農(nóng)業(yè)氣象學重點

PAGEPAGE2緒論1.大氣：圍繞在地球周圍的整個空氣層叫做地球大氣，簡稱大氣氣象：是大氣各種物理·化學狀態(tài)和現(xiàn)象的統(tǒng)稱。2.氣象要素：大氣中所發(fā)生的各種物理過程和物理現(xiàn)象，常用各種定性的和定量的特征量來描述,這些特征量，稱為氣象要素。主要的氣象要素有：輻射量、空氣溫度、空氣濕度、大氣壓力、風、云、降水、蒸發(fā)、能見度和天氣現(xiàn)象等3.氣象學：是研究大氣中所發(fā)生的各種物理過程和現(xiàn)象的本質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(大氣物理學)某地短時間內(nèi)由各種氣象要素綜合所決定的大氣狀態(tài)稱天氣。某地長時間的大氣狀況，包括正常年份和特殊年份出現(xiàn)的大氣狀況稱氣候。4.農(nóng)業(yè)氣象學的研究方法——資料的獲取、處理和分析三個階段(1)地理播種法(2)分期播種法(3)地理分期播種法(4)人工氣候?qū)嶒灧?5)氣候分析法、田間實驗法、統(tǒng)計數(shù)學法、遙感法等第一章大氣1.大氣的組成：干潔大氣（氮氣[生物體的基本成分]，氧氣[維持生物活動的必要物質(zhì)]，氬氣，二氧化碳[植物光合作用的原料；對地面保溫]，臭氧[吸收紫外線，使地球上的生物免遭過量紫外線的傷害]），水汽（成云致雨的必要條件；對地面保溫），氣溶膠粒子(成云致雨的必要條件)。2.平行觀測：在進行作物生長發(fā)育狀況和產(chǎn)量構成觀測的同時，在同地進行主要氣象要素、農(nóng)田小氣候要素，農(nóng)業(yè)氣象災害等的觀測，即所謂的平行觀測3.氣溶膠粒子：指大氣中沉降速率極小、尺度在10-4μm到100μm之間的固態(tài)和液態(tài)微粒。是低層大氣中的重要組成部分4.大氣溫室效應：由于大氣中各種微粒和二氧化碳成分的存在，猶如溫室覆蓋的玻璃一樣，阻擋了地面向外的輻射，增強了大氣逆輻射，對地面有保溫和增溫作用5．陽傘效應：大氣中微粒和二氧化碳的增加，猶如在陽光下?lián)瘟艘话褌?，減弱了到達地面的太陽輻射，對地面有降溫作用6.溫室氣體:溫室氣體指的是大氣中能吸收地面反射的太陽輻射，并重新發(fā)射輻射的一些氣體,它們的作用是使地球表面變得更暖，類似于溫室截留太陽輻射,并加熱溫室內(nèi)空氣的作用。水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)、氧化亞氮(N2O)、甲烷(CH4)和臭氧(O3)是地球大氣中主要的溫室氣體。7.云:云量觀測包括總云量,低云量的觀測。8.大氣結構和垂直分層:對流層、平流層、中間層、熱層、散逸層等5層（P17）9.垂直溫度梯度：規(guī)定溫度隨高度的增加而降低為正值——氣溫直減率(γ)γ＝－△T/△Z△Z：兩高度差；△T兩高度氣溫差γ＞0，氣溫隨高度升高而降低γ＜0，氣溫隨高度升高而升高γ＝0，氣溫不隨高度變化而變化影響因素：光解程度、大氣成分、太陽和地球的輻射等10.對流層厚度變化：空間：低緯地區(qū)平均為17～18Km，在中緯地區(qū)平均10～12Km，在高緯地區(qū)平均為8～9Km。時間：一般夏季對流層厚度比冬季厚2Km以下大氣層稱為摩擦層；2m以下大氣層稱為貼地氣層對流層特點：(1)集中了整個大氣3/4的質(zhì)量和幾乎全部的水汽。