氣象學(xué)復(fù)習(xí)資料

1、第1章 大氣1、 大氣：由于地球引力的作用，地球的周圍聚集著一層深厚的空氣層，稱為地球大氣，簡稱大氣。2、 氣象： 大氣現(xiàn)象的統(tǒng)稱。其中除冷、熱、燥、濕、流動等現(xiàn)象，由溫度、濕度、風(fēng)等要素直接表現(xiàn)外，還可歸納為凝結(jié)現(xiàn)象、光學(xué)現(xiàn)象、電學(xué)現(xiàn)象、聲學(xué)現(xiàn)象等。3、 氣象學(xué)：研究大氣中發(fā)生的各種物理現(xiàn)象和物理過程的學(xué)科。4、 氣象要素：用來定性或定量的描述大氣物理現(xiàn)象和大氣狀態(tài)特征的物理量。5、 主要氣象要素：太陽輻射、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、氣壓、風(fēng)、云、降水等6、 氣溫:通常指地面氣象觀測場內(nèi)處于通風(fēng)防輻射條件下的百葉箱離地面1.5m出的干球溫度計讀數(shù)。7、 降水:是指從天空降落到地面的液態(tài)或

2、固態(tài)水 包括雨、雪、冰雹等(mm)。降水量表示降雨/雪的多少。8、 降水量的劃分:（雨量等級為24h的降水量mm）：日降水量0.1mm微雨0.19.9mm為小雨10.024.9mm中雨，25.049.9mm大雨50.099.9mm為暴雨，100.0199.9mm為大暴雨，200mm特大暴雨；日降水量2.4mm小雪，2.55.0mm中雪，5mm大雪。9、 風(fēng)指空氣的水平運動，是矢量（向量），有方向和速度。風(fēng)向指風(fēng)的來向，有16個方位的風(fēng)，農(nóng)業(yè)常用9個方位：東、南、西、北、東北、西北、東南、西南和靜風(fēng)10、 農(nóng)業(yè)氣象要素：與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)的氣象要素，包括：光、熱、水、氣11、 天氣：某一地區(qū)短時

3、段內(nèi)各種氣象要素的綜合反映。如：陰、晴、雨、雪、風(fēng)等。12、 天氣學(xué)：研究天氣及其演變規(guī)律，并預(yù)測預(yù)報未來天氣變化的學(xué)科。13、 氣候：一個地方多年間發(fā)生的天氣狀況，包括最常見的一般的天氣情況和特殊年份出現(xiàn)的極端天氣情況，即：平均狀態(tài)和極端狀態(tài)。14、 氣候?qū)W：研究氣候形成、分布和變化規(guī)律的學(xué)科。15、 臭氧（O3)來源：臭氧是氧分子在太陽紫外線的作用下分解為氧原子，然后又與氧分子結(jié)合而成。含量很小，占大氣的0.00006%。分布:臭氧在大氣中的分布極不均勻，近地面空氣層中臭氧含量很小，5km以上含量逐漸增多，4050km形成明顯臭氧層。作用:保護傘:臭氧吸收的中短波區(qū)紫外線，對地球生命有很大

4、的危害作用；而不吸收的長波區(qū)紫外線對生物有益，具有殺菌、促進人體鈣吸收、加快植物細(xì)胞壁和纖維素合成等作用。隨著“臭氧空洞”的出現(xiàn)及其在面積、深度和延伸時間三維結(jié)構(gòu)中的發(fā)展，地面紫外線增多，白內(nèi)障、皮膚癌患者也增多。溫室氣體：臭氧吸收太陽紫外線使臭氧層大氣增溫，向大氣、地球發(fā)射更多的長波輻射，對地球起保暖增溫作用，并影響大氣溫度鉛直結(jié)構(gòu)分布。大氣污染： 人類活動或自然過程使排放到大氣中的物質(zhì)的數(shù)量、濃度及持續(xù)時間超過了大氣環(huán)境的容量，直接或間接對人類生產(chǎn)生活產(chǎn)生不良影響。大氣在垂直方向上分為5層：對流層、平流層、中間層、熱成層和外層1、 對流層：對流層是大氣最底層，在低、中、高緯度地區(qū)平均厚度分

5、別為1718km、1012km、89km。主要特點：1)氣溫隨海拔高度的上升而降低：平均為 -0.65/100m;2）空氣具有強烈對流運動。3）氣象要素水平分布不均勻。4)集中了整個大氣質(zhì)量的3/4和幾乎全部的水汽。氣溫直減率: 描述大氣溫度在垂直方向的變化，常采用垂直溫度梯度概念，簡稱氣溫直減率，用表示，并規(guī)定：溫度隨高度的升高而降低為正值。=T/Z 數(shù)值正負(fù)的意義：0，表示氣溫隨高度升而降遞減層結(jié)大氣密度上大下小，下層空氣上升，上層空氣下沉，產(chǎn)生對流，屬于不穩(wěn)定層結(jié)，有利于污染物擴散；0，表示氣溫隨高度的升高而升高逆溫層結(jié)大氣密度上小下大，屬于穩(wěn)定層結(jié)，不利于污染物擴散。陰天和早晨易產(chǎn)生逆

6、溫。=0 表示氣溫隨高度的升高基本不變，屬于中性層結(jié)。多發(fā)生在風(fēng)速較大的陰天或多云天。第2章 輻射1、 地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn) 地球圍繞著地軸不停的自西向東運動。地球自轉(zhuǎn)周期為24小時。公轉(zhuǎn)地球在自轉(zhuǎn)的同時，還沿著一條橢圓形軌道自西向東繞太陽轉(zhuǎn)動。公轉(zhuǎn)周期為365天5時48分46秒近日點：地球距太陽最近的時候，1月3日 遠(yuǎn)日點：地球距太陽最遠(yuǎn)的時候，7月4日2、 晝夜和季節(jié)的形成1）晝夜的形成 地球在自轉(zhuǎn)過程中，總有半個球面面向著太陽，有半個球面背著太陽，分別稱為晝半球、夜半球，分別對應(yīng)著白天和黑夜。晝夜半球的分界線稱為晨昏線，晨昏線把各緯圈分為兩段弧，處于白天的叫晝弧，處于黑夜的叫夜弧。地球自

