農(nóng)業(yè)氣象學(xué)講解

1、一、緒論 ? 氣象：發(fā)生于大氣中的物理現(xiàn)象及物理過程。 ? 氣象學(xué)：研究發(fā)生于大氣中的物理現(xiàn)象及其過程，總結(jié)其發(fā)生發(fā)展變化規(guī)律，并運(yùn)用這些規(guī)律對未來天氣做預(yù)測預(yù)報(bào)的科學(xué)。 二、大氣 1、干潔大氣 定義：指的是去除水分及固液態(tài)雜質(zhì)的大氣常定成分。 組成成分：主要由氮?dú)夂脱鯕饨M成，還有少量的二氧化碳、氬氣、其它微量等。 2、干潔大氣在環(huán)境中的作用 （1）氮?dú)猓篴、生物體的主要組成成分之一，參與生命活動的全過程。大氣中的氮元素進(jìn)入生物體的途徑：大氣放電過程及生物固氮。b、大氣中性質(zhì)比較穩(wěn)定的氣體，稀釋氧濃度，穩(wěn)定大氣的組成及結(jié)構(gòu)，保護(hù)生物體的生存。 （2）氧氣：a、生物體的主要組成成分之一，參與生命

2、活動的全過程。b、氧氣主要起氧化作用，通過有機(jī)物的氧化釋放能量供生命活動所需。 （3）臭氧：吸收中短波紫外線；殺菌消毒；降低作物產(chǎn)量和品質(zhì)。 （4）二氧化碳：a、溫室效應(yīng)。b、光合原材料 3、大氣中的水分 來源：地表潮濕物體的蒸發(fā)蒸騰，并隨氣流向周圍擴(kuò)散。 分布：高溫潮濕地區(qū)含量高，低溫干燥地區(qū)含量低；地表含量高，高空含量低。 在大氣中的作用：a、水汽是大氣中常溫常壓下唯一能發(fā)生相態(tài)變化的成分；b、水汽是大氣中能量傳遞的重要載體；c、具有強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)。 4、大氣中的雜質(zhì) 組成：灰塵、煙粒、鹽粒、花粉、孢子、微生物、懸浮的液滴、冰晶等。 來源：自然源與人工源。 在環(huán)境中的作用：a、吸收、阻擋太

3、陽輻射；b、對地面起保溫作用；c、參與水汽凝結(jié)，為其凝結(jié)核；d、對生物生長發(fā)育有較大危害； 5、大氣的污染 定義：污染：某些物質(zhì)的增加使得環(huán)境中原有的平衡被打破，稱造成了環(huán)境污染，這些造成污染的物質(zhì)稱污染物。 種類：含 C 類、含 N 類、含 S 類、含 Cl 類、粉塵、各類有機(jī)物、重金屬顆粒等 大氣污染物對環(huán)境的影響：a、對農(nóng)業(yè)的影響：SO2、HF、NOx、Cl2、HCl 等；b、酸雨與酸霧；c、溫室效應(yīng)：CO2、CH4、NOx 等。 6、大氣的分層 厚度：a、物理上界：大氣中發(fā)生的物理現(xiàn)象的最高高度，約 1200Km。 b、臨界高度：相當(dāng)于星際物質(zhì)密度的高度，約 3000Km。 分層（根據(jù)

4、不同高度上溫度分布、成分、電荷等物理性質(zhì)的差異來分） a、 對流層 厚度：隨對流強(qiáng)弱而不同，對流強(qiáng)則厚度大。 物理性質(zhì)：1.溫度隨高度的增加而降低；平均 0.65/hm；2.對流強(qiáng)烈；3.溫濕度等氣象要素水平分布不均勻，常發(fā)生大規(guī)模的平流現(xiàn)象；4.約擁有 3/4 的大氣質(zhì)量及幾乎全部的水汽。 b、平流層 范圍：對流層頂?shù)郊s 55Km 高度空氣層。 水汽含量極 3.臭氧濃度較高，有一臭氧層存在；2. 溫度隨高度的增加而增加；1.特點(diǎn)：少，偶爾會凝結(jié)成云； c、中間層 厚度：55Km85Km； 特點(diǎn)：1.溫度隨高度的增加而降低，到頂部可達(dá)-100；2.頂部在白天出現(xiàn)電離現(xiàn)象，夜晚消失； d、電離層

5、（暖層） 高度：85Km800Km 特點(diǎn)： 1.空氣呈高度電離狀態(tài)；2.溫度隨高度急劇增加，到 300Km 處，溫度可達(dá) 1000，再上，溫度增加不明顯；3.反射無線電波；4.空氣非常稀?。?e、散逸層（外層） 高度：800Km3000Km； 特點(diǎn)：1. 溫度很高，在 1000以上；2. 高度電離；3. 粒子不停地向宇宙空間逃逸； 三、輻射 1、輻射：物體以電磁波形式傳遞能量的一種方式。 （1）自然界中任何物體都在不停地向外發(fā)送電磁輻射 （2）電磁輻射傳播不需要任何介質(zhì) 2 輻射能與輻射強(qiáng)度 （1）輻射是以光子形式存在的，每一光子的能量為：e h hC/ 式中 h 為普朗克常數(shù)：6.63*10