大氣中的各種天氣現(xiàn)象如風、云、雨、雪等都發(fā)生在這一層里，對天氣分析和預報具有重要意義(2)氣溫隨著海拔高度的增高而降低(3)各種氣象要素分布不平衡(4)對流層空氣具有強烈得鉛直方向上的對流運動和不規(guī)則的亂流運動11.平流層：自對流層頂?shù)?5Km高度。在平流層下層，即30～35km以下，溫度隨高度降低變化較小，氣溫趨于穩(wěn)定，所以又稱同溫層。在30～35km以上，溫度隨高度升高而升高。其特點：①在平流層的下部，隨著高度增加，氣溫最初保持不變，在25Km以上，氣溫隨高度增加而顯著升高；到55Km高度上可達－3℃②在平流層中空氣的垂直運動明顯減弱，主要是水平運動③在平流層中，水汽和塵埃含量極少。晴朗少云，大氣透明度好，氣流比較平穩(wěn)，適于飛機飛行第二章輻射1.輻射通量(Φ)：單位時間內(nèi)通過任一表面的輻射能，單位為瓦(W)或焦耳/秒(J/s)?？杀硎緸椋禾柕妮椛渫繛?.90×1026W2．輻射通量密度(F)：單位時間內(nèi)通過單位面積的輻射能。其單位為瓦/米2(W/m2)3.光通量：單位時間內(nèi)通過任意面積上的光能，流明（lm）。4.光通量密度、照度(光照強度A)：入射到單位面積上的光通量，單位為勒克斯(ＬX或Lm/m2)。5.普朗克第一定律：6.斯蒂芬一波爾茲曼定律：黑體的輻射強度(E)與其表面的絕對溫度(T)的四次方成正比。即E=σT4，σ是斯蒂芬－波爾茲曼常數(shù)，等于5.67×10-8(W/m2.K4)；T為絕對溫度K＝273.15＋t℃，7.基爾荷夫定律(選擇吸收定律):該定律指出，在一定溫度下，任何物體對于某一波長的放射能力與物體對該波長的吸收率的比值，只是溫度和波長的函數(shù)，而與物體的其他性質(zhì)無關。Eλ,T=eλ,T/aλ,Teλ,T表示物體對該波長的放射能力；aλ,T表示物體對該波長的吸收率；Eλ,T只是波長和溫度的函數(shù)8.太陽輻射:太陽不停地以電磁波和粒子的形式放射出巨大的能量，由這種放射方式傳遞的能量稱為太陽輻射能。太陽輻射在大氣中的減弱（吸收，散射，反射）9.太陽常數(shù)：在大氣上界，當日地位于平均距離(為1.496×108Km)時，垂直于太陽光線的單位面積上，在單時間內(nèi)所獲得的太陽輻射能量，稱為太陽常數(shù)，以S0表示，其值約為1360W/m2或1382W/m2(我國采用)太陽常數(shù)的變化范圍在1325~1457W/m2之間。10.太陽高度角(h)：太陽光線與地表水平面的夾角稱為太陽高度角（0°~90°)。h愈小，等量的太陽輻射能光束所散布的面積就愈少，太陽高度角隨時間、地點而不同表現(xiàn)為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。同時受地理位置的影響。h=90°-φ+δ（φ觀測點緯度；δ觀測時間的太陽傾角，亦稱赤緯，太陽直射點緯度）11.可照時數(shù)：當天空無云或無其它障礙物遮蔽時，太陽光可以照射地面的時間，稱為可照時數(shù)。即日出到日落的時間(晝長)。以小時、分為單位?？蓮睦碚撚嬎慊虿闅庀蟪Ｓ帽淼玫娇烧諘r數(shù)=2ω/15°cosω=—tanφtanδ(ω在0°到180°之間)上式中φ為緯度；δ為赤緯；ω為時角。已知日出日沒時ｈ=0，sinh=0，可得上式12.