7、西向東自轉(zhuǎn)，夜半球自西向東跨過晨昏線，變?yōu)榘滋?，此時晨昏線又稱晨線；晝半球自西向東跨過晨昏線，變?yōu)楹谝?，晨昏線又稱作昏線太陽高度角（h）：太陽光線與地平面的夾角，范圍為0,90。正午太陽高度角一天內(nèi)最大。計算公式如下：sinh =sinsin+coscoscos15(t-12) h=90-+緯度 太陽赤緯 t地方時（正午為12，124h）赤緯（）：太陽直射點所在的地理緯度。太陽直射點在南北回歸線之間移動，赤緯變化范圍為-23.5，23.5，赤緯在北半球為正，南半球為負(fù)。夏至（6月22日）直射北回歸線， =23.5；冬至（12月22日）直射南回歸線，=-23.5 春、秋分太陽直射赤道，=0 。晝

8、夜長短變化特點：時間變化特征：對于同緯度地區(qū)來講，晝夜長短隨太陽直射點而變；正午太陽高度角越大晝長越長，太陽直射時正午太陽高度角最大為90；夏半年晝長大于夜長，冬半年夜長大于晝長，春秋分晝夜平分。空間（緯度）變化特征：北半球夏半年，北半球越往高緯去，白晝時間越長，北極出地區(qū)出現(xiàn)極晝現(xiàn)象，而在南半球，越往高緯去，白晝時間越短，南極地區(qū)出現(xiàn)極夜現(xiàn)象，夏至，太陽直射北回歸線時，極晝、極夜現(xiàn)象范圍最大，覆蓋北、南極圈；北半球冬半年，南北半球晝夜長短變化特點與夏半年完全相反；春、秋分，太陽直射赤道，全球晝夜等長。3、 四季的形成: 地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)時地軸始終和公轉(zhuǎn)軌道（黃道）平面保持66.5的傾角，所以

9、地球始終斜著自轉(zhuǎn),因而一年中太陽有時直射北半球有時直射南半球。對于我國各省而言：“長夏無冬，秋去春來”福建、兩廣、臺灣四省;“四季皆夏”海南省;“長冬無夏，春秋相連”黑龍江省; 四季交換明顯的是黃河、長江中下游地區(qū)4、二十四節(jié)氣: 古代人們把公轉(zhuǎn)軌道的一周等分為24等分，每一份為一個節(jié)氣，一個節(jié)氣15天；將每個節(jié)氣3等分，每一候為5天，共72候。春雨驚春清谷天，夏滿芒夏署相連。秋處露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。用候均溫劃分四季。候均溫穩(wěn)定通過10、22的時間劃分春夏秋冬四季。氣候帶劃分指標(biāo)：最熱月氣溫10為溫帶和寒帶分界線，最冷月氣溫18為熱帶和溫帶分界線。第2節(jié) 輻射的基本知識1、 輻射：自然

10、界中的一切物體,只要溫度在絕對溫度零度以上,都以電磁波的形式時刻不停地向外傳送熱量,這種傳送能量的方式稱為輻射。物體通過輻射所放出的能量，稱為輻射能，簡稱輻射。2、 (1).太陽輻射是短波輻射，地球輻射是長波輻射。（地球發(fā)射的0.1 3.0 m的短波輻射Ee） .太陽發(fā)出的長波輻射比地球的長波輻射少。作業(yè)1：求太陽和地球發(fā)射的輻射通量密度(W/m2）？已知：太陽半徑696105Km，T=6000K，1.0；地球平均半徑6.37103Km，T=288K，0.95。太陽： ET=T4 = 5.6710-8 （6 103）47.35 107 （W/m2）地球： ET=T4 = 0.95 5.6710

11、-8 28843.7 102 （W/m2）作業(yè)2.求太陽和地球一天（24小時）發(fā)射的輻射能量（KJ）？太陽一天發(fā)射輻射能： E=7.3510724360043.14（6.96 108）23.861028地球一天發(fā)射輻射能：E=3.710224360043.14（6.37106）21.63 1019 （KJ）作業(yè) 1：分別求算太陽和地球發(fā)射輻射的波長峰值？太陽發(fā)射輻射峰值max=0.48 m 短波地球發(fā)射輻射峰值max=10.06 m長波作業(yè)2：求人體發(fā)射輻射的波長峰值？T=305Kmax=2897/T 9.48m 遠(yuǎn)紅外（長波）第三節(jié) 太陽輻射太陽時刻不斷的向周圍空間放射出巨大的能量，太陽輻射

12、能，簡稱太陽輻射。3、 太陽輻射RS1、天文輻射穿過可視為透熱體的星際空間到達(dá)大氣上界的太陽輻射太陽常數(shù)（S0）：當(dāng)?shù)厍蛭挥谄骄嚯x時（約14960萬千米），在地球大氣上界投射的垂直于太陽光線的太陽輻射通量密度，平均為1367w/m2。2、 大氣對太陽削弱作用：吸收、散射、反射3、 （1）m大氣質(zhì)量(air-mass )太陽光通過大氣路徑的長度與大氣垂直厚度的比值稱為大氣質(zhì)量。當(dāng)太陽高度角的范圍為3090時，大氣質(zhì)量可近似表示為：m=1/sinh h為太陽高度角當(dāng)太陽高度角為90即太陽垂直投射到地面時的大氣質(zhì)量為1，稱為一個大氣質(zhì)量(2) a大氣透明系數(shù)(atmospheric transmi