6、-34 J.s 每個(gè)光子的能量很小，實(shí)際應(yīng)用中常用摩爾光量子為單位，1 摩爾光子稱作 1 愛因斯坦（Ei） （2）表示輻射強(qiáng)弱的物理量稱作輻射強(qiáng)度。按照輻射方向的不同，可以有不同的稱呼： 輻出度：從物體表面向外發(fā)送的輻射，單位面積上單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送的輻射能稱輻出度。 輻照度：某表面單位時(shí)間內(nèi)單位面積上接受周圍物體向其發(fā)送的輻射能。 輻射通量密度：單位時(shí)間內(nèi)穿過空間單位面積的輻射能。 3、輻射的吸收、反射和透射 自然界的物體對于到達(dá)其表面的輻射能一部分吸收，一部分反射，部分可以透過物體。即： Q總 Q 吸Q 反Q 透。等式兩邊同除 Q 總，去除量綱， 則分別表示吸收率、反射率和透過率。a r d

7、1 4、有關(guān)輻射的基本定律 （1）Stefan-Boltzman 定律 表達(dá)式： E T4 E 為黑體的輻射強(qiáng)度，T 為其表面溫度， 為 Stefan-Boltzman 常數(shù)。 5.67 * 10-8 w/m2k4。 （2）Wein 定律 描述的是物體輻射能量的主要分布波段范圍。 表達(dá)式：max 2897/T T：物體表面溫度，max：最大單色輻射波長 5、地球的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn) （1）地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)軌道面橢圓性，稱為黃道面。 （2）太陽處于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，另一焦點(diǎn)在太陽邊緣。 （3）地球公轉(zhuǎn)一周稱一回歸年，為 365.2422 個(gè)太陽日。 （4）近日點(diǎn)距太陽 1.47 億公里，遠(yuǎn)日點(diǎn)距太

8、陽 1.52 億公里，平均距離為 1.50 億公里，稱一個(gè)天文單位。 （5）地球自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道面成 6633，形成地球上季節(jié)的變化。 二十四節(jié)氣：春雨驚春清谷天，夏滿芒夏暑相連。秋處露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。 6、經(jīng)緯度和時(shí)區(qū) ）為標(biāo)定地球表面任一點(diǎn)的具體位置設(shè)定經(jīng)緯度；1（2）把經(jīng)過地軸的平面與地球表面的交線稱經(jīng)圈，經(jīng)圈被南北極點(diǎn)一分為二為兩個(gè)半圓，稱作子午線或經(jīng)線； （3）將通過英國倫敦格林威治天文臺舊址的子午線定為本初子午線，即 0經(jīng)線，向東的稱為東經(jīng)，向西的稱西經(jīng)。 （4）把垂直于地軸的平面與地表面的交線稱作緯圈； （5）經(jīng)過地心的垂直于地軸的平面與地表面交線為赤道，定義為緯度 0

9、； （6）赤道以北的稱北緯，以南的稱南緯； （7）地表任一點(diǎn)的緯度為該點(diǎn)與地心連線與赤道面的夾角。 （8）以太陽直射本地經(jīng)線定義為地方時(shí) 12 點(diǎn) （9）以 0經(jīng)線時(shí)間為基準(zhǔn)，東西各 7.5的區(qū)域?yàn)?0 時(shí)區(qū)，向東西各增加 15為一個(gè)新的時(shí)區(qū)，分別為東一區(qū)、東二區(qū)、西一區(qū)、西二區(qū)，該區(qū)域內(nèi)時(shí)間以中間經(jīng)線時(shí)間為其區(qū)時(shí)，相鄰時(shí)區(qū)時(shí)間相差 1 小時(shí)，東邊的早，東西十二時(shí)區(qū)重疊。 7、太陽輻射 （1）太陽輻射能量隨波長的分布稱太陽輻射光譜太陽輻射光譜。 （三個(gè)區(qū)：紫外線區(qū) 7、可見光區(qū) 50、紅外線區(qū) 43） （2）單位時(shí)間穿過單位面積的太陽輻射能稱為太陽常數(shù)。數(shù)值上約 13677 w/m2 （3）大

