农业气象总复习解读.docx
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农业气象总复习解读
农业气象总复习（2010、5）绪论一．农业气象学的研究对象：
农业气象学是研究农业生产中所有气象问题及其解决途径的一门科学。
二．农业生产与气象学之间的关系.：
1、气象要素作为自然资源为农业生产直接或间接的提供它们所需要的能量与物质
2、农业生物的生命过程必然要受到气象条件的有利与不利的影响
3、通过气象条件对外界其他因子的作用，从而综合影响农业生产
4、气象条件中光、热、水、气等因子的不同组合对农业生产会有不同的影响第一章、大气1）、大气的结构，垂直分层，组成，
一、大气的组成：
干洁空气+水汽+固体杂质+液体微粒=大气
大气中各成分的作用
大气组成
主要作用
干洁空气
主要成分
N2
生物体的基本成分
O2
维持生物活动的必要物质
次要成分
CO2
植物光合作用的原料；对地面保温
O3
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；通过水相变化改变气温
固质、液微
成云致雨的必要条件
、大气的结构：
垂直分为五层，对流层，平流层，中间层，暖层，散逸层。
（2）、对流层的特征、厚度，气温直减率的概率。
一、对流层：
1、定义：
为云、雾、雨、雪发生的主要层次，是气象学研究的重点层次，但不足大气厚度的1％，平均厚度
为十几km。
2、三大特征：
①气温随Z升高而降低，气温直减率γ=-dT/dz
2气象要素水平分布不均匀③对流运动强
3、厚度：
一般来说，对流层厚度从赤道向两极减小，分布特点为：
a.低纬度：
17～18km；b.中纬度：
10～12km；c.高纬度：
8～9km。
二、气温直减率
1、概念：
描述大气温度在垂直方向的变化，常采用垂直温度梯度的概念，并规定温度随高度的升高而降低为正值。
故常简称为气温直减率。
2、指的是周围大气温度的变化，是变量。
（局地变化）
（3）、主要气象要素的概念和单位，温度、气压的概念个单位。
表示湿度概念的水汽压与饱和水汽压、饱和差、相对湿度、露点温度的概念
1．温度：
表示空气冷热程度的物理量。
单位：
（1）摄氏温标（℃）
（2）绝对温标（oK）（3）华氏温标（℉）
2．气压：
任一高度的气压就是在这个高度上单位面积所承受的大气柱重量：
P=Mg/A=Mg
单位：
百帕（hpa）或毫巴（mb）、mmHg、大气压
1百帕=3/4mmHg;1个大气压=1013.3hpa
3．湿度：
表示空气潮湿程度或水汽含量多少的物理量。
a．水汽压e：
大气中水汽所具有的压强。
单位同气压，mb、mmHg
b．饱和水汽压E：
在一定温度下，单位体积的空气所能容纳的最大水汽压强。
c．相对湿度：
e与E要在同温下的比值才是f。
f反应了空气距离饱和的程度。
d．饱和差d：
d=E–e在温度相同时，E与e的差值。
d也反应了空气距离饱和的程度。
e．露点温度Td：
空气中水汽含量不变，气压一定时，降低温度，使空气饱和，达到饱和时的温度就叫Td。
第二章
（1）、辐射定义，辐射差额。
黑体概念。
1、辐射：
自然界所有物体都以电磁波的形式时刻不停地向外放射能量，这种放射形式称为辐射，放射的能量称为辐射能，又称辐射。
2、辐射差额（R）：
在一定时段内，物体吸收的辐射能量与放出的辐射能量的差值。
3、黑体：
能全部吸收所有波长的辐射的物体我们称之为黑体：
吸收率a≡1
（2）、太阳常数，直接辐射与散射辐射及总辐射的概念及影响因素，大气对太阳辐射的削弱有哪些形式？
1．太阳常数I0：
在日地平均距离时，大气上界在垂直于太阳光线的单位面积上单位时间内所接受的太阳辐射能量。