13、ssion coefficient)太陽輻射透過一個大氣質(zhì)量后的輻射強度與透過總的輻射強度之比稱為大氣透明系數(shù)。即：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，大氣透明度是垂直到達(dá)地面的太陽輻射通量密度與太陽常數(shù)之比。a小于1，表明輻射通過大氣后的削弱程度。不同波長削弱程度不同，a僅表示對各種波長的平均削弱程度。大氣透明系數(shù)與大氣中的水汽、塵埃雜質(zhì)等有關(guān)。這些物質(zhì)越多，太陽被削弱的越強，大氣透明系數(shù)越小?？傊竭_(dá)地面的太陽可以概括為兩部分：直接輻射（Rsb）：以平行光形式到達(dá)地面 散射輻射（Rsd）：通過散射到達(dá)地面3、到達(dá)下墊面的太陽輻射：（直接輻射+散射輻射1）太陽直接輻射RSb：太陽直接輻射強度是單位時間內(nèi)，以平行

14、光的形式投射到單位面積地表水平面的太陽輻射。 m與RSb 是正比還是反比關(guān)系？ m越大，空氣質(zhì)量數(shù)越大，被空氣質(zhì)點吸收、反射、散射的太陽輻射量就越多，太陽輻射被削減得越多。2）天空散射輻射RSd：太陽輻射被大氣散射后，單位時間內(nèi)以散射光的形式到達(dá)單位面積地表水平面上的太陽輻射能。例：求廣州（=23.5N）夏至日正午a=0.9時的直接輻射和散射輻射。解：已知=23.5，=23.5，正午太陽高度h=90-+=90，m=1/sinh=1，a=0.9，Rsc=1382w/m2則：Rsb=Rscamsinh=1243.8w/m2 Rsd=0.5Rsc(1-am)sinh=69.1w/m2太陽總輻射：RS

15、 = RSb + RSd = 0.5 RSc ( 1 + am ) sinh第四節(jié) 地球輻射與輻射平衡一、 地球輻射又稱地球長波輻射（Length），它包括地面長波輻射和大氣長波輻射，記作RLu和Rld。RLu地面輻射：地面晝夜不停的向外放射能量。輻射波長范圍為380 m發(fā)射輻射量: RLu=T4 （為發(fā)射率，與物體本身性質(zhì)有關(guān)，可由實驗測定） 二、 RLd大氣輻射：大氣晝夜不停向外發(fā)射輻射，波長范圍為7120m，最大輻射波長為15 m。大氣輻射有一部分向上進入宇宙空間，有一部分向下到達(dá)地面，這一部分輻射因與地面輻射的方向相反，稱為大氣逆輻射。大氣輻射光譜:即物體能吸收什么樣的光，也能發(fā)射同樣

16、的光。 大氣對長波輻射的吸收非常強烈：大氣中水汽、液態(tài)水、二氧化碳和臭氧是長波輻射的主要吸收者，吸收均具有選擇性。CO2：13.516.5m有很強的吸收率（紅外測CO2儀），812 m幾乎不吸收，全部透過，這一波段稱為“大氣天窗”，而這一波段是地面輻射最強的波段，因此地面輻射的20%透過大氣進入宇宙。（紅外測溫儀）H2O：48 m及19 m以上強烈吸收3、 地面有效輻射:Rln地面發(fā)射的輻射（RLU）與地面吸收的大氣逆輻射（RLd）之差：通常，地面溫度高于大氣溫度，因此地面有效輻射為正值。只有當(dāng)近地面層出現(xiàn)很強的逆溫層或空氣濕度很大的情況下，近地面層大氣溫度才會高于地面溫度，地面有效輻射為負(fù)。

17、 夜間地面有效輻射的大小，可決定地溫的高低和地溫降低的快慢。有效輻射強，地面溫度降低得劇烈，容易出現(xiàn)露、霜或霧，在早春或晚秋能導(dǎo)致霜凍危害作物。1、地面輻射平衡 地面凈輻射Rn:地面由于吸收太陽輻射和大氣輻射而獲得熱量，同時又不斷向外發(fā)出輻射而失去熱量。單位時間、單位面積地面吸收和發(fā)射輻射能量的差叫地面凈輻射（net）。Rn = RS ( 1-)+ RLd RLu白天進多出少，夜間進少出多；夏季進多，冬季出多。3、 光合有效輻射（PAR） 太陽輻射中對植物光合作用有效的光譜成分稱為光合有效輻射。PAR是Photosynthetically Active Radiation 的英文縮寫。PAR的

18、波長范圍在0.40.7m,與可見光基本重合。二、光照時間與植物生長發(fā)育1、光照時間 1）可照時數(shù)：某地不受任何遮蔽時，每天從日出到日落太陽可能照射的時間長度。2）實照時數(shù):：太陽光實際照射的時間。即地面上用日照計實際測得的日照時數(shù)。 3）日照百分率：實照時數(shù)與可照時數(shù)的百分比，百分比越大，說明晴天越多。4）曙暮光：日出前或日落后一段時間，雖然太陽直射光不能直接投射到地面上，但地面仍能得到高空大氣的散射輻射，使晝夜的更替不是突然，分別稱為曙光和暮光，合稱為曙暮光。民用曙暮光是指太陽在地平線以下06的一段時間。5）光照時間是可照時數(shù)和曙暮光的總和。臨界光照長度”可以使植物通過光照階段而開花結(jié)實的光

19、照時間的臨界值。2） 對短日照植物來講：南種北引，由于北方生長季日照時間長，將使作物生育期延長，甚至不能開花結(jié)實，因此為了使其及時成熟，宜引用早熟品種或感光性較弱品種；北種南引，由于南方春夏生長季內(nèi)光照時間短，將縮短生長期，嚴(yán)重會影響營養(yǎng)體生長，降低作物產(chǎn)量，因此宜引用晚熟或感光性弱的品種。3） 對長日照植物來講：北種南引，由于光照時間縮短，將延遲發(fā)育和成熟，南種北引則相反。就實際情況看：長日照作物引種比短日照作物遇到的困難小。3、光能利用率：單位面積上，農(nóng)作物通過光合作用所產(chǎn)生的有機物中所含的能量與這塊土地所接收到的太陽能的百分比。即:M表示單位面積上農(nóng)作物產(chǎn)量干重，h為每克干物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的