10、氣上界，太陽輻射產(chǎn)生的平均光照強(qiáng)度為 1.351.4105lx，稱太陽光量常數(shù)太陽光量常數(shù)。 （4）太陽高度角太陽高度角指太陽平行光線與地平面的夾角。 （h 正午90+ 其中 為緯度， 為赤緯，23.5） 赤緯赤緯：太陽直射點(diǎn)的地理緯度，北半球?yàn)檎?，南半球?yàn)樨?fù) （5）日照時(shí)間日照時(shí)間：從日出到日落所持續(xù)的時(shí)間稱可照時(shí)間。 實(shí)際上，由于大氣的折射作用，實(shí)際日長比理論日長要略長，這種差異隨緯度的增加而增加，我們將其稱作曙暮光曙暮光。 （6）實(shí)際上，由于地形、植被、天氣等因素，實(shí)際得到的日照時(shí)間要少得多，我們將實(shí)際得到的日照時(shí)間稱作實(shí)照時(shí)數(shù)實(shí)照時(shí)數(shù)，它與理論上得到的日照時(shí)間（可照時(shí)間）的比值稱日照百

11、分率日照百分率。 8、大氣對太陽輻射的減弱 （1）大氣對太陽輻射的吸收作用、散射作用、反射作用(減弱的作用) 吸收作用 ? 大氣把太陽光譜中 0. 29m 以下的紫外輻射幾乎全部吸收了。 ? 大氣中吸收太陽輻射的物質(zhì)主要是氧、臭氧、水汽和液態(tài)水，其次是二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、塵埃等。 散射作用 ? 光波在遇到大氣分子或氣溶膠粒子等時(shí)，便會與它們發(fā)生相互作用，重新向四面八方發(fā)射出頻率與入射光的相同，但強(qiáng)度較弱的光(稱子波)，這種現(xiàn)象稱光散射。 ? 分子散射具有選擇性，它的散射強(qiáng)度與入射光的波長四次方成反比。所以，不同入射光被散射的比例差別很大。 （為什么晴朗天空呈蔚藍(lán)色？） ? 當(dāng)散射粒子的

12、尺度與入射光波長可比擬時(shí)(例如飄塵粒子對可見光的散射)，散射光的強(qiáng)度分布不對稱而是分布復(fù)雜，稱為米散射。米散射（粗粒散射）沒有選擇性，所以入射光與散射光在光譜組成上是一致的。 （霧的顏色） ? 散射對太陽輻射減弱作用強(qiáng)烈，使得直射光一大部分變成了散射光，即天空 ；輻射（或稱散射輻射） 反射作用 ? 大氣中云層和較大顆粒的埃塵能將太陽輻射中的一部分能量反射到宇宙空間去。其中反射最明顯的是云。不同的云量，不同的云狀，云的不同厚度所發(fā)生的反射是不同的。 直接輻射 自太陽表面發(fā)射，未被大氣散射而直接到達(dá)地表的太陽平行光的輻射強(qiáng)度稱直接輻射。 影響直接輻射數(shù)值大小的主要因素有：太陽高度角、大氣透明度、大

13、氣質(zhì)量數(shù) 散射輻射 大氣對太陽輻射的散射作用而使部分部分輻射自天空到達(dá)地表的稱散射輻射。 影響散射輻射數(shù)值變化的因素：太陽高度角、大氣透明度 總輻射 直接輻射和散射輻射之和稱總輻射。 到達(dá)地表的太陽輻射，一部分被地面吸收，其余的被地面反射回大氣層，而透過的量可以忽略不計(jì)。 地面反射量的大小（地面反射率）與地表的性質(zhì)相關(guān) 各種下墊面對短波輻射的平均反射下墊面性反射率下墊面性反射率 1 大多數(shù)農(nóng)作 183 干黑鈣綠草 2 潮2 大草 2 干黃 1 葡萄 181 潮3 落葉 152 干淺灰 1 針葉 101 潮 4 沼澤 1 干白沙 1新 809 潮5 陳 427h5 水 h902 9、長波輻射 （

14、1）地面有效輻射：地面一方面通過長波輻射向大氣傳遞熱量，同時(shí)，接收大氣的逆輻射。地面長波輻射與大氣逆輻射被地面所吸收的部分之差稱地面有效輻射。 （2）地表凈輻射：地面吸收的太陽短波輻射與地面有效輻射的差值，稱地表凈輻射(或地表輻射差額)。 ? 影響凈輻射大小的主要因素：為太陽短波輻射，地面有效輻射由于地溫和氣溫的變化不大，對其影響較小，所以太陽短波輻射強(qiáng)弱的日變化和年變化基本上就決定了凈輻射的日、年周期變化。 ? 年凈輻射量隨緯度的增加而減小，極圈內(nèi)常為負(fù)值 （3）地面輻射平衡 ? 地面獲得的平均凈輻射一般都大于 0，但地球并沒有因此使地表溫度持續(xù)上升，因?yàn)楂@得的能量用于了加熱空氣、蒸發(fā)水汽等