I0=1.95卡/cm·分=1367W/m
2．直接辐射Q：
太阳以平行光的形式直接照射到地面。
3．散射辐射q：
太阳经过散射后到达地面的太阳辐射。
4．总辐射：
直接辐射和散射辐射之和。
（1）影响直接辐射Q大小的因子：
1）太阳高度角h与大气透明度。
所以h小，Q小；h大，Q大。
大气透明度好，Q到达地面多。
2）Q的时空分布规律：
取决于h的大小。
时间分布：
年变化：
冬季h小，Q小；夏季h大，Q大。
日变化：
晨昏Q小，正午Q大。
空间分布：
低纬度Q大，中、高纬度Q小。
（2）影响散射辐射大小q的因子是Q：
Q增大，q增大。
所以一年内夏季q最强，一天内正午q最强。
（3）影响总辐射大小（Q+q）的因子：
主要取决于太阳高度角h。
（1）日变化：
中午12点达到最大，晨昏最小。
（2）年变化：
夏季强冬季弱。
（3）空间变化：
纬度愈低，总辐射愈大。
5．大气对太阳辐射的削弱有哪些形式？
1、吸收作用：
大气吸收后变为自身能量。
2、散射作用：
电磁波在非均一性介质中传播时发生散射。
散射只改变能量方向，不改变能量形式。
3、反射作用：
主要是大气中的云层和大颗粒的杂质能将太阳辐射反射回宇宙空间。
云的反射作用显著，平均反射率为50～55％。
大气对太阳辐射减弱:
反射＞散射＞吸收
（3）、地面有效辐射，辐射差额（地面辐射差额、大气辐射差额、地气系统辐射差额，其正负范围，热量传递的方向。
各辐射差额的公式）影响辐射差额的因子，大气逆辐射，大气窗的概念。
地—气系统辐射差额的空间分布是大气环流与洋流产生的原因。
1．地面有效辐射（F0）：
地面辐射与地面吸收的大气逆辐射的差值。
F0=Eg-δEa
Eg：
地面辐射，δ：
地面吸收系数，Ea：
大气逆辐射
2、辐射差额R：
在一定时段内，物体吸收的辐射能量与放出的辐射能量的差值。
3、地面辐射差额Rg：
地面吸收的太阳总辐射与地面有效辐射的差额。
Rg=（Q+q）（1-α）-F0α：
地面对太阳辐射的反射率（Q+q）（1-α）：
收入部分F0：
支出部分
4．地气系统的辐射差额：
Rs
1、定义：
Rs=（Q+q）（1-α）+qa-F∞
2、随纬度分布：
Rs在35°N～35°S之间为正值5．大气的辐射差额Ra：
大气辐射能量的收入和支出之间的差值。
Ra=Rs-Rg=qa-F∞+F0=（qa+F0）-F∞
6．热量传递的方向：
全球来讲，热量是从较低纬度地区向较高纬度地区输送，从下垫面向大气输送。
7．影响辐射差额的因子：
8、.影响地面有效辐射的因素
（1）温度：
地温高时，地面辐射增强，F0增大；气温高时，大气逆辐射增强，F0减小。
（2）水汽、CO2：
大气中水汽、CO2含量增加时大气逆辐射增强，F0减小，地面降温慢。
（3）风：
风会促进空气的对流和乱流运动。
使F0增加。
（4）下垫面的粗糙程度：
越粗糙，F0越大。
（5）海拔高度：
随海拔的增加，F0减小。
8.大气逆辐射：
以长波辐射的形式向地面传输的能量就是大气逆辐射。
9．大气窗：
大气在8~12um吸收率很小，几乎全部透过，透射率接近1，这一波段称为“大气天窗”。
10．地—气系统辐射差额是产生大气环流（空气运动）和洋流（水流运动）的根本原因，并使全球辐射的热能和温度常年保持近于平衡状态。
（4）、光周期现象及其在农业上的应用、短日性植物、长日性植物、光补偿点及光饱和点、光能利用率的概念及其提高途径。
1、光周期现象：
在不同地区和不同季节里，白天光照和夜晚黑暗的交替与它们的持续时间对植物的开花有很大影响的现象称为光周期现象。
2、光照长度在农业上的应用：
（1）引种：
纬度和海拔高度相近的地区相互引种时，由于光、温条件大致相同，一般生育期变化小，引种易获成功。
