农业气象学温度

• 大规模空气 的水平运动 叫平流。 • 是水平方向 传递热量的 主要方式。
（4）潜热交换
• 是水汽在蒸发或 凝结时吸收或放 出的热量。 • 大气中水汽集中 在5km以下大气 层中，故潜热交 换主要发生在对 流层下半层。
• 地面和大气之间热量交换，以辐射为主。 • 在气层内，以对流和湍流为主，其次是 潜热交换。 • 在不同纬度和地区之间的热量交换以平 流为主。
• 2、空气绝热变化
• 绝热冷却：气块上升时体积膨胀对外做功而降温。
• 绝热增温：气块下沉时体积减小，外界对其做功而
增温。
• 对于垂直运动的气团，其温度变化取决 于气团内水汽含量的多少，所以绝热变 化又分为干绝热变化和湿绝热变化两种。
（1）干绝热变化：
• 定义：干空气或未饱和的湿空气，在绝 热上升或下降过程中的温度变化。 • 干绝热直减率 rd ：干绝热过程中其温度
• 实际上r随时间和高度不同而变化。
（ 1 ）日射型：随 高度增加而降低。 气温垂直分布类型 12 h • （2）辐射型： 随高度增加而增 加。0 h • （3）上午转变 型：上面为辐射 型，下面为日射 型。6 h • （4）傍晚转变 型：上面为日射 型，下面为辐射 型。18 h
2、大气中的逆温
1、日变化
• 土壤温度日变化：土壤温度在一昼夜间随时 间的连续变化。 • 晴天时，土表最高温度13h左右，最低温度 在次日近日出时。
为何地面最高温度出现的时间落后于 太阳辐射最大值出现的时间？
• 日出后，随着太阳辐射的增强，地面不断得 到热量，到12h后，虽然太阳辐射逐渐减少 但地面仍在得到热量，一直到13h时左右， 地面得到的与失去的能量相当，地面温度达 最大值。 • 同理，到次日近日出时地面热量收支达到平 衡，出现地面温度最小值。
• 土表温度日较差最大，越向深层越小，至 一定深度后，日较差为零，该深度为土温 日不变层（日恒温层）深度。
• 如窑洞、地铁等。
• 2、影响土壤温度日较差大小的因素：
• • • • • （1）（太阳高度）纬度:随纬度增高而减少。 （2）土壤湿度:湿土<干土 （3）土壤颜色：深色土>浅色土 （4）地形:凸地<平地<凹地。 （5）天气:阴天<晴天;有风<无风。
热量。
• 热容量大的土壤，在得到或失去相 同热量的条件下，升温和降温的数 值小。
• 土壤热容量大小取决于土壤的组成 成分及其组成比例。 • 土壤是由固体成分和不定量的水及 空气组成，一般各固体成分的热容 量差别不大。
• 在土壤组成成分中，热容量大小为： 水>土壤固体颗粒>空气，因此影响土壤热 容量的主要因素是土壤中水分和空气所占 比例。 • 土壤湿度大时，空气含量少，热容量增大； 而土壤干燥时，空气含量多，热容量小 • 热容量还随土壤孔隙度的增大而减小。
一般出现在夜间和冬季，是由于土壤表面首先辐射
冷却造成的，热量由下层向地表传递。
可用一日中1h和一年中1月土壤温度垂直分布表示。
（3）清晨转变型： 09 h，4月 上层为日射型，下层为辐射型。 （4）傍晚转变型： 19 h，10月 上层为辐射型，下层为日射型。
§3
温度与农业
• 一、气温与农业生产的关系 • 二、土温与农业的关系 • 三、调节温度的农业措施
随高度的变化率，大概地，rd=1℃/100m
（2）湿绝热变化
• 定义：饱和湿空气，在绝热上升或下降 过程中温度变化。 • 湿绝热直减率rm：湿绝热过程中其温度
随高度的变化率，平均值rm=0.5℃/100 m
•为什么 m <
r rd?
