利用正弦分段法模拟气温日变化
气温的变化和分布PPT课件
气温的分布
达洛尔
地球上最热的地方，是非洲埃塞俄比亚的达洛尔， 这里的年平均气温为34 ºC。
南极
地球上最冷的地方在南极洲，全洲年平均气温 为-25ºC。
本课总结
日变化： 气温日较差
夏热冬凉，年较差 大，四季分明。
北半球 南半球
气温最高月 气温最低月
7月
1月
1月
7月
气温曲线图的制作方法
（1）绘出横坐标轴，把它平均分成12段， 逐月标上月份。
（2）绘出纵坐标轴，按相等的温度差标上 气温刻度。 （3）将表中各月的气温数据用点标注出来， 再用平滑的线把各点连接起来，画出一条曲 线。 （4）在图的适当位置写上图名，完成气温 曲线图。
变化的原因？
想 一 想
1、等温线的分布为什么不跟纬线一致？ 2、在世界年平均气温分布图上，为什么
南半球的等温线比较平直，北半球的 曲折较多？
不长山人 知恨寺间 转春桃四 入归花月 此无始芳 中觅盛菲
大 林 寺 桃 花
来处开尽
气温随海拔的升高而降低，每上升100米，气温降低 约0.6 ℃ 。
世界气温的分布规律
A.日平均气温高
B.气温年较差大
C.气温是（ ）
A.纬度位置 B.海陆分布 C.地形因素 D.洋流因素
3、寒假期间，小明随父母外出旅行，到达目的地时，他们 穿的羽绒服换成了凉爽的夏装，小明一家人的行路线最有 可能是 （ ）
A.从上海到乌鲁木齐
气温/℃ 30
20
10
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月份
课件7：3.2 气温的变化与分布
绘制气温曲线图 （比一比，看谁绘得快又好！）
气温／℃ 25 20 15
3．在坐标图的相应位置， 逐月用点标出气温值；
10
4．用平滑的曲线把各点
5
连接起来。
0
-5
-10
-15
-20
-25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12月份
气温的年变化（“明察秋毫”）
第三章 天气与气候 第二节 气温的变化与分布
气温和气温的测定
思考： 1.什么是气温？用什么符号表示？怎样读？ 2.气温用什么来测量？
气温---大气的冷热程度， 用温度计测定， 用“℃”来表示， 对气温观测，一天要进行4次：8时、14时、20时、2时。
气温的变化
气温的观测： 用放在百叶箱里的温度计 测得的。人工观测通常每 天在8时、14时、20时、2 时测。
1．找极值 即找气温的最高值和最低值（最高气温、最低气温）；
2．看弯曲 即看气温曲线的弯曲程度的大小；
3．析变化 即分析气温的变化。在气温日变化图中，曲线弯曲程度越 大，气温的日变化越大。在气温年变化图中，位于热带判 断的依据是各月均温都高，都在15℃以上，气温曲线弯曲 程度很小；位于温带判断的依据是各月均温高低变化明显， 气温年较差大，四季分明，气温曲线弯曲程度也大；位于 寒带判断的依据是各月均温都很低，大多在0℃以下，只 不过各月的寒冷程度不同。
气温的单位： 记做“℃”，读作“摄 氏度”。
想一想 早晨与中午的气温一样吗？ 暑假与寒假，你穿的衣服一样吗？ 夏季，你愿意去哪里避暑？
日平均气温、月平均气温、年平均气温
观察
请读出图
16
中4个时刻 8
数值分析在气象学中的应用例题和知识点总结
数值分析在气象学中的应用例题和知识点总结气象学作为一门研究大气现象和过程的科学，其发展离不开数学方法和工具的支持。
数值分析作为数学的一个重要分支，在气象学中发挥着至关重要的作用。
它为解决气象学中的复杂问题提供了有效的手段，帮助气象学家更好地理解和预测天气变化。
接下来，我们将通过一些具体的例题来展示数值分析在气象学中的应用，并总结相关的知识点。
一、数值分析在气象学中的应用例题例题 1：天气预报中的数值天气预报数值天气预报是气象学中应用数值分析最广泛的领域之一。
通过建立大气运动的数学模型，利用数值方法求解这些方程，可以预测未来一段时间内的天气状况。
假设我们要预测某地区未来 24 小时的气温变化。