应选择感光性弱及相应的早、晚熟品种。
（2）育种：
在杂交育种时，若父、母本花期不遇，可以采用人工光照处理，人为延长或缩短光照长度，促使花期相遇。
（3）其他：
利用日照的影响来控制发育期出现的迟早，可防御或躲过农业气象灾害。
利用日照长度来促进营养器官生长而提高产量。
3．根据植物对光周期的不同反应，可分为短日性植物、长日性植物与中日（中间）性植物（长、短光照条件下均能正常开花。
如早稻、黄瓜、番茄、四季豆）
4．光补偿点：
相同条件下，光补偿点越低的植物，光能效率越高。
5.光饱和点：
相同条件下，光饱和点越高的植物，光能效率越高。
6．光能利用率：
（1）概念：
单位面积作物收获物中所包含的能量与该单位面积上的光合有效辐射能量的比值。
Ep=H·W/QPAR×100％
Ep：
光能利用率
H：
单位干物质所放出的热量（卡/g）
W：
单位面积上作物收获物的干物重（g/m2）
QPAR：
作物全生育期单位面积上的光合有效辐射量（cal/m2）
（2）提高光能利用率的途径：
1）培育高光效的作物品种，要求作物具有高光合能力、低呼吸消耗；
2）采取合理的栽培措施，适当密植，提高绿叶面积系数；
3）改善水、肥、热、气等外界条件，使之利于作物光合产物的积累运输；
4）充分利用生长季，延长光合作用时间，采取间套复种，以增加复种指数；
5）通过育种和先进栽培技术措施提高经济系数；
6）适当采取人工调节措施，控制作物开花、衰老等。
第三章
§1空气非绝热变化的几种方式，干绝热直减率与湿绝热直减率，其相对大小，判断大气静力稳定度的方法（根据三种直减率的相对大小判断，从图中也可判断），层结曲线、状态曲线的概念，大气稳定度的概念，几种大气层结稳定度的类型。
气温日变化与年变化中的几个概念（日较差、年较差），影响因素及其变化规律；两种逆温的定义及形成过程。
一气温的非绝热变化：
1．概念：
和外界有热量交换而引起的空气内能变化称为非绝热变化。
2．六种方式：
传导、辐射、对流、湍流、平流、蒸发与凝结
二气温的绝热变化：
由于外力作用，使气块体积膨胀或压缩引起内能的变化
1、绝热过程：
在气象学中，任何一个气块，在和外界没有热量交换而状态发生了变化的过程。
（1）干绝热过程：
空气在绝热过程中没有水相的变化。
（2）湿绝热过程：
饱和湿空气块垂直运动的过程。
2、干绝热直减率和湿绝热直减率：
（1）干绝热直减率γd：
干空气块或未饱和湿空气块，在垂直升降运动中，每升高或降低单位距离引起的温度变化值。
γd=-（dTi/dz）d，γd=0.985℃/100m≈1℃/100m
气温直减率γ=-dt/dz和γd完全不同
（2）湿绝热直减率γm：
饱和湿空气块每上升或下降100m时，气温的变化值。
γm=-（dTi/dz）m
湿绝热直减率永远小于干绝热直减率：
γm<γd
三、大气静力稳定度1．大气稳定度：
（1）概念：
表示受外力作用后的气团，在当时的大气层中是否安于原来的层次，是否易于发生垂直运动，是否易于发生对流的程度。
（2）判别大气稳定度的基本方法：
根据三种直减率的相对大小判断
1γ<γd：
当时的大气层对于该气团而言是稳定的大气；
2γ=γd：
当时的大气层对于该气团而言是中性的大气；
3γ>γd：
当时的大气层对于该气团而言是不稳定的大气大气稳定度的三种情况：
（1）空气团受力移动后，逐渐减速，并有返回原来高度的趋势，我们就称这时的气层，对于该气团而言，是稳定的气层。
（2）空气团受力移动后，逐渐加速，并有远离原来高度的趋势，我们就称这时的气层，对于该气团而言，是不稳定的气层。
（3）如果空气团在外力作用下，既不加速，也不减速，则这时的气层，对于该气团而言，是中性气层。
四、层结曲线与状态曲线
（1）层结曲线：
表示周围大气温度垂直变化的曲线，也叫γ线。