20、熱量；(S+D)到達(dá)水平面上的總輻射日總量，(S+D)為全生育期太陽總輻射日總量總和。4、提高作物光能利用率1）限制光能利用率的自然因素主要有：A、作物生長初期覆蓋率??；B、作物群體內(nèi)光分布不合理；C、光能轉(zhuǎn)化率低；D、中、高緯度地區(qū)農(nóng)業(yè)受冬季低溫的限制E、不良的水分供應(yīng)與大氣條件使氣孔關(guān)閉，影響CO2的有效性和植物其它功能F、光合作用效率受到不良因素影響；G、作物營養(yǎng)物質(zhì)的缺乏H、自然災(zāi)害的影響。2、提高光能利用率的途徑1）改革種植制度：因地制宜的間復(fù)套種和合理的行向行距有利于提高作用覆蓋率，改善作物群體內(nèi)的光分布；2）改進栽培管理措施：適宜的水肥條件、合理施用化肥農(nóng)藥等、加強機械化以縮短農(nóng)

21、耗時間等；3）選育優(yōu)良品種：選育合理株型、葉型、較合適高度密度種植而不倒伏的品種；4）改造自然與充分利用地區(qū)的光能資源1、如果把0.48m 作為太陽黑體輻射的發(fā)射峰值，求太陽發(fā)射的輻射通量密度是多少W/m2 ？如把0.72m 作為太陽黑體輻射的平均波長，求太陽發(fā)射的光量子通量密度是多少Ei/(m2.s) ？2、某物體溫度為20，發(fā)射率為0.93，同時物體受到輻射通量密度為320w/m2的大氣長波輻照，用紅外測溫儀測此物體的溫度時，誤把它的發(fā)射率當(dāng)作1.0處理，問紅外測溫儀測得的此物溫度是多少？與此物實際溫度相比，是偏低還是偏高？3.提高大田作物光能利用率的途徑有哪些?(如何提高大田作物光能利用

22、率？）已知：max=0.48 m， 求： 輻射通量密度？ 解： 由max=2897/T得：T=2897/ max=2897/0.48=6035.42(K) E=T4=1 5.6710-8 6035.424=7.52 107 (W/m2) 已知=0.72 m 求：光量子通量密度解：一個光量子攜帶的能量e=hc/ =6.63 10-34 3 108/(0.72 10-6)=2.76 10-19(J)一個愛因斯坦值Ei=6.02 1023 2.76 10-19=1.66 105(J)光量子通量密度E/Ei=(7.52 107)/(1.66 105)=4.53 102 (Ei/(m2 .s)= 4.5

23、3 108 ( Ei/(m2 .s)已知：T實=20 , 實=0.93, RLd=320 (W/m2), 測1.0求： T測？，T=? 解： 物體實際發(fā)射的輻射通量密度E實 T4 =0.93 5.6710-8 (273+20)4=388.6 (W/m2)物體反射到達(dá)它表面的大氣長波輻射通量密度 E反 rRLd =(1-0.93) 320=22.4 (W/m2) 紅外測溫儀測得的輻射通量密度E測= E實+ E反=411 (W/m2) 由E測 測T測4 = 5.6710-8 T4=411 (W/m2)得T測291.8（K）291.8-27318.8 （） T=T測 T實18.8-20-1.2（ ）

24、答：紅外測溫儀測得物體溫度為18.8 ,比實際物體溫度低，低1.2 。第3章 溫度 第一節(jié) 熱力學(xué)基本知識一、基本概念和定律 1、溫度：是表征物體冷熱程度的一個宏觀物理量。從分子運動論的觀點來看，溫度是物體分子熱運動劇烈程度的標(biāo)志，是分子運動平均動能大小的反映。2、內(nèi)能：物體中所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和稱為物體的內(nèi)能。3、熱力學(xué)第一定律即能量守恒定律，在任何發(fā)生能量傳遞和能量轉(zhuǎn)換的熱力過程中，傳遞和轉(zhuǎn)換前后的能量總量保持恒定。4、熱力學(xué)第二定律在有限的空間和時間內(nèi)，一切和熱運動有關(guān)的物理、化學(xué)過程是不可逆的。熱量總是自動的從高溫物體向低溫物體傳遞，不可能自動的由低溫物體向高溫物體傳遞

25、，除非消耗功。不存在這樣一種循環(huán)過程，系統(tǒng)從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響。即效率問題。二、熱量的傳遞方式 1、輻射 :是通過電磁波的方式傳遞能量的過程，是熱量傳遞的基本方式之一。大氣主要依賴地面地面輻射而增熱，白天地面吸收的輻射大于發(fā)射的輻射，故地面被加熱增溫，夜間反之。 2、分子傳導(dǎo) :物質(zhì)分子運動時，分子間相互接觸而交換熱量的方式，稱為傳導(dǎo)。3、流體熱交換:流體可以通過相對位移而進行熱交換，空氣熱交換一般分為對流、平流和湍流3種。1）對流：空氣大規(guī)模的有規(guī)則的垂直運動稱為對流。對流是對流層中大氣熱轉(zhuǎn)移的重要方式之一。2）平流：大范圍地區(qū)空氣的水平運動稱為平流。3）湍

26、流：即空氣微團雜亂無章的運動，也稱亂流。4、相變潛熱轉(zhuǎn)移三、物體的熱特性: 物質(zhì)的熱特性主要有熱容量、導(dǎo)熱率和導(dǎo)溫率1、 熱容量：物體溫度升高或降低1所需吸收或放出的熱量，單位為J/。2、 質(zhì)量熱容量（Cm）：單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度變化1所需吸收或放出的熱量，單位為J/（kg）。3、 容積熱容量（Cv）：單位體積的物質(zhì)溫度變化1所需吸收或放出的熱量，單位為J/（m3）。質(zhì)量熱容量和容積熱容量的關(guān)系為： 熱容量越大的物體，得到熱量升溫和失去熱量降溫的速度慢，溫度變化越緩和；熱容量越小的物體溫度變化劇烈。潮濕緊密的土壤熱容量大，白天升溫和夜間降溫較緩和，干燥疏松的土壤情況則相反。4、 導(dǎo)熱率（）也稱熱