首先，我们需要建立描述大气热传递过程的偏微分方程，例如热传导方程和对流扩散方程。
然后，将该地区的初始气温、地形、风速等数据作为初始条件和边界条件。
接下来，使用有限差分法或有限元法等数值方法将连续的偏微分方程离散化为代数方程组。
最后，通过计算机求解这些代数方程组，得到未来不同时刻该地区的气温分布。
例题 2：气候模型中的数值模拟气候模型用于研究长期的气候变化趋势。
在气候模型中，数值分析同样不可或缺。
例如，考虑全球气候模型中的海洋环流模拟。
海洋环流对全球气候有着重要影响。
我们可以建立描述海洋中水流运动的纳维斯托克斯方程，并结合热力学方程来模拟海洋的温度和盐度分布。
通过使用数值方法，如谱方法或混合有限元有限差分法，对这些方程进行求解，可以了解海洋环流的变化及其对气候的影响。
例题 3：大气污染物扩散的数值模拟在研究大气污染物的扩散过程时，数值分析也能发挥作用。
假设一个工厂向大气中排放污染物，我们要预测这些污染物在一定时间内的扩散范围和浓度分布。
可以建立描述污染物扩散的对流扩散方程，同时考虑大气的风速、湍流等因素。
使用数值方法求解该方程，能够为环境保护和决策提供依据。
二、数值分析在气象学中的知识点总结1、数值方法的选择在气象学应用中，需要根据问题的特点选择合适的数值方法。
2024年高三地理气温知识点总结(二篇)
2024年高三地理气温知识点总结1. 气温的定义：气温是指大气中的温度，它是气候的重要组成部分，也是人们日常生活和生产活动中经常接触到的一个气象要素。
2. 气温的测量：气温的测量通常使用气温计来进行。
常见的气温计有普通水银气温计、最高最低温度计、蒸发式湿球温度计等。
3. 气温的变化因素：- 纬度因素：随着纬度的升高，气温逐渐降低。
主要原因是接收太阳辐射的能量随着纬度的升高而减少。
- 海洋因素：海洋的温度较为稳定，因为海水具有较高的比热容，能够吸收和释放大量的热量，稳定了海洋的温度。
- 大陆因素：大陆的温度较为剧烈，因为陆地的比热容较低，容易受到太阳辐射的影响。
- 海陆分布：海陆分布的不平衡导致了不同地区的气候差异。
海洋对附近地区的气温有一定的调节作用。
4. 气温的季节变化：气温的季节变化主要是由于地球公转和倾斜所引起的。
地球公转使得太阳光照强度在不同季节有所不同，同时倾斜使得太阳光垂直射到地面的角度也不同。
南北半球的气温季节变化正好相反。
5. 气温的日变化：气温在一天中也会有昼夜变化。
太阳从东方升起时，地面开始受到日照的影响，气温逐渐升高；而当太阳下山时，地表开始散热，气温逐渐降低。
6. 气温的年变化：气温在一年中也会发生变化。
通常来说，气温在夏季较高，在冬季较低。
这是由于太阳辐射的季节性变化以及大气环流的影响所导致的。
7. 气温的气候类型：根据气温的分布特点，地理学上将地球划分为寒带、温带和热带三个气候带。
在不同的气候带内，气温的年、季、日变化特点有所不同。
8. 气温的影响因素：- 地理因素：包括纬度、高度、地形和地貌等因素。
这些因素决定了地区的太阳辐射接收量和热量释放量，从而影响气温。
- 大气因素：包括大气组成、云量、风向等因素。
大气的组成和云量影响着太阳辐射的吸收和反射，从而影响气温。
- 水体因素：包括海洋、湖泊和河流等水体。
水体具有较大的比热容，能够吸收和释放大量的热量，稳定了周围地区的气温。
气温日变化、年变化、等温线剖析
大陆
等温线向高纬弯曲 →乙地气温较同一纬度高
冬季海洋 夏季大陆
（3）、等温线的弯曲 （高高低低原则）
等温线向低纬弯曲 →甲地气温较同一纬度低
冬季大陆 夏季海洋 寒流经过
寒 流 经 甲过
8℃ 10℃
12海℃ 洋
暖
流
经 过
乙
等温线向高纬弯曲 →乙地气温较同一纬度高
冬季海洋 夏季大陆 暖流经过
向北等温线数值升高→南半球
14
北半球
10
南半球
⑵判断海陆分布
甲地与乙地 哪边是大陆？
某地7月份等温线图
海洋
甲
8℃ 10℃
乙
方法：
12℃
大陆
①先判断某地为北半球， 7月份为夏季
②甲地等温线向低纬弯，说明温度低。乙地等温线 向高纬弯，说明温度高。