（2）状态曲线：
表示气块温度随高度变化的曲线，也叫γd（γm）线。
（3）湿绝热线永远位于干绝热线的右方
（4）大气稳定度的判定：
用层结曲线与状态曲线的相对位置来判定
五、综合结论：
（判断大气稳定度的综合方法：
1γ越大，大气越不稳定，γ越小，大气越稳定，如γ很小，以致γ=0（上、下等温），或γ<0（逆温），则大气非常稳定，以致成为对流发展的障碍。
2当γ<γm时，实际γ<γm<γd时，对于任何气块，大气恒稳定，故称此时大气为绝对稳定状态。
当γ>γd时，实际γ>γd>γm时，对于任何气块，大气总是处于不稳定状态，故称此时大气为绝对不稳定状态。
3当γd>γ>γm时，对于饱和空气块来说，γ>γm，大气是不稳定的，对于干空气和未饱和湿空气块来说，γ<γd，大气是稳定的，大气中的这种情况称为条件不稳定状态。
几种大气层结稳定度的类型：
（1）不稳定大气：
γd（γm）<γ
（2）中性大气：
γd（γm）=γ（3）稳定大气：
γ<γd（γm）
六、气温随时间的变化
（一）气温的周期性变化：
“午热晨凉、冬寒夏暑”，是地球自转与公转造成的自然现象，形成气温日变化与年变化规律。
气温日较差：
是一天中气温最高值与最低值之差。
气温年较差：
一年中最高月平均气温与最低月平均气温之差，称为气温年较差。
1、气温的日变化：
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
气温日变化的特点。
气温日较差（一天中，为何一天中，为何气温日较差（气温日较差（气温日较差（
ΔT日）的概念。
Tmax不出现在太阳辐射最强的正午（Tmin不出现在半夜，而在日出前？
ΔT日）与纬度的关系？
ΔT日）与季节的关系？
ΔT日）与地面性质的关系？
12时），而出现在大约14时？
（8）气温日较差（ΔT日）与天气状况的关系？
2、气温的年变化：
（1）气温年较差（ΔT年）的定义？
（2）气温年变化的特点？
（3）年较差（ΔT年）与纬度的关系？
（4）年较差（ΔT年）与海陆分布的关系？
（二）气温的非周期性变化：
大气运动的影响造成了气温的非周期性变化
七、气温的垂直分布：
（一）对流层中气温分布的总的情况：
1、气温随高度升高而降低
2、对流层中气温直减率：
γ=0.65℃/100m
3、受地面增温和冷却的影响，下层的γ随地面性质、季节、昼夜、天气条件的变化很大，可以γ＞γd，也可
以γ＜0（逆温）
逆温：
在一定条件下，对流层中会出现气温随高度升高而增温的现象。
影响因素及其变化规律；
八、两种逆温的定义及形成过程。
1．逆温：
在一定条件下，对流层中会出现气温随高度升高而增温的现象。
2．逆温的形成过程：
（1）、造成逆温的条件：
地面辐射冷却，空气平流冷却
（2）、逆温对天气的影响：
阻碍空气垂直运动的发展3、各种逆温的形成过程：
（1）辐射逆温：
a.定义：
由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温，称为辐射逆温。
b.一般特点：
1晴朗无云或少云的夜间多出现。
②逆温自地面开始，并且自下而上消失，具有日变化。
3冬季夜长，逆温层较厚，消失也慢。
4低谷和盆地易于形成。
（2）平流逆温：
a.定义：
因空气的平流冷却而产生的逆温称为平流逆温。
b.形成过程：
暖空气平流到冷的地面或冷的水面上，发生接触冷却作用而产生逆温现象。
4.农业上对逆温的应用
（1）霜冻发生时,多有逆温层存在,采用熏烟的方法,预防霜冻效果好。
（2）夏季清晨，多存在逆温，喷（喷雾）农药，防治病虫害效果好。
（3）秋季，将要晾晒的农副产品，置于离地面2米以上，能避免地温过低受冻。
