，切变线等天气系统；6.低温灾害（寒潮，霜冻，低温冷害，倒春寒）、旱涝灾、台风、冰雹等灾害性天气对农业；7.生产的影响及其防御；8.天气预报简介。教学要求：1.了解气团的概念、气团的性质和变性；2.了解锋面天气的特征、气旋和反气旋的天气特点；3.熟悉锋的类型，天气图上锋的绘制方法；4.掌握灾害性天气的分类方法和种类；5.掌握中国主要农业气象灾害的地区分布、危害及相应的防御措施。本章重点、难点：重点：影响中国的主要气团及其特性；锋及锋面天气特征；锋的类型及其对应的天气过程；副热带高压及中国主要灾害性天气和农业气象灾害。难点：暖面云系的演变；冷锋过境和暖锋过镜的天气变化过程；副热带高压内部、南侧和北侧的天气特征。第七章气候与农业气候（讲课6学时；实验0学时）教学内容：1.气候的概念；2.太阳辐射、大气环流、洋流、下垫面特性、人类活动等因子对气候形成与变化的作用3.和影响；4.气候带及主要气候型；5.气候的变迁；6.中国气候的基本特征；7.我国农业气候资源与气候生产潜力；8.农业气候相似理论及其在生物引种中的应用。教学要求：1.了解世界气候带和气候类型的划分方法；2.了解地球气候的变迁；3.熟悉形成气候的主要要素——太阳辐射、大气环流、洋流和下垫面性质对气候的影响；4.掌握中国气候的主要特征和农业气候资源分布特点；5.掌握农业气候相似理论及其在生物引种中的应用。本章重点、难点：重点：世界气候的形成、气候类型；中国气候基本特征及农业气候资源与气候生产潜力；气候变化对农业生产的可能影响及应对策略；农业气候相似距离的计算和相似程度的判别。难点：全球气候变化及其可能影响；农业气候生产潜力的计算方法。四、考核方式及成绩评定本课程的成绩将由平时成绩（考勤、作业及课堂测验）、实验成绩（参与情况+实验报告）和期末考试成绩三部分组成，其中平时成绩占35%、实验成绩占15%、考试成绩占50%；期末考试采用闭卷笔试。五、教材及参考书目教材：《农业气象学》修订版，段若溪、姜会飞编著，气象出版社，2013年，标准书号：ISBN978-7-5029-5756-8。