15、，就總體來說，全球能量是平衡的。 ? 輻射平衡表達(dá)式： RnH+LE+G ? 輻射平衡各因子占凈輻射能的比例的高低是決定一個(gè)地方小氣候的物理基礎(chǔ)。 ? 例：沙漠與綠洲小氣候的差異 10、輻射與農(nóng)業(yè)生產(chǎn) （1）光合有效輻射：太陽輻射中對植物光合作用有效的光譜成分。 （葉綠素：紅光 640660 納米、藍(lán)紫光 430450 納米） （2）光合光量子通量密度：單位時(shí)間通過單位面積的光合光量子數(shù)，數(shù)值單位是 mol/m2.s，測量儀器為光量子輻射儀。 （3）植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)：植物在進(jìn)行光合作用的同時(shí)，也在進(jìn)行著呼吸作用，當(dāng)一定光強(qiáng)下的光合積累與呼吸消耗相平衡時(shí)，稱此光強(qiáng)為植物的光補(bǔ)償點(diǎn)；在光補(bǔ)償

16、點(diǎn)以上，隨著光照強(qiáng)度的增加，植物的凈光合速率逐漸增大，但當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到一定程度時(shí)，凈光合速率達(dá)到穩(wěn)定甚至下降，此時(shí)的光強(qiáng)稱光的飽和點(diǎn)。 （4）植物的光照類型： 陽性植物：菠蘿、劍麻、腰果、香茅、桉樹、芒果等 陰性植物：蘭花、鳳梨、棕櫚藤、益智、砂仁、香草蘭等 耐蔭植物：香蕉、橡膠、生姜、咖啡等 （5）光周期現(xiàn)象：植物的開花時(shí)間受到白天與黑夜、光照與黑暗的交替及其時(shí)間長度的影響，這種現(xiàn)象稱植物的光周期現(xiàn)象。 （6）植物的光周期類型：長日照植物（溫帶） 、短日照植物（熱帶、亞熱帶） 、日中性植物（四季豆、西紅柿、早稻等） （7）光能利用率：作物固化的太陽能與生長期間到達(dá)田間的太陽能的比值。 固化太陽能

17、：燃燒值經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（生物學(xué)產(chǎn)量、同化量等） 太陽輻射能：總輻射、光合有效輻射 （8）提高光能利用率途徑： 選擇優(yōu)良品種合理的種植制度和種植方式：間作套種、密度、行向行距等水肥管理：營養(yǎng)均衡環(huán)境調(diào)控 （9）引種 ? 緯度相近地區(qū)間引種，成功的可能性較大； ? 短日照作物：南種北引，生育期延長，后期的低溫對于其花芽分化及開花影響很大，可能造成其不能開花結(jié)果；北種南引，生育期縮短，影響產(chǎn)量。 ? 長日照作物：北種南引，延長生育期；南種北引反之。 ? 引種要考慮收獲物為營養(yǎng)體還是果實(shí)。 ? 引種要堅(jiān)持試種的原則。 ? 事例：假稻種的原因（光照強(qiáng)度） 四、溫度 1、有關(guān)溫度的統(tǒng)計(jì)量： 氣溫、水溫、土溫、體

18、溫、平均溫度、極端溫度、日較差、年較差。 、氣溫 2 （1） 氣溫是指離地面 1.50 米氣層的平均溫度。 （2） 氣層的平均溫度：由于大氣是流動的，所以小范圍內(nèi)空氣溫度是相對均勻的，只要保證空氣是自由流通的即可認(rèn)為任一點(diǎn)的氣溫為其平均溫度。 3、土壤溫度 （1）土壤的流動性很差、成土母質(zhì)和含水量及其上植被等各有不同，因此，土壤溫度不象空氣溫度那樣相對均勻，即沒有代表性，而且垂直梯度很大，所以，不能說籠統(tǒng)說某地土壤溫度，而要具體說明某地點(diǎn)某深度的土壤溫度。 （2）一般我們所說的土壤溫度指的是 020cm 土層的溫度，分別測定其 0、5、10、15、20cm深度的土壤溫度。 （3）土壤溫度對植物

19、種子的萌發(fā)、根系的生長、土壤微生物的繁殖、土壤生物的活動以及土壤理化性質(zhì)的變化等都會產(chǎn)生直接影響，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)十分關(guān)注的環(huán)境因子。 4、水溫 （1）水溫影響到水中藻類、水生生物、水體的理化性質(zhì)等 （2）水溫的變化程度介于空氣溫度和土壤溫度之間，它沒有空氣流動性強(qiáng)烈，但相對土壤來說，其均勻性要好得多。 5、體溫 （1）體溫即生物體表的溫度，對于生物體來說，體溫是直接反映其生理狀態(tài)的外在特征。 （2）體溫包括植物的葉溫、莖干溫度，動物的體表溫度等，目前應(yīng)用較多的是葉溫。 （3）植物的葉溫受環(huán)境和自身生理狀況影響，不同個(gè)體差異較大，常用葉氣溫差來表示葉片的生理活動狀況。 6、日平均溫度 （1）以每天北