（4）果树嫁接时，嫁接部位处于逆温层的中上部，避开低温层，嫁接部位能够安全过冬。
§2、热容量、热导率、热扩散率，土壤温度垂直分布的类型及特点。
土壤温度对作物的影响
一、几个基本概念：
1、热容量C：
表示物体温度升高或降低1℃所需吸收或放出的热量。
用C表示，单位为J/℃。
（1）质量热容（单位质量物体）：
用Cm表示，单位为J/（kg·℃）
（2）定容热容（单位体积物体）：
用Cvs表示，单位为J/（m3·℃）C（水）＞C（土壤）＞C（空气）
2、热导率λ：
定义：
当温度垂直梯度为1℃/m时，单位时间通过单位水平截面积所传递的热量。
单位是J/（℃·m·s）。
λ（水）＞λ（土壤）＞λ（空气）
土壤的热导率大，热量容易传入深层或从深层得到热量，因而表层土壤温度变化小。
3、热扩散率K：
表示了在一定的热量得失情况下，土壤温度变化的快慢程度。
K=λ/Cvs单位：
m2/s土壤热导率越大、土壤定容热容越小，则土壤热扩散率越大，土壤对热量传导越快。
土壤表面不易出现极端温度，越有利于作物的生长。
二、土壤温度的垂直分布及特点：
1、日射型：
土壤温度随深度增加而降低，一般出现在白天和夏季；
2、辐射型：
土壤温度随深度增加而增加，一般出现在夜间和冬季；
3、过渡型：
土壤上、下层温度的垂直分布分别具有日射型和辐射型的特征，一般出现于昼与夜或冬与夏的过渡时期。
三、土温与农业生产的关系土温影响种子的发芽与出苗；植物根系的生长；植物块根、块茎的形成；植物对水分、养分的吸收；昆虫的生育、繁殖和移动。
§3、积温的概念（有效积温、活动积温），温周期现象。
一、积温：
①活动积温：
假设作物发育的下限温度为B，凡是大于或等于B的日平均气温均为活动温度，作物在某发育期内
各日活动温度的总和为活动积温。
2有效积温：
活动温度减去下限温度B后的温度差为有效温度。
作物发育期内各日有效温度的总和即为有效积温。
（3）温周期现象：
在自然条件下，不论作物处在生长、开花还是结实期间，都要求一定的昼夜温差，即温周期现象。
第四章
、饱和水汽压与蒸发面温度、性质、性状之间的关系
一）E和t的关系：
（马格努斯公式）
E－饱和水汽压，E。
＝6.11hpa（气温为0℃时纯水面的饱和水汽压值），t－实际气温（℃），α、β－经验系
数（水面α＝7.5，β＝237；冰面α＝9.5，β＝265.5）
2、E随t的升高而增大，并且温度越高，升高相同温度E增大的就显著。
为什么暴雨发生在雨季？
（二）E和蒸发面的性质：
在t相同的前提下讨论1、冰面和过冷却水面：
E冰＜E过冷E冰＜e实＜E过冷
冰晶效应：
在同一块云中，冰晶与过冷却水滴共存，若此时：
E冰＜e实＜E过冷，则：
过冷却水滴：
e实＜E过冷，未饱和，进行蒸发过程；冰晶：
E冰＜e实，过饱和，进行凝华过程；结果是过冷却水滴越来越小，冰晶越来越大，这就是冰晶效应。
2、溶液面的E：
（1）E溶液＜E纯水
（2）推论：
E浓大＜E浓小
E浓大＜e＜E浓小
（三）E和蒸发面的形状：
E凸面＞E平面＞E凹面在云中，大小水滴共存又相距很近时，且E大水滴＜e实＜E小水滴，则大水滴表面进行凝
结，变得越来越大，小水滴表面进行蒸发，变得越来越小。
二、湿度随时间的变化：
（一）水汽压随时间的变化：
1、日变化：
（1）双周期型：
大陆上湍流强的季节（夏季）
出现规律：
两高——日出后9～10点；晚上21～22点。
两低——日出前以及午后湍流强时。
（2）单周期型：
海上、沿海地区及大陆湍流弱的季节。
出现规律：
高——午后、低——清晨2、年变化：
高：
7、8月份，蒸发强，夏季、低：
1、2月份，蒸发弱，冬季。
（二）相对湿度：
f=e/E*100%
1、日变化：
一高（清晨）；一低（午后）。
与气温日变化相反。
2、年变化：