地面有效輻射是地面放射的輻射與地面吸收的大氣逆輻射之差，其表達式為：E0=Ee—δEa13.光合有效輻射：能被植物吸收用于光合作用、色素合成、光周期現(xiàn)象和其他生理現(xiàn)象的太陽輻射波譜區(qū)，稱生理輻射，又稱光合有效輻射(380～710nm）14.植物的光周期現(xiàn)象：晝夜交替、光線變暗、及其時間長短對植物進入發(fā)育階段（開花結果）的影響，稱為光周期現(xiàn)象。15.光照度就是陽光在物體表面的照度。其大小主要取決于可見光的強弱,它包括直射光和散射光單位為lx16、提高光能利用率的途徑：⑴改革耕作制度，提高復種指數(shù)。⑵采用合適的栽培技術，擴大田間綠葉面積，并維持較長的功能期。⑶選擇高光效品種。⑷科學施肥，改善田間CO2供應⑸改造自然，使光、熱、水資源配合最佳。⑹及時預測和防治病蟲害及其他自然災害。⑺是提高葉綠素的光合效能。17.維恩位移定律：λm=eq\f(C,T)(C=2897×103nm·K)，單位為nm第三章溫度1.熱量的傳遞方式：輻射傳遞、分子傳導、流體熱交換、潛熱交換2.熱容量：單位容積（質(zhì)量）物體溫度變化一度所需要吸收或放出的熱量，稱為容積熱容量（比熱容）。土壤潮濕，熱容量大；干燥，土壤孔隙度大，熱容量小。C=△Q/V或者m(T2-T1)Cv=ρ·Cm3.導熱率λ：物體在單位厚度間、保持單位溫差時，其相對的兩個面在單位時間內(nèi)通過單位面積的熱流量。單位：J/(CM·s·℃)或者W/(cm·℃)。隨土壤濕度增加而增加，有機質(zhì)含量增多，導熱率減小。4．單位容積的物質(zhì)，通過熱傳導，由垂直方向獲得或失去λ（焦耳）的熱量時，溫度升高或降低的數(shù)值稱為導溫率，也成熱擴散率。單位m2/scm2/s土壤濕度較小時，濕度增大導溫率增大；濕度超過一定值后，導溫率與濕度的變化成反比。導溫率越大，表面溫度變化越小，而土壤內(nèi)層變化越大。K＝λ/C顯然，土壤熱擴散率與導熱率成正比，與容熱量成反比。。。3.干空氣或未飽和的濕空氣(沒有水汽凝結)與外界之間無熱量交換時的狀態(tài)變化過程，稱為空氣的干絕熱過程。在大氣靜力條件下(即氣塊的氣壓時時都與周圍大氣的氣壓處于平衡)，干絕熱升降引起的溫度隨高度的變化率(γd=-dT/dZ)，稱為干絕熱直減率。據(jù)計算，γd=0.98℃/hm，實際工作中取γd=1℃/hmT=T0－γd△Z4.空氣飽和時(即在上升和下降時空氣都維持飽和狀態(tài))，溫度的絕熱變化稱為濕絕熱變化。其溫度變化率稱為濕絕熱直減率，用γm表示。因飽和空氣上升時，溫度隨高度的變化是由兩種作用引起：一種是由氣壓變化引起的，另一種是由水汽凝結時釋放潛熱引起的，當空氣上升時，氣壓使溫度降低，水汽凝結造成溫度升高；反之則相反。這兩種過程相互作用，使得有水汽凝結時，空氣的升降所引起的溫度變化幅度要比沒有水汽凝結時小。因此，一般情況下，γm＜γd5.大氣穩(wěn)定度的判斷：1.r愈大，大氣愈不穩(wěn)定;r愈小，大氣愈穩(wěn)定。2.當r<rm時，必然r<rd，不論空氣是否達到飽和，大氣總是處于穩(wěn)定狀態(tài)，因而稱為絕對穩(wěn)定；當r>rd時，必然r>rm，無論空氣是否達到飽和，大氣總是處于不穩(wěn)定狀態(tài)，因而稱為絕對不穩(wěn)定3.