27、導(dǎo)率，指在單位厚度間，保持單位溫度差時，其相對的兩個面在單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量，單位是J/(ms)。 物體導(dǎo)熱率的大小表明了物體傳遞熱量的快慢，物體的導(dǎo)熱率越大，其表明溫度的變化越緩和；反之。土壤導(dǎo)熱率隨土壤空隙度的增加而減小，隨土壤濕度的增加而增加；當(dāng)其余條件相同時，導(dǎo)熱率大的土壤熱量容易傳入深層土壤或從深層得到熱量，因而表層土壤溫度變化小；土壤中導(dǎo)熱率固體水空氣；一般有機質(zhì)含量增多，導(dǎo)熱率變小。5、 導(dǎo)溫率：是表征物體增溫快慢的物理量，也稱熱擴散系數(shù)。指在一定的熱量得失情況下，物體溫度變化快慢的物理量。與導(dǎo)熱率成正比，與物體的容積熱容量成反比。物體的導(dǎo)溫率越大，說明熱量擴散能力越強，

28、各深度溫差消除越快，導(dǎo)溫率越小則反之。導(dǎo)溫率大的土壤，如濕潤的黏土，溫度變化幅度??；而導(dǎo)溫率小的土壤，如干燥的泥炭土，溫度變化幅度大。第2節(jié) 溫度1、 大氣溫度 ：氣溫是表示空氣冷暖程度的物理量，氣溫反應(yīng)空氣內(nèi)能大小的變化，當(dāng)空氣獲得熱量時，內(nèi)能增加，溫度升高；當(dāng)空氣失去熱量時，內(nèi)能減少，溫度降低。引起空氣內(nèi)能變化的原因有兩種：絕熱過程空氣與外界沒有熱量的交換，內(nèi)能變化是由于做功引起。非絕熱過程空氣與外界發(fā)生熱量交換1、空氣的絕熱變化在氣象學(xué)上，任一氣塊與外界之間無熱量交換時的狀態(tài)變化過程，叫做絕熱過程。當(dāng)升、降氣塊內(nèi)部既沒有發(fā)生水相變化，又沒有與外界發(fā)生熱量交換的過程，稱為干絕熱變化；過程發(fā)

29、生水相變化的，稱為濕絕熱變化。 氣塊絕熱上升單位距離時的溫度降低值，稱為絕熱垂直減溫率（絕熱直減率或絕熱垂直遞減率）。1）干絕熱直減率對干空氣(dry)和未飽和的濕空氣而言。干絕熱過程中，空氣塊每上升100m，溫度下降1。2）濕絕熱直減率(m) 飽和濕空氣絕熱上升時，因膨脹而引起的m 要比 d 小，m平均值一般為m =0.5/100m。 干絕熱直減率d、濕絕熱直減率m及氣溫垂直梯度含義是不同的。d和m是同一氣塊在升降過程中，氣塊本身的溫度變化率。是上升氣塊周圍大氣 層中溫度隨高度的變化率。大氣層結(jié)：大氣中溫度等氣象要素的垂直分布狀況。如果某氣層氣溫直減率0或者某氣團受到垂直方向的擾動后發(fā)生對流

30、運動。那么，在這種絕熱垂直運動過程中，可出現(xiàn)3種情況：第一：運動逐漸減弱，具有返回原路高度的趨勢大氣穩(wěn)定；第二：運動逐漸加速，具有遠(yuǎn)離原高度的趨勢大氣不穩(wěn)定；第三：空氣團被推到某一高度后，靜止在該位置中性 A）d絕對不穩(wěn)定B）m 絕對穩(wěn)定 C）=d干中濕不穩(wěn)D）=m 濕中干穩(wěn)E) m 平地凸地下墊面性質(zhì)：陸地海洋；天氣：晴天氣溫日較差陰天，無風(fēng)或微風(fēng)天氣大風(fēng)天氣。 B、氣溫的年變化：一年中月平均氣溫的最高值與最低值之差，稱為氣溫年較差。北半球來講，內(nèi)陸地區(qū)一年中月平均氣溫最高值出現(xiàn)在7月份，最低值出現(xiàn)在1月份；海洋地區(qū)一年中月平均氣溫最高值出現(xiàn)在8月份，最低值出現(xiàn)在2月份。 影響因素有：緯度：

31、隨緯度升高而增大。海洋的影響：距海越近，氣溫年較差越小地形：海拔越高氣溫年較差越小。二、土壤溫度 1、土壤溫度的變化特征 1） 垂直變化（空間變化）土壤溫度的垂直變化的三種類型：日射型：土溫隨深度增加而減小。一般出現(xiàn)在白天和夏季。土壤表面得到太陽輻射增熱，熱量由地表向下層傳導(dǎo)。輻射型：土溫隨深度增加而增加。一般出現(xiàn)在夜間和冬季。土壤表面輻射冷卻，熱量由土壤下層向表層傳導(dǎo)。過渡型：在晝夜轉(zhuǎn)換和季節(jié)交替時出現(xiàn)，由一種類型向另一種類型過渡。2）周期性變化（時間變化）到達(dá)地面的太陽輻射的周期性變化是產(chǎn)生土壤溫度周期性變化的主要原因。A、土壤溫度的日變化一天中，土壤溫度最高值出現(xiàn)在13時左右，最小值出現(xiàn)

32、在日出前。一天中土壤溫度的最高值和最低值之差稱為土壤溫度日較差，也稱日變幅。隨土壤深度增加，日變幅逐漸減小。影響因素有：緯度：隨緯度增加而減小土壤熱特性：導(dǎo)熱率、熱容量大的土壤日較差小土壤顏色；地形：凹地平地凸地 天氣：晴天陰。B、土壤溫度的年變化一年中，北半球土壤月平均溫度最高值出現(xiàn)在7月，最小值出現(xiàn)在1月。一年中土壤月平均溫度的最高值和最低值之差稱為土壤溫度年較差，也稱年變幅。隨土壤深度增加，年變幅逐漸減小。土壤溫度年較差隨緯度增高而增大。從土壤和空氣的溫度的年變化曲線和日變化曲線，都可看到兩個特點：1）隨離地表的距離向上或向下的增加，溫度變化振幅越小。2）隨離地表的距離向上或向下的增加，