20、京時(shí) 02h、08h、14h、20h 的溫度值的算術(shù)平均來表示。 （2）溫度值以正點(diǎn)百葉箱中玻璃溫度表的測定值為準(zhǔn)，如果沒有 02h 的觀測數(shù)值，以自動觀測值來替代，若沒有自動觀測值，也可以用下式的計(jì)算結(jié)果來替代： t02（前一天（前一天 t20今天今天 tmin）/2 （3） 主意事項(xiàng)：想取樣要均勻、不同的統(tǒng)計(jì)方法得到的數(shù)據(jù)不具有可比較性、需要有說明。 7、極端溫度：包括極端最高（低）溫度、某時(shí)段內(nèi)最高（低）溫度、平均最高（低）溫度。 8、日較差：一天中最高溫度和最低溫度的差值，或稱之為溫度日變幅。 影響日較差大小因素：緯度、季節(jié)、地形、土壤性質(zhì)、天氣 9、年較差：一年中，最熱月的平均溫度和

21、最冷月的平均溫度之差。 10、土壤的熱特性 （1） 熱容量(cv)：單位容積土壤溫度變化 1所吸收（放出）的熱量(J.m-3.-1)稱作容積熱容量。分析比較疏松與板結(jié)、潮濕與干燥土壤溫度的變化情況。分析比較疏松與板結(jié)、潮濕與干燥土壤溫度的變化情況。 （2） 導(dǎo)熱率()：在單位溫度梯度的兩個(gè)界面間，單位時(shí)間通過單位面積的熱能，稱作導(dǎo)熱率(J.m-1.s-1.-1)。解釋說明：霜容易形成于哪些地方，為什么？解釋說明：霜容易形成于哪些地方，為什么？ 容積熱容量 導(dǎo)熱率 導(dǎo)溫率 成土壤J.m-1.s-1.106J.m-3. 分 10-6m2.s-1 -1 -1 0.392.43 固體 2.052.8

22、0.81.15 16 0.021 0.0013 空氣 0.15 0.59 4.19 水11、土壤表面熱收支狀況 在地面熱量平衡中，假定土壤熱通量密度分為表面熱收支與深層熱通量，則該表達(dá)式可以寫作： RBSt(1-r)RlnGHLEG+GdHLE GSt(1-r)RlnGdHLE 則：tG/Cv 顯然，當(dāng)顯然，當(dāng) G0 時(shí)，地表溫度增加，反之當(dāng)時(shí)，地表溫度增加，反之當(dāng) G0，地表溫度降低。，地表溫度降低。 12、影響土表溫度變化的因素 影響到達(dá)地表的總輻射數(shù)值大小的因子： 緯度、季節(jié)、不同時(shí)刻、大氣透明度、坡度、坡向 影響地表反射率的因子： 顏色、植被、土壤含水量 影響地面有效輻射的因子： 地表

23、溫度、空氣溫度、云狀、云量、空氣中塵埃 影響土壤熱通量大小的因子： 土壤類型、土壤濕度、空隙度、土層溫度垂直梯度 影響地表蒸發(fā)速度的因子： 土壤濕度、空氣濕度、地表風(fēng)速、地形、大氣壓 影響顯熱通量大小的因子： 氣溫垂直梯度、風(fēng)場、空氣濕度 13、土壤溫度的變化 （1） 日變化：一天中溫度變幅即日較差，隨緯度、地形、季節(jié)、離海遠(yuǎn)近、土壤性質(zhì)、天氣等而不同。 （2） 年變化：土溫的年較差大小主要決定于太陽輻射能的年變化，隨著緯度的增加，年較差變大；另外也隨著離海遠(yuǎn)近而有一定的差異，沿海小而內(nèi)陸較高。 （3） 垂直變化：土溫隨深度的增加，其振幅減小、位相落后，到某深度后，其日（年）較差為 0 稱為日

24、（年）恒溫層 14、分子熱傳導(dǎo) （1） 熱傳導(dǎo)指的是物質(zhì)系統(tǒng)（氣體、液體或固體） ，由于內(nèi)部各處溫度不均勻而引起的熱能（內(nèi)能）從溫度較高處向溫度較低處輸運(yùn)的現(xiàn)象。 （2） 土壤間熱量傳遞以熱傳導(dǎo)方式為主，而空氣間這樣傳遞量很小，一般可以忽略，但在研究邊界層的熱量流動時(shí)需要重點(diǎn)考慮。 15、對流與平流 （1） 對流：空氣的垂直運(yùn)動成為對流。按照成因可以分為自由對流（熱力對流）和強(qiáng)迫對流（動力對流）兩種。對流是基層大氣能量流動的重要方式，同時(shí)也是水汽和污染物質(zhì)、灰塵等輸送的最主要途徑。 （2） 平流：指空氣的水平方向運(yùn)動或其運(yùn)動的水平分量。平流形成的原因主要是由于水平方向氣壓的不均勻（實(shí)際上是由于