一高（冬季）；一低（夏季）。
与气温年变化相反。
2．空气中水汽达到饱和的两种途径；产生云、雾的冷却过程，各种云的形成过程（积状云、层状云、波状云）。
各种云对降水的影响。
人工降雨的方法及原理。
一、空气中水汽达到饱和的两种途径：
1增加空气中的水汽，使e>E；②降低温度，使饱和水汽压降低，从而使e>E。
也可是两者综合作用的结果。
二、产生云、雾的冷却过程1．a、雾形成条件：
①近地面空气中水汽充沛，②有使水汽发生凝结的冷却过程，③有凝结核存在。
b、云的形成：
空气作上升运动时，气块绝热冷却而降温，当空气温度降低到露点以下时，且有水汽的不断补充，就会产生大量凝结物并聚集而形成云。
c．云的划分：
根据云底高度划分：
分为高、中、低云根据云上升运动的特点把云分为：
积状云、层状云、波状云。
2．云和雾的相同与不同：
相同：
①成份相同：
②形成条件也一样：
不同：
①出现高度不同：
②冷却过程不同：
各种云的形成过程（积状云、层状云、波状云）。
（1）积状云的形成：
“直冲蓝天”
（1）淡积云Cuhum，
（2）浓积云Cucong，（3）积雨云Cb
（2）层状云的形成：
整层暖湿而稳定的空气沿锋面有规则的缓慢的爬升而成，又称为“锋面云系”。
“铺天盖地”
（1）卷云Ci，
（2）卷层云Cs，（3）高层云As，（4）雨层云Ns
（3）波状云的形成：
“此起彼伏”。
其上升速度仅次于积状云。
形成条件：
空气的波状运动。
（1）卷积云Cc，
（2）高积云Ac，（3）层积云Sc，（4）层云St上升速度：
积状云>波状云>层状云
4．各种云对降水的影响：
积状云：
阵性降水；层状云：
连续性降水；波状云：
间歇性降水。
5．人工降雨原理及方法
（1）基本原理：
有云的基础上，创造使降雨形成的凝结（华）过程和冲并增长过程。
（2）人工降雨的方法：
（1）暖云：
①撒盐粉（NaCl）②直接在空中喷洒大水滴
（2）冷云：
①撒干冰（固体CO2）②撒碘化银（AgI）
§3、作物的蒸腾、蒸散，大气降水（性质、强度、季节分配）对作物的影响。
一、蒸腾：
1．定义：
植物体内水分通过植物叶面气孔以气态的形式向大气输送的过程。
2．作用：
植物蒸腾的主要作用是输送养分、调节植物体温、维持植物体形。
3．影响蒸腾的因子：
1、根系分布越密越深，蒸腾越强；2、根毛吸水力越强，蒸腾越强；
3、气孔越多，开度越大，蒸腾越强。
二、蒸散：
作物蒸腾+农田表面蒸发=蒸散1．定义：
即作物实际的需水量，其影响因素包括了水面蒸发、土壤水蒸发及蒸腾三种影响因素之和。
2．影响蒸腾的因子：
所有因素中，温度对蒸发的影响占主导地位
三、大气降水（性质、强度、季节分配）对作物的影响：
1．定义：
固态或液态的水汽凝结物从云中降落到地面，这种现象叫降水。
降水形态：
雨、雪、雹、霰。
.降水形式：
有阵性、间歇性和连续性。
降水量：
在没有渗透的情况下，在水平面上形成的.降水厚度，以“mm”为单位。
降水强度：
单位时间内的降水量。
单位：
mm/小时，mm/分钟
降水变率、降水保证率
2.降水季节分配对作物的影响：
一年中，降水分配均匀时，能保证作物正常生长，当年内降水分配不均时，则可能产生干旱和水涝。
降水后效应：
雨季的降水含蓄于土壤中，供旱季作物生长用的现象。
农谚“麦收隔年墒”。
（1）春季：
我国广大地区，尤其是北方春雨少、强度小、年际降水变率大，加之气温回升快、风速大，给农业生产带来不利影响。
（2）夏季：
我国南北地区先后都进入雨季，一般都能满足作物生长发育的需要。
（3）秋季：
秋季因为春播和夏播作物都进入了生长后期，对水分需求量逐渐减少，
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