33、最高最低溫度出現(xiàn)的時間越來越滯后 ？滯后現(xiàn)象主要是因為熱量的傳導(dǎo)、輸送需要有一定時間，所以每層達(dá)到最高或最低的時間也越滯后。一天中：水面溫度最高溫度出現(xiàn)在午后1516時，最低溫度出現(xiàn)在日出后23小時。日較差小于土壤。一年中：水面溫度最高溫度出現(xiàn)在8月，最低溫度出現(xiàn)在2月，晚于陸地極值出現(xiàn)時間約1個月，年較差較小。水溫日較差和年較差隨水層深度的增加而減小。第三節(jié) 溫度與農(nóng)業(yè) 一、主要溫度指標(biāo)1、基點溫度：溫度三基點：生長最低、最適、 最高溫度。2、農(nóng)業(yè)界限溫度 0C-農(nóng)事活動開始或終止，喜涼作物生長的起始溫度,小于為寒冷期。 0：對某地區(qū)（一般而言），廣義的生長期系指作物能生長的時期。5C：早春

34、作物播種，（ 5日數(shù)為喜涼作物生長期）10：喜溫作物開始生長、喜涼作物生長迅速；10日數(shù)為喜溫作物生長期。15：喜溫作物生殖生長下限、早稻移栽、熱帶作物生長。20：水稻分蘗及迅速生長；安全齊穗；玉米、高粱安全灌漿。二、溫周期現(xiàn)象：將植物對季節(jié)或晝夜溫度變化的反應(yīng)稱為溫周期現(xiàn)象。一般的春夏季植物生長速率呈白天較慢，而夜間生長較快的晝夜周期變化。因為白天溫度高，蒸發(fā)量大，光照強，抵制生長，晝夜變溫對植物生長有明顯的促進作用。當(dāng)溫度處于最低溫度和最適溫度之間時，日較差越大對植物的生長發(fā)育越有利。三、 積溫理論及其應(yīng)用 積溫是某一段時間內(nèi)逐日平均氣溫累積之和，它是衡量作物生長發(fā)育對熱量條件要求和評價熱

35、量資源的重要指標(biāo)。單位是d。 積溫種類（活動積溫：高于生長下限溫度的日平均氣溫的累積和有效積溫：有效溫度的總和。有效溫度為日平均氣溫減去生長下限溫度。）第4章 水分 第一節(jié) 地球上的水2、 表示空氣濕度的物理參量 表示空氣中水汽含量多少或潮濕程度的物理量稱為空氣濕度。大氣的濕度狀況是決定云、霧、降水等天氣現(xiàn)象的重要因素。1.水汽壓e：大氣中由水汽所產(chǎn)生的分壓力叫水汽壓，單位是hpa，在溫度一定條件下，單位體積空氣中所能容納的水汽數(shù)量是一定的。如果水汽含量已達(dá)到這個限量，空氣就成飽和狀態(tài)。此時的空氣稱為飽和空氣，飽和空氣的水汽壓稱為飽和水汽壓。飽和水汽壓es是溫度的函數(shù)飽和水汽壓除與溫度有關(guān)外，

36、還與蒸發(fā)面的狀態(tài)、蒸發(fā)面的形狀和溶液純度有關(guān)：在同溫度條件下：冰面平面凹液面；純水液面溶液面。2.絕對濕度 （a）單位體積空氣中所含水汽質(zhì)量，稱為絕對濕度，又稱為水汽密度，單位g/m3 3.相對濕度（RH） 空氣中實際水汽壓ea與此空氣溫度下的飽和水汽壓之百分比，可表示實際空氣距離飽和的程度。與溫度呈反比。4.飽和差（d） d= esea (pa)5.露點溫度（td）當(dāng)空氣中水汽含量不變、大氣壓力也無大變化時，降溫使水汽達(dá)到飽和的那點溫度叫露點溫度，簡稱露點（）。當(dāng)大氣壓力一定時，td高低只與空氣中水汽含量有關(guān)。水汽含量越多，td就越高。達(dá)到飽和時td=ta。所以td也是反映空氣中水汽實際含量

37、的物理量。三、空氣濕度的時空變化1、空氣濕度的空間變化 水汽壓隨高度減小的關(guān)系，一般可用下式表示：ea =ea010Z/ 2、空氣濕度的時間變化1）水汽壓的日、年變化：日變化有單峰型（海洋及秋冬陸地），雙峰型（夏季陸地）圖a；年變化與溫度高低一致：7、8月高，1、2月低；2）相對濕度的日、年變化：與溫度呈反比第三節(jié) 蒸發(fā)一、蒸發(fā) 在一定溫度下，由液態(tài)或固態(tài)水轉(zhuǎn)為水汽的過程稱為蒸發(fā)。蒸發(fā)過程的發(fā)生取決于實際水汽壓與飽和水汽壓兩者的對比關(guān)系。當(dāng)eaes(未飽和）時，出現(xiàn)蒸發(fā)；eaes（過飽和）時，蒸發(fā)停止并出現(xiàn)凝結(jié)；ea=es（飽和）時，進入水中的水分子數(shù)和逸出水面的水分子數(shù)相等，處于動態(tài)平衡狀態(tài)

38、 。1、 水面蒸發(fā)的影響因素：1）水源：水源是蒸發(fā)源，沙漠中蒸發(fā)很??；2）熱源：蒸發(fā)消耗熱量，夏季比冬季蒸發(fā)多；3） 飽和差 ；蒸發(fā)速度與飽和差成正比；4）風(fēng)速與湍流擴散；風(fēng)速和湍流擴散速度能加快蒸發(fā)速度。5）溶質(zhì)濃度：蒸發(fā)速度與溶質(zhì)濃度成反比，江河水比海水蒸發(fā)快。3、 農(nóng)田蒸散(evapor transpiration)農(nóng)田蒸散是指植物蒸騰量和植被表面及土壤表面的蒸發(fā)量的總和。第3節(jié) 凝結(jié)與降水1、 水汽凝結(jié)：氣態(tài)水變?yōu)橐簯B(tài)水的過程。1、水汽凝結(jié)的條件：1）空氣中的水汽達(dá)到飽和與過飽和 。要滿足這個條件，一是增加空氣的水汽含量，使水汽壓增大到飽和狀態(tài)。二是使含有一定量水汽的空氣冷卻，使之達(dá)到