25、溫度場的不均勻造成的） ，空氣從高壓向低壓方向運(yùn)動，所以，平流是不同溫度空氣團(tuán)的位置交換，與對流相類似，在平流的同時(shí)發(fā)生熱量、水汽等的交換，地表空氣的熱量流動基本上是通過這種方式實(shí)現(xiàn)的。 16、蒸發(fā)與凝結(jié) （1） 蒸發(fā)將地面熱量通過水汽輸送到高空，再通過凝結(jié)而釋放，也可通過結(jié)露（霜） 等形式將熱量輸送到地表。 （2） 蒸發(fā)輸送的熱量相當(dāng)驚人，地表約有一半的熱量是通過這種形式來輸送的。 （3） 蒸發(fā)與凝結(jié)調(diào)節(jié)著地表的溫度，使地表溫度變化和緩，如無霜的霜凍要比有霜的霜凍對作物傷害更大。 （4） 水汽的蒸發(fā)與凝結(jié)也是有些天氣系統(tǒng)（如熱帶低壓、臺風(fēng)）等存在和加強(qiáng)的基礎(chǔ)。 17、湍流 （1） 空氣的不規(guī)

26、則運(yùn)動稱為湍流（亂流） 。湍流一般發(fā)生于邊界層空氣與下墊面之間的相對運(yùn)動。這種運(yùn)動是邊界層熱量交換的重要方式。 18、溫度的垂直變化 ? 對流層空氣溫度隨離地面高度的增加而降低，平均來說，每升高 100 米，降低 0.65； ? 氣溫垂直梯度：每升高 1hm，空氣溫度下降的數(shù)值。 ? 形成這種溫度分布的原因？ ? 問題：溫度下高而上低會不會產(chǎn)生自由對流？ ? 臨界氣溫垂直梯度：1/hm。即當(dāng)每升高 100 米氣溫下降超過 1時(shí)，可發(fā)生自由對流，而小于這個(gè)數(shù)值時(shí)，氣層是穩(wěn)定的。 ? 如氣溫垂直梯度小于 0，表面隨高度的增加氣溫在增加，在對流層中發(fā)生這種現(xiàn)象稱為逆溫，發(fā)生逆溫的氣層稱逆溫層。 19

27、、逆溫的原因及種類、意義 （1） 輻射逆溫：由于下墊面夜間強(qiáng)烈輻射而形成的。 （2） 平流逆溫：暖平流到達(dá)冷的下墊面，由于熱交換而形成。 （3） 山地逆溫：山區(qū)夜間山頂冷空氣下滑迫使谷中暖空氣抬升而形成。 （4） 鋒面逆溫：冷暖氣團(tuán)相遇，在其交界面形成。 逆溫對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的意義： 利用逆溫現(xiàn)象防霜凍（熏煙，逆溫層空氣層結(jié)穩(wěn)定） ； 噴灑農(nóng)藥； 作物種植地塊的選擇； 昆蟲的遷徙與逆溫。 20、溫度對農(nóng)作物生長發(fā)育的影響 影響作物的分布界限、產(chǎn)量、生長期、花芽分化、光合作用與蒸騰作用 21、三基點(diǎn)溫度：最適溫度、最高溫度、最低溫度。 22、活動積溫和有效積溫 （1）活動積溫：大于或等于作物的生物學(xué)

28、下限的日平均溫度稱為活動溫度，活動溫度的累積稱為活動積溫；Yti 當(dāng)當(dāng) tiB 時(shí)，取值為時(shí)，取值為 0 （2）有效積溫：活動溫度和生物學(xué)下限溫度的差值稱為有效溫度，有效溫度的累積稱為有效積溫。Y(tiB) 當(dāng)當(dāng) tiB 時(shí)，時(shí)，(tiB)取值為取值為 0 23、積溫的意義及應(yīng)用 ? 是作物與品種特性的重要指標(biāo)； ? 作為物候期預(yù)測的重要依據(jù)； ? 表示一個(gè)地區(qū)熱量資源的重要統(tǒng)計(jì)量； ? 安排農(nóng)作物種植的重要依據(jù)； ? 可作為災(zāi)害等級預(yù)測的參考因子 24、土壤溫度與農(nóng)業(yè)生產(chǎn) ? 影響種子的發(fā)芽與齊苗； 影響作物根系的生長； ? 影響作物對水分和養(yǎng)分的吸收； ? 影響塊根、塊莖的膨大； ? 影響

29、土壤中微生物的繁殖等； ? 對土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。 25、調(diào)控溫度的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施 ? 塑料大棚、拱棚、網(wǎng)室、陽畦等； ? 灌溉、熏煙； ? 耕作松土； ? 壟作、溝播； ? 施有機(jī)肥等。 五、大氣中的水汽 1、大氣中水汽的表示方法： 絕對濕度、水汽壓、飽和水汽壓、飽和差、相對濕度、露點(diǎn)溫度 2、絕對濕度：單位容積空氣中含有的水汽質(zhì)量數(shù)，記做 a 或 。單位為 g/m3。 （露） （1）絕對濕度直觀地描述了空氣中水汽的含量，多為通過水汽壓而計(jì)算得到。 3、水汽壓：水汽在大氣中的分壓稱作水汽壓，以 e 表示，單位為 hPa （1）水汽壓與絕對濕度之間的關(guān)系可以用下式表示：a217e / T