• 在湿绝热变化中，气块上升降温时，水汽遇冷 凝结，放出潜能，使气块降温缓和，降温幅度
• 未绿化街道高温持续5个小时，而绿化区 只有0～3个小时。
影响气温日较差的因子：
• a、纬度 b、季节 c、地形 • d、下垫面性质 e、天气状况 • f、高度
a、纬度：低纬>高纬
• 正午时太阳高度角随纬度的增加而减小， h=90º - φ+ δ，因此气温的昼夜温差也 随纬度的增加而减小。 • 一般地，气温日较差值在热带地区为12 ℃，温带为8～9 ℃，极圈内为3～4 ℃。
• 2、气温的年变化
• 在北半球，最热月在7月，最冷月在1月
• 在海洋和沿海地区，最热月在 8 月，最冷月 在2月。 • 气温年较差：一年中月平均气温最高值与最 低值之差。
影响气温年较差的因子：
• （1）纬度 • （2）距海远近 • （3）地形和天气状况
（1）纬度：随纬度增加而增大。
• （2）距海远近：离海近，年变化小；内 陆地区年变化大。
• 逆温：对流层中气温随海拔高度增高而 升高的现象。 • 有：辐射逆温、平流逆温、下沉逆温和 锋面逆温等。
• 辐射逆温：因地面强烈辐射冷却而形成 的逆温。 • 平流逆温：暖空气平流到冷的下垫面上 形成的逆温。
• 在农业上，利用逆温可以防霜冻；在清 晨喷洒农药；山区的山腰处适宜种植怕 冻果树，又叫“山腰黄金带”。
• （一）气温的周期性变化 • （二）气温的非周期性变化 • （三）气温的垂直变化
（一）气温的周期性变化
• 1、气温的日变化 • 即一天中气温随时间的连续变化。 • 气温日较差：一天中气温的最高值与最低值之 差。 • 一般地，最高温度在 14 ～ 15h ，最低温度在日 出前后。
• 农业生产上，较大的
1、气温的非绝热变化
• 包括分子传导、辐射、流体流动热交换、 潜热交换。
（1）分子传导
• 分子传导：依靠分子的热运动将能量从 一个分子传递给另一个分子，而达到热 量平衡的传热方式。 • 地面和大气是热的不良导体，通过这种 方式传递的热量很少，其作用仅在贴地 气层较为明显。
（2）辐射
• 辐射是物体之间根据各自温度高低通过 辐射交换热量的传热方式。 • 大气主要靠吸收地面长波辐射而增热， 地面也吸收大气逆辐射，空气团之间也 可以通过辐射交换能量。
b、季节：夏季>冬季，最大在春季
• 因夏季太阳高度角大，白天较长，增温 较快，但是夜晚也短，地面来不及冷却， 使最低温度下降不够低，因此春季出现 气温日较差最大值。最小值出现在冬季。
c、地形：凹地>凸地
• 凹地（谷地、盆地、河川地等），白天 因与地面的接触面比平地广，因此增热 较多，加上通风不良，热量不易散失， 故温度高；夜间冷空气沿坡地下滑聚集 谷底，加上辐射冷却使温度很低。 • 凸地（高地、山地、小丘等）因风速大， 热交换迅速，使气温日较差小。
（3）地形和天气状况：
• 凹地>凸地，雨季可使气温年较差减小。 • 泼水节是我国云南傣族的新年 — 约 4 月 15 日， 这里每年雨季前的 4 月最热，而印度夏季风带 来雨季开始于 5 月上旬，雨水带来风调雨顺， 所以泼水节又是“求雨节”“祈年节”。
（二）气温的非周期性变化
• 气温除因太阳辐射作用引起周期性的日、 年变化外，在大气水平运动时还会发生 非周期性变化。
气温日较差利于作物
获得高产。
• 因白天温度高使叶片
积累的光合作用强，
制造的碳水化合物较 多，而夜间温度低使 呼吸消耗少，积累较 多，使作物产量高， 品质好。
• 在城市绿化中，据观测：公园中绿化区 比未绿化居民区日最高气温低4.2 ℃， 日平均气温低2.1 ℃，绿化街道比未绿一、土壤热特性 二、土壤温度的日、年变化 三、土壤温度的垂直分布
一、土壤热特性 1、热容量 2、导热率
3、导温率
1、热容量
• 热容量：物体温度变化1℃所需吸收或放 出的热量。 • 分质量热容量和容积热容量两种。 • 在研究土壤温度时，多采用容积热容量。
• 容积热容量（热容量）CV：单位体积的 土壤，温度变化1℃所需要吸收或放出的
d、下垫面性质：
• 海洋<陆地 • 沙土、深色土、干松土壤>粘土、浅色土、 潮湿紧密土壤
e、天气：
• 晴天>阴天，无风>有风
f、 高度
• 在对流层中温度日变化的幅度随着离地 面高度的增加而急剧减小。 • 在2～3km的高度，气温日较差很小，约 0.1～1 ℃，因为气层越高，其温度受地 面影响越小。
小于干绝热变化；下降增温时，气块内水汽受
热蒸发，要消耗部分潜能，故增温幅度也小于
干绝热变化，因此rm <rd。
• rm 和rd是指气团在升降过程中，气团本
身的温度变化率。 • 而r是表示实际大气层中温度随高度的变 化率。
二、气温的时空变化
• 气温的高低决定于空气的热量收支，低 层大气的热量来源于地面，地面有日、 年周期性变化，所以气温也有日、年周 期性变化，特别是离地面50m以下的近地 气层变化尤其明显。 • 因空气的水平运动又使气温有非周期性 变化。
第三章 温度
• 一、空气温度 • 二、土壤温度 • 三、温度与农业
§1
空气温度
• 一、大气的热量传输
• 二、气温的时空变化
一、大气的热量传输
• 1、气温的非绝热变化：空气与外界有热 量交换而引起的温度变化。 • 2、气温的绝热变化：空气与外界不发生 热量交换，而是由外界压力的变化对空 气做功，使空气体积变化而引起的温度 变化。
2、导热率λ
• 导热率：在单位距离（厚度1cm）内温度 相差1 ℃ 时，在单位截面上，每秒钟所 通过的热量。 • 土壤的导热率越大，表示传热越快。
• 土壤导热率取决于它的前三种主要成分 所占的比例。 • 一般地，土壤固体成分很少变化，且各 固体组成成分的导热率相差也很小。
• 土壤导热率主要取决于土壤中水分 和空气含量的多少，即土壤含水量 和土壤空隙度。
• 如“倒春寒”“秋老虎”现象。
• 一地的气温变化是由周期性变化和非周 期性变化共同作用的结果，总的说来， 气温日、年周期性变化是主要的。
• （三）气温的垂直分布