39、露點。大氣降溫過程有下面四種：a絕熱冷卻b輻射冷卻c平流冷卻d混合冷卻。2）凝結(jié)核2、水汽凝結(jié)物：水汽的凝結(jié)可產(chǎn)生于地表或地物上，也可產(chǎn)生于空氣中。前者主要有露、霜、霧淞、雨淞等，后者主要有云和霧。1）地表面的凝結(jié)現(xiàn)象A、露與霜 ：夜晚或清晨，由于地面、地物表面的輻射冷卻，使貼地層氣降低，當(dāng)溫溫度將到露點以下，在地面或地物表面則有水汽凝結(jié)物形成。若凝結(jié)時露點高于0則水汽凝結(jié)為露，凝結(jié)時露點低于0，則水汽凝華為霜。形成天氣：晴朗微風(fēng)的夜晚。 霜與霜凍的區(qū)別：有霜并不一定霜凍，霜凍是一種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。入冬后第一次出現(xiàn)的霜日為初霜日，冬天過后最后一次出現(xiàn)的霜日為終霜日。自終霜日到初霜日的的持續(xù)期為無

40、霜期。露水與吐水的區(qū)別：在天氣現(xiàn)象的記錄里,有時會把植物吐水誤記為“露” 。露是水汽在地物上的凝結(jié)物,而吐水則是植物的一種生理現(xiàn)象。在初春或盛夏的日子里,植物生長得比較旺盛,根系也較為發(fā)達(dá),到了夜間,氣溫下降,植物葉面收縮,水分蒸發(fā)減少,而根部所處土壤中溫度下降較少,相對葉面來說,溫度高,生理活動很活躍,吸收的水分較多,造成葉面的水壓較大,把水分從葉尖或莖上擠出。由于外界氣溫較低,被擠出的水份不會馬上蒸發(fā)掉,則留于葉尖,形成小水珠,即為吐水。露珠比較稠密,遍布植物周身,出現(xiàn)的面積大,特別是地溫表和日照計上表現(xiàn)明顯;而吐水的水珠比較稀疏,只限于植物莖部及葉尖上,不是所有的植物莖上或葉上都有,面積

41、較小。B、雨淞和霧凇 ：霧凇是集聚在地面物體（樹、電線桿等）迎風(fēng)面上呈針狀和粒狀的一種白色疏松微小固體凝結(jié)物。 雨淞是在0以下由過冷卻的雨滴或毛毛雨雨滴，在接觸的物體表面形成的光滑而透明的冰層。2）空中凝結(jié)物：空中凝結(jié)物主要有霧和云。A、霧：懸浮在近地面空氣中的大量水滴或冰晶，使水平能見度小于1的物理現(xiàn)象稱為霧。 霧形成的條件取決于空氣冷卻過程。一般可分為輻射霧、平流霧、輻射平流霧、鋒面霧等。由地面強烈輻射冷卻形成的霧稱為輻射霧。由暖濕空氣平流到冷海面上而形成的霧稱為平流霧。B、云：云是空中凝結(jié)物，空氣對流、鋒面抬升、地形抬升等作用使空氣上升到凝結(jié)高度時，就會形成云?！霸瞥造F下，霧吃云晴”（1

42、） 積狀云包括淡積云、濃積云和積雨云 （2）層狀云：包括卷云、卷層云、高層云和雨層云。 3）波狀云 包括層積云、層云、高積云、和卷積云。2、 降水地面從大氣中獲得的各種形態(tài)的水分稱為降水2、降水的種類1）按降水形態(tài)，可將降水分為雨、雪、霰、雹。雨是從云中降落到地面的液態(tài)水；雪是從云中降落到地面的各種類型冰晶的集合物；霰是白色不透明而疏松的小冰球，其直徑為15mm時稱為霰；冰雹是從云中降落的冰球或冰塊，直徑一般為550mm，大的有時達(dá)30cm。2）按降水性質(zhì)分，有連續(xù)性降水、陣性降水及毛毛狀降水。連續(xù)性降水的持續(xù)時間較長，強度變化較小，降水范圍較大，通常降自高層云和雨層云中；陣性降水持續(xù)時間短，

43、強度大，降水范圍小，而且分布不均勻，通常自層積云或積雨云中降落；毛毛狀降水是極小的滴狀液體降水，降水強度很小，通常降自層云或?qū)臃e云中。3) 按降水的成因分：地形雨、對流雨、氣旋雨、臺風(fēng)雨。地形雨：暖濕氣流在移動過程中遇到地形抬升，發(fā)生絕熱冷卻而形成的降水。山的迎風(fēng)坡常為多雨中心；山的背風(fēng)坡，氣流下沉增溫，加之水汽在迎風(fēng)坡已經(jīng)凝結(jié)降落而變得十分干燥，故背風(fēng)坡往往十分干燥（焚風(fēng)效應(yīng)）。對流雨：暖季白天，地面劇烈受熱，引起強烈對流，若此時空氣濕度較大，就會形成積雨云而產(chǎn)生降水。常伴有雷電現(xiàn)象，又稱熱雷雨。氣旋雨：在低壓中心（氣旋）氣流輻合上升形成降水。臺風(fēng)雨：臺風(fēng)是熱帶洋面的強大氣旋，臺風(fēng)常伴隨強大

44、降水。4）按降水強度分：小雨、中雨、大雨、暴雨等3、 降水的特征量1）降水量：表征降水多少的特征量，從云中降落的液態(tài)或固態(tài)水，未經(jīng)蒸發(fā)、滲透或流失，在單位水平面積上所積聚的水層深度稱為降水量。2）降水強度：表征降水快慢，單位時間內(nèi)的降水量，稱為降水強度。單位為mm/d或mm/h。3)降水變率：用來表征降水量的變化程度4、 距平：某地某年（月）降水量與同期多年平均降水量之差。絕對變率：距平值可為正也可為負(fù)，各年距平的絕對值的平均稱為絕對變率。相對變率：為絕對變率與同期多年平均降水量的百分比不同作物生長時期需要水的量是不同的，對水分的敏感程度不同，在作物生長發(fā)育的整個過程中，對水分最敏感的時期稱為