30、 式中：a 為絕對濕度，單位為 g/m3 e 為水汽壓，單位為 hPa T 為空氣溫度（絕對溫標(biāo)） ，單位為 K。 （2）水汽壓是從動力學(xué)上反映空氣中水汽含量的（壓力大的向壓力小的運(yùn)動） 4、飽和水汽壓：空氣中能容納的水汽量是有限的，空氣中所能容納的最大水汽量在大氣中的分壓稱為飽和水汽壓。用 E 表示。 （1） 空氣是否達(dá)到飽和取決于蒸發(fā)面上單位時(shí)間逸出的水分子數(shù)，即蒸發(fā)面的溫度和溶液濃度、形狀等。 （2） 純水平面上飽和水汽壓可以用下面半經(jīng)驗(yàn)公式表示： EE010(7.5t /（237.3+t)； 式中：E0 為 0時(shí)水面飽和水汽壓 6.1078hPa （空氣溫度替代凝結(jié)核表面的溫度） 5、

31、飽和差：表示空氣中尚能容納的水汽量 （1） 表達(dá)式為：dEe；式中：E 為空氣的飽和水汽壓，e 為空氣的實(shí)際水汽壓 （2） 飽和差實(shí)際上反映了潮濕物體表面蒸發(fā)的速度，即其蒸發(fā)力，飽和差越大，則其蒸發(fā)越迅速。 （3） 對于具體物體表面的蒸發(fā)，則其蒸發(fā)力為該物體表面飽和水汽壓與空氣中水汽壓的差值，溫度越高的蒸發(fā)力越大，也越容易蒸發(fā)。 6、相對濕度：表示空氣達(dá)到飽和的程度 （1） 表達(dá)式為：RHe/E100 （2） 相對濕度表示空氣的干濕程度，數(shù)值越大，則越潮濕。 （3） 相對濕度是最常用的表示空氣中水汽含量的物理量，通常我們所說的空氣濕度就是指其相對濕度，比如，說濕度為 85，即其相對濕度為 85

32、。 7、露點(diǎn)溫度：簡稱露點(diǎn)(td)，指的是當(dāng)空氣中水汽壓不變情況下，降低空氣溫度使空氣剛 好達(dá)到飽和時(shí)的溫度。 、蒸發(fā)：水面蒸發(fā)和土壤蒸發(fā) 8 ）影響水面蒸發(fā)的因素：（1 水面的飽和水汽壓與空氣中水汽壓之差； 水面上風(fēng)速； 溶液濃度； 水面上大氣壓。 ）土壤蒸發(fā)（2 （穩(wěn)高階段） 重力水階段：? 土壤在充分灌溉或較長時(shí)間降水后，其水分含量超過本身能夠容納最大持水量，多 蒸發(fā)速度稱重力水。此階段水分的蒸發(fā)類同于水面蒸發(fā)，余的水分在重力作用下向下滲漏， 取決于表面氣象條件，甚至比水面蒸發(fā)速度更大。 毛管水階段：（速降階段）? 氣象條件此階段的土壤蒸發(fā)取決于兩方面： 土壤通過其顆粒間的空隙儲存的水分

33、。 以及土壤性質(zhì)。生產(chǎn)上應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┙档驮撾A段的土壤蒸發(fā)，如覆蓋、中耕等。 （穩(wěn)低階段） 束縛水階段：?當(dāng)土壤水分持續(xù)降低，表層土壤中毛管斷裂，形成干土層，此時(shí)，土壤顆粒周圍也 但緊緊被其吸附不能為作物所吸收，此時(shí)，土壤水分蒸發(fā)基本停滯，只是經(jīng)存在部分水分， 土壤孔隙，下層土壤水分通過分子擴(kuò)散的形式向表層輸送。 、蒸騰：植物蒸騰和農(nóng)田水分蒸散 9植物蒸騰：植物的蒸騰既是物理過程，也是其生理過程，是作物根系吸收水 1） （分和礦物質(zhì)等的動力來源。其蒸騰量（速度）取決于葉片溫度和空氣中水汽 壓以及葉片表面湍流。植物整個(gè)生長期吸收的大量水分主要用于蒸騰，我們把農(nóng)作物生長期內(nèi)總的蒸騰耗水. 量與作

34、物收獲的干物質(zhì)量的比值稱為作物的蒸騰系數(shù): 2（）農(nóng)田水分蒸散農(nóng)作物生長過程中，土壤蒸發(fā)與植物蒸騰同時(shí)存在，其共同消耗的水分稱為農(nóng)田水 ? 分蒸散，簡稱蒸散。 ? 農(nóng)作物不同生長時(shí)期，水分消耗的方式有所差別：苗期主要是土壤蒸發(fā)，當(dāng)作物封行后，蒸騰就是其主要方式了。 ? 農(nóng)田水分蒸散的計(jì)算、估測是精確農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要方面，歷來是研究農(nóng)田水分需求的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，也有諸多的估算公式，但受到不同農(nóng)作物、不同氣象條件和土壤條件的影響，其實(shí)際蒸散差異較大。 ? 常用的農(nóng)田水分蒸散的估算辦法主要有：水分平衡法、桑斯威特法、彭曼法、鮑恩 比法等。 ? 任一種農(nóng)田水分蒸散模型計(jì)算結(jié)果都小于自由水面水分蒸發(fā)速度。 1