當rd>r>rm時，對于飽和空氣來說，大氣是處于不穩(wěn)定狀態(tài)的；對于未飽和空氣來說，大氣是處于穩(wěn)定狀態(tài)的。這種情況稱為條件不穩(wěn)定6.逆溫：在低層大氣中，通常氣溫是隨高度的增加而降低的。但有時可能出現(xiàn)相反的情況，氣溫隨高度的增加而升高，這種現(xiàn)象稱為逆溫，出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象的大氣層稱為逆溫層。根據(jù)逆溫層的形成原因，可將逆溫層分為輻射逆溫、平流逆溫、下沉逆溫、湍流逆溫、鋒面逆溫等7.影響土溫變化的因素：太陽高度角，土壤濕度，土壤顏色，土壤機械組成和有機質(zhì)，地面覆蓋物，地形和天氣條件，云量。土壤溫度的日變化和年變化隨緯度的改變不一致。白天地表熱量收支：R—P—B—LE=0晚上地表：—R+P+B+LE=0地面熱量平衡方程：R=P+B+LE8.影響水溫變化的因子9.溫度的生物學意義:農(nóng)業(yè)界限溫度:0℃，越冬植物停止生長；5℃：喜涼植物開始生長，日平均氣溫5℃以上的持續(xù)時期被稱為作物生長期；10℃：春季喜溫植物開始播種，喜涼作物活躍生長，其他喜溫植物停止生長，日平均氣溫10℃以上的持續(xù)期稱為生長活躍期。常作為亞熱帶地區(qū)的農(nóng)業(yè)界限溫度；15℃：喜溫作物已開始積極生長或停止積極生長的日期，秋季冬小麥播種下限，日平均氣溫高于15℃的持續(xù)時期，為喜溫作物的活躍生長期；20℃：熱帶作物開始生長。10．溫周期現(xiàn)象:生物適應溫度的某種周期性變化，并通過遺傳成為其生物學特性，這一現(xiàn)象稱為溫周期現(xiàn)象.11.積溫學說：①在其他條件得到滿足的前提下，溫度因子對生物的發(fā)育起著主要作用；②生物發(fā)育要求一定的下限、上限溫度；③完成某一階段的發(fā)育需要一定的積溫。溫度對作物和變溫動物生長發(fā)育的影響，包括溫度強度和持續(xù)時間兩個方面，積溫就是衡量這兩個方面的綜合效應的一種農(nóng)業(yè)氣象指標。12.活動積溫：作物(或昆蟲)的某一生育期或全生育期中活動溫度的總和，即活動積溫.(包括下線溫度)[大于有效積溫]有效積溫：作物(或昆蟲)的某一生育期或全生育期中有效溫度的總和，即有效積溫.凈效積溫：生物在某一發(fā)育期或整個生育期中，凈效溫度的總和，為之凈效積溫.（最?。?3.積溫在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應用：1.可作為鑒定一個地區(qū)熱量的指標2.為作物的引種和新品種的推廣提供了重要的依據(jù)3.積溫可用于制作作物的播種期，開花期以及病蟲害等發(fā)生發(fā)展期的預報4.負積溫可用于作物低溫冷害的指標5.>15℃與20℃的積溫數(shù)值的大小，對于喜溫作物與熱帶作物的開花和結實具有重要的意義6.積溫可以表示作物的生長發(fā)育速度第四章空氣中的水分1.露點溫度(Td)：在空氣中水汽含量不變，氣壓一定的條件下，當氣溫降低到空氣中水汽達到飽和時的溫度，稱為露點溫度，簡稱露點，以Td表示，其單位與溫度相同。2.飽和差(d)：在一定的溫度條件下，飽和水汽壓(E)與此時空氣的實際水汽壓(e)之差，稱為飽和差。以d表示，單位為百帕(hpa)或毫米汞柱高(mmHg)；其計算式為：d=E-ed>0未飽和狀態(tài)；d=0飽和狀態(tài)；d<0過飽和狀態(tài)。