③夏季大陆温度高于海洋，乙地为大陆
⑶判断季节 该图是1月份还是7月份？
2、①、②的海陆位置可能分别位于： D
A、大西洋、欧洲 B、亚洲、太平洋 C、地中海、亚洲 D、太平洋、北美洲
3、P处等温线向南弯曲的原因可能是： A
A、P处位于海洋，受寒流影响，气温低于同纬度陆地 B、P处位于陆地，受地形的影响，气温低于同纬度陆地 C、P处位于海洋，受暖流影响，温度高于同纬度海区 D、P处位于陆地，受地形的影响，气温高于同纬度陆地
山谷＞山顶。 原因：山顶受地面影响小
③地形： 平原＞山地。 原因：平原白天升温快，
高原＞平原。
夜晚降温快。
原因：高原海拔高大气密度小，大气的保温作用及 削弱作用低，因此白天升温快，夜晚降温快。
④天气：晴天＞阴天。
⑤植被：裸地＞林地。 气温日较差的大小能反映气温日变化的程度。
32气温的变化与分布(2)-江苏省苏州市工业园区星澜学校七年级地理上册教案
师：请同学们结合教材图3.16“等温线模式图”，同桌之间利用等高线的图的特点，互相合作交流，思考：
（1）什么是等温线？（提示：根据以前所学的等高线的定义回答）
（2）同一条等温线上，各点的气温是否相等？
（3）相邻两条等温线之间的温差是多少？
（4）等温线的稀疏和温差之间有什么关系？
（5）在等温线闭合处，如何判断是高温中心还是低温中心？
师：以上我们认识了等温线的特点，现在我们阅读56页图3.17“世界年平均气温的分布”图，了解世界气温的分布规律。
2、世界气温的分布规律
[活动]师：请同学们仔细观察图中的等温线，并找出下列问题的答案：等温线分布有什么特点？与纬线有什么关系？
师：请大家找出20℃等温线，看看和哪两条纬线接近。
师：这说明年平均气温低于-10℃的地区主要分布在哪些地区？
（3）相邻两条等温线之间的温差是4℃
（4）等温线密集的地方，温差大，稀疏的地方，温差小
（5）等温线闭合处，中心气温低是低温中心，中心气温高是高温中心
学生小组讨论，思考回答：等温线大致与纬线平行，并且低纬度地区气温高，高纬度气温低。
学生读图，回答问题：南回归线、北回归线。
学生读图，回答问题：南北回归线之间。
学生读图，回答问题：南极圈、北极圈
学生读图，回答问题：南极圈以南，北极圈以北
学生读图，回答问题：北半球的等温线数值由南向北递减，南半球等温线数值由北向南递减。
学生读图，回答问题：世界气温受纬度的影响，大致由低纬向高纬递减。
学生计算并讲解思路。
学生小组讨论，回答问题。
让学生初步了解气温分布的差异。
通过读图，培养学生的读图能力。
师总结：不管是1月还是7月，气温都是从低纬向高纬递减的；从等温线的疏密程度看，1月北半球的等温线稠密，南半球的稀疏，7月相反。总的来说，南半球的等温线比北半球的平直；北半球同纬度地区，1月海洋的气温高，7月大陆气温高。
数值分析在气象学中的应用例题和知识点总结
数值分析在气象学中的应用例题和知识点总结气象学是一门研究大气现象和过程的科学，它对于预测天气、应对气候变化以及保障人类的生产生活具有重要意义。
在气象学的研究和实践中，数值分析方法发挥着至关重要的作用。
通过对大气物理过程进行数学建模，并利用数值方法求解这些模型，我们能够更加深入地理解大气的行为，并做出更准确的气象预测。
数值分析在气象学中的应用十分广泛，以下我们将通过一些具体的例题来展示其应用，并总结相关的知识点。
一、气象学中的数值分析例题例题 1：天气预报中的数值模式假设我们要预测未来几天某个地区的气温变化。
首先，我们需要建立一个描述大气热传递过程的数学模型。
这个模型可能包括太阳辐射的吸收、地表的热交换、大气的对流和传导等因素。
然后，使用数值方法（如有限差分法或有限元法）将这个偏微分方程在空间和时间上进行离散化，并求解得到不同时刻和地点的温度值。
例如，对于一维的热传导方程：＄＼frac{＼partial u}｛＼partial t} ＝＼alpha ＼frac{＼partial^2 u}｛＼partial x^2}＄其中，＄u(x,t)＄表示温度，＄＼alpha$ 是热扩散系数。