35、0、水汽的凝結(jié)：水汽的凝結(jié)條件和水汽的凝結(jié)物 （1）水汽的凝結(jié)條件：空氣中水汽達(dá)到飽和或過飽和 A、增加空氣中水汽含量 B、降低空氣的飽和水汽壓 a、降低空氣的溫度（輻射降溫、平流降溫、絕熱降溫和混合降溫） 充足的凝結(jié)核（作用為降低空氣的飽和水汽壓） （2）水汽的凝結(jié)物： A、地表的水汽凝結(jié)物露、霜 地表凝結(jié)面溫度大于 0凝結(jié)為露，反之為霜，其它還有霧淞、雨淞等； 露和霜形成的降溫方式：輻射冷卻。 形成露和霜的有利天氣條件：夜晚晴朗微風(fēng)的天氣。 霧淞形成原因：蒸發(fā)霧遇到冷的物體（樹枝等）在其表面凝結(jié)而形成。 雨淞形成原因：雨水在冷的凝結(jié)面上凍結(jié)而成。 露水可以補(bǔ)充作物（土壤）由于蒸發(fā)、蒸騰等消

36、耗的水分，有效性強(qiáng)，重露其降水量可接近0.3mm。 植物葉片上凝露對微生物的繁殖非常有利，是誘發(fā)作物病害的一個(gè)重要條件；露水對牛、羊等食草動物采食有不利的影響。 霜與霜凍是不同的概念，霜凍是指初冬，植物表面的溫度下降到冰點(diǎn)以下的低溫而使其體內(nèi)組織凍結(jié)產(chǎn)生的短時(shí)間低溫危害。 B、近地氣層的水汽凝結(jié)物霧 按照形成的原因的不同，霧可以分成： 輻射霧：由于地面和近地層空氣輻射冷卻，使空氣達(dá)到過飽和而凝結(jié)形成。 平流霧：暖空氣流經(jīng)冷的下墊面，其下部與冷的下墊面接觸，逐漸降溫而形成。 地形霧：主要為夜間山上冷空氣下沉，山谷中暖濕空氣被抬升降溫而形成。 蒸發(fā)霧：初冬季節(jié)，水面溫度較高，蒸發(fā)強(qiáng)烈，蒸發(fā)的水汽輸

37、送到空氣中，空氣溫度較低，飽和水汽壓較小，水汽達(dá)到過飽和而形成的水汽凝結(jié)物。 鋒面霧：地面鋒線附近，暖空氣被抬升而形成。 C、自由大氣中水汽凝結(jié)物云 云形成的降溫方式：絕熱降溫。 形成與維持云存在的必要條件：空氣的上升運(yùn)動。 云底高度：凝結(jié)高度，數(shù)值上等于（t-td）hm。如果地面溫度、水汽壓差異不大，云底高度也就基本相同，所以云底一般都是平的。 11、大氣降水 （1）原因：降水的形成過程就是云滴增大的過程。 云滴增大的途徑：凝結(jié)增大和沖并增大 （2）類型： 、按形成原因分：熱對流降水、地形降水、氣旋降水、鋒面降水、臺風(fēng)降水 、按形態(tài)分：雨、雪、霰、冰雹 （3）表示方法： 、 降水量：從云中降

38、落到地面的水汽凝結(jié)物，未經(jīng)蒸發(fā)、滲漏和流失，在水平面上所積聚的水層深度稱降水量，單位: mm。 、降水強(qiáng)度：單位時(shí)間的降水量，一般以小時(shí)、日為單位，按不同降水強(qiáng)度可將降水分為小雨、中雨、大大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨等級別。 、降水變率：表示降水量年際間變動程度的統(tǒng)計(jì)量。 六、氣壓和風(fēng) 1、氣壓與氣壓系統(tǒng) （1）氣壓及其單位： 大氣壓：單位面積上空氣柱的重量，簡稱氣壓。 氣壓的單位：用帕斯卡（Pa）或百帕（hPa） ，1hPa1mb0.75mmHg 大氣壓分布特點(diǎn)：A、水平方向分布不均勻；B、垂直方向，隨著高度的增加大氣壓逐漸減??；C、有日變化和年變化規(guī)律。 （2）氣壓場：等壓面、等高面、等壓線、等高線 等壓面：空間大氣壓相等的點(diǎn)構(gòu)成的面。形狀類似地表，但其為連續(xù)的面。 等高面：空間位勢高度相等的點(diǎn)構(gòu)成的面。 等壓線：一組等壓面