飽和差大小表示空氣中實際水汽含量距離飽和的程度。當溫度升高時，飽和差(d)增大；溫度降低時，飽和差減小.3.絕對濕度(a):單位容積的空氣中所含水汽的質(zhì)量，稱為絕對濕度，以a表示。它實際上就是水汽密度,通常以1m3的空氣中所含水汽的克數(shù)來表示，其單位為g/m3(或g/cm3)。4.農(nóng)田總蒸發(fā)(蒸散)：指植物蒸騰和植被下土壤表面蒸發(fā)的總耗水量，即農(nóng)田總蒸發(fā)量.5.蒸發(fā)蒸騰勢：在充分供水的條件下，單位時間內(nèi)的總蒸發(fā)量(即土面蒸發(fā)加上植物蒸騰)，稱為蒸發(fā)蒸騰勢(彭曼創(chuàng)立)。它標志著農(nóng)田的最大耗水量.6.水汽凝結的條件:1.大氣中的水汽含量必須達到過飽和狀態(tài)(e>E)2.空氣中必須有凝結核(或凝華核).7．露與霜：形成露和霜的天氣條件：晴朗無風或微風的夜晚。凡是輻射能力強或熱容量小、導熱率小的物體表面，均有利于露或霜的形成。8.降水的種類：雨，雪，霰，雹。9.空氣濕度對作物的影響：75%~80%最宜。水分臨界期（花芽分化期）：作物對水分供應的最敏感時期。短則抗旱能力差。是影響作物蒸騰和作物吸水的重要因子之一。10.馬格努斯公式：E=E0×10eq\f(at,b+t)eq\f(at,b+t)eq\f(3,4)第五章氣壓與風天氣氣候1.海拔高度的計算：△Z=Z2-Z1=18400(1+αtm)lgP1/P2P1海拔較低處α=1/273tm兩地平均溫度2.氣壓場的基本類型：低氣壓，低壓槽，高氣壓，高壓脊，鞍形氣壓場。3.怎樣判斷風向？自由大氣受氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力三個力作用?？諝膺\動遵循風壓定律：風速與水平氣壓梯度成正比，風向與等壓線平行，在北半球，背風而立，高壓在右，低壓在左。南半球則相反。如北京附近等壓線呈西南到東北走向，高氣壓在東南側(cè)，低氣壓在西北側(cè)，按風壓定律就可以知道北京吹西南風。反過來，如知道北京吹西南風，則可以推知北京的東南側(cè)一定是氣壓高，而西北側(cè)一定是氣壓4.空氣水平運動的主要形式：地轉(zhuǎn)風，梯度風，摩擦風，地方性風（海陸風，山谷風，焚風，峽谷風）。5.影響我國的氣壓帶和大氣活動中心：阿留申低壓，印度低壓，太平洋副高，蒙古高壓6.季風對我國氣候的影響：冬季，陸地比海洋冷，大陸氣壓高于海洋，氣壓梯度力自大陸指向海洋，風從大陸吹向海洋；夏季則相反，陸地很快變暖，海洋相對較冷，氣壓陸地低于海洋，氣壓梯度力由海洋指向大陸，風從海洋吹向大陸。我國東臨太平洋，南臨印度洋，冬夏的海陸溫差大，所以季風明顯。7.影響空氣湍流運動的因素：風速，地面粗糙度，大氣穩(wěn)定度。它們分別是通過動力作用和熱力作用影響的。8.冷暖鋒判斷法:冷氣團移動的箭頭A指向鋒面PM，而暖氣團B則背離鋒面，此為冷鋒；反之為暖鋒PN雨區(qū)在鋒后(A側(cè))的為冷鋒，雨區(qū)在鋒前(C側(cè))的為暖鋒冷鋒鋒面坡度比暖鋒鋒面坡度陡。。冷鋒的冷氣團移動箭頭直指鋒面，而暖鋒冷氣團移動箭頭在鋒面附近形成一個環(huán)流。冷鋒的冷氣團移動箭頭直指鋒面，而暖鋒冷氣團移動箭頭在鋒面附近形成一個環(huán)流9.氣旋：氣旋是指在同一高度上中心氣壓比周圍低、占有三度