我们可以将空间区间＄0,L$ 分成＄N$ 个等距的网格点，时间步长为＄＼Deltat$ 。
使用有限差分法，可以得到以下的差分格式：＄u_{i}＾｛n+1} ＝ u_{i}＾｛n} ＋＼frac{＼alpha ＼Delta t}｛（＼Delta x)＾2}（u_{i+1}＾｛n} 2u_{i}＾｛n} ＋ u_{i-1}＾｛n}）＄通过不断迭代计算，就可以得到未来各个时刻的温度分布。
例题 2：大气环流模型中的数值解法大气环流是指大气在全球范围内的大规模运动。
为了模拟大气环流，我们需要建立一个复杂的方程组，包括动量方程、质量守恒方程、能量方程等。
以二维的不可压缩流体动量方程为例：＄＼frac{＼partial u}｛＼partial t} ＋ u\frac{＼partial u}｛＼partial x} ＋ v\frac{＼partial u}｛＼partial y} ＝＼frac{1}｛＼rho}＼frac{＼partial p}｛＼partial x} ＋＼nu （＼frac{＼partial^2 u}｛＼partial x^2} ＋＼frac{＼partial^2 u}｛＼partial y^2}）＄＄＼frac{＼partial v}｛＼partial t} ＋ u\frac{＼partial v}｛＼partial x} ＋ v\frac{＼partial v}｛＼partial y} ＝＼frac{1}｛＼rho}＼frac{＼partial p}｛＼partial y} ＋＼nu （＼frac{＼partial^2 v}｛＼partial x^2} ＋＼frac{＼partial^2 v}｛＼partial y^2}）＄其中，＄u$ 和＄v$ 分别是水平和垂直方向的速度分量，＄p$ 是压力，＄＼rho$ 是密度，＄＼nu$ 是粘性系数。
地理七年级上册第四章第二节气温的转变与不同第一课时气温和气温观测、气温的转变教学设计
七上第四章第二节气温的转变与不同第一课时气温和气温观测、气温的转变【课型】新讲课【课标要求】运用气温资料，绘制气温曲线，说出气温随时刻的转变特点。
【教学目标】1．了解气温观测的相关知识，能计算某地的日平均气温。
2．运用气温日转变曲线图，说出某地一天内最高气温、最低气温，能计算气温的日较差。
（难点）3．运用气温年转变曲线图，说出最热月均温、最冷月均温，能计算气温的年较差。
（难点）4. 运用气温资料，绘制气温年转变曲线图，并归纳某地气温的年转变特点。
（重点）5. 通过气温观测，培育气象观测爱好和求真求实的科学态度。
【教学模式】爱好+自主+合作【教学方式】自学法、小组讨论法【教具预备】多媒体图片、温度计9.话题承转：大家都知道，天气与我们的生产生活关系密切，而气温作为天气的重要因素与我们的生产生活关系如何呢？学生根据自己的所见所闻以及自己的亲身体验回答。
谈体验话感受转折过渡在生活中我们能够明显的感受到一天之中不同时刻气温不同，一年之中不同季节和月份气温也有显著差异。
这说明气温随时间而（变化）。
读图思考与指导二、气温的变化1.请一学生根据自己的感受，谈谈一天中最高气温和最低气温出现的大致时间。
2.“大家的感受是否正确呢？请看下图”：（展示图片并提出问题有目的的引导学生读图思考）。
（1）横、纵坐标分别代表什么？曲线代表什么？（2）一天中最高气温和最低气温出现的时间。
（3）读出气温最高值和最低值，并计算二者的差值。
3.引导学生归纳气温日较差的计算方法。
4.话题承转：气温的日变化用气温日变化曲线图来表示，那么，气温的年变化用什么图来表示呢？1．学生根据自己的体验回答。
2.读图观察，依次根据教师的提示思考并回答相关问题。
（1）认识坐标轴：横坐标轴表示时间（24小时），纵坐标表示气温，曲线是不同时刻气温高低的连线。
(2)找到最高温和最低温：一天之中，最高气温出现在午后2时左右，最低气温出现在日出前后。
（并根据自己的生活体验加以验证）(3)读出气温最高值约33℃和气温最低值约24℃，二者差值：33℃-24℃=9℃。
气温日变化过