45、作物的水分臨界期。第1節(jié) 氣壓及其變化氣壓是單位地球表面所承受大氣柱的重量。單位：長度單位：mm汞柱；壓強單位：百帕hpa或毫巴（mb)1） 氣壓的日變化通常是氣壓值一天中出現(xiàn)一個最高值、一個次高值；一個最低值和一個次低值。早晨最高值出現(xiàn)在9點10點，以后氣壓下降到15點16點出現(xiàn)最低值；此后氣壓回升到2122點出現(xiàn)次高值，再度下降之次日34點出現(xiàn)次低值。氣壓日變幅隨緯度增加而減小3、 氣壓的空間分布（1）氣壓水平分布的表示方法等壓面、等高線在空間同高度的平面上，氣壓有高低起伏的變化，氣壓的空間分布稱為氣壓場。氣壓場呈現(xiàn)出各種不同的氣壓形勢，稱為氣壓系統(tǒng)。等高面圖（稱地面天氣圖），海拔高度處處

46、相等的面，等高面上氣壓相等的各點的連線稱為等壓線。氣壓包括：低氣壓、低壓槽、高氣壓、高壓脊、鞍形氣壓區(qū)由于溫壓場中心重合，所以該系統(tǒng)中各水平面上等溫線與等壓線基本平行。氣壓系統(tǒng)的垂直結(jié)構(gòu)（1）對稱系統(tǒng)：溫度場高、低溫中心與氣壓場的高、低壓中心重合，稱該氣壓系統(tǒng)為溫壓場對稱系統(tǒng)；暖性高壓、冷性低壓和暖性低壓、冷性高壓。暖高壓和冷低壓為深厚系統(tǒng)，可存在于對流層高層；而暖低壓和冷高壓為淺薄系統(tǒng)。（2）不對稱系統(tǒng)：當(dāng)溫度場與氣壓場配置不重合時，稱該氣壓系統(tǒng)為溫壓場不對稱系統(tǒng)；高氣壓中，高壓軸線隨高度升高不斷向暖區(qū)傾斜；低氣壓中，低壓軸線隨高度升高不斷向冷區(qū)傾斜。第2節(jié) 空氣運動 空氣的運動可分為水平運

47、動、垂直運動、環(huán)流運動、湍流運動等形式。一、空氣的水平運動 空氣的水平運動稱為風(fēng)。風(fēng)是矢量，包括風(fēng)向、風(fēng)速。風(fēng)向桿所指得方向為風(fēng)的方向，即指風(fēng)吹來的方向。風(fēng)速：風(fēng)向桿上橫杠，長的代表34 m/s,短的代表12 m/s。1） 水平氣壓梯度力：氣壓梯度存在時，單位質(zhì)量空氣所承受的力。（2）水平氣壓梯度力的大?。篏 = 1/(P/N)（3）水平氣壓梯度力的方向：由高壓指向低壓（4）水平氣壓梯度力是產(chǎn)生風(fēng)的原動力2） 地磚偏向力：地轉(zhuǎn)偏向力是因地球繞自身軸轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的非慣性力。因把有自轉(zhuǎn)運動的地球當(dāng)作參照物，使相對地球作運動的物體的運動方向向右偏轉(zhuǎn)（南半球向左偏轉(zhuǎn)）的力叫地轉(zhuǎn)偏向力。（2）地轉(zhuǎn)偏向力的

48、方向：與運動方向垂直，并指向運動方向的右方（北半球）(3)地轉(zhuǎn)偏向力的大小：A=2Vsin在極地=90，A最大，在赤道=0，A最小 為0。（4）地轉(zhuǎn)偏向力只有存在運動時才存在。3） 慣性離心力：物體為保持沿慣性方向運動而產(chǎn)生的力，因而叫慣性離心力。（2）慣性離心力大小：C=V2 / r（龍卷風(fēng)的 r 特?。?3)慣性離心力的方向：與運動方向垂直，由曲率中心沿曲率半徑指向外緣（4）只有存在曲線運動時才存在。4） 摩擦力：兩個相互接觸的物體作相對運動時，在接觸界面上產(chǎn)生阻礙相對運動的力叫摩擦力。（2）摩擦力的方向：與空氣運動方向相反。(3) 摩擦力的大?。篟= - kV（4）在低層大氣中存在摩擦力

49、，高層大氣中摩擦力很小，可忽略，又稱自由大氣。5） 對以上四種力作一個簡要總結(jié)：1、水平氣壓梯度力是形成風(fēng)的原動力，是最基本的力，其它力是在空氣開始運動后才產(chǎn)生和起作用的。2、由于地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力的方向與空氣運動方向垂直，所以只能改變空氣運動方向，不能改變運動速度。而摩擦力可以改變空氣運動速度，不能改變運動方向。3、地轉(zhuǎn)偏向力對高緯地區(qū)的空氣運動影響較大，而對低緯地區(qū)特別是赤道附近的空氣運動的影響可忽略不計。4、慣性離心力是當(dāng)空氣作曲線運動時才起作用，而當(dāng)空氣作近于直線運動時，可忽略不計。5、摩擦力只在地表面上空1-2Km的摩擦層內(nèi)起作用，而在自由大氣層中可忽略不計?？諝馑竭\動的形式：自由大氣中的風(fēng)地轉(zhuǎn)風(fēng)和梯度風(fēng)。1）地轉(zhuǎn)風(fēng)：只受到水平氣壓梯度力G和地轉(zhuǎn)偏向力A兩個力的作用。當(dāng)水平氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力達(dá)到平衡時所形成風(fēng)，稱為地轉(zhuǎn)風(fēng)。白貝羅風(fēng)壓定律：背風(fēng)而立，低壓在左，高壓在右。2)梯度風(fēng)：有G、A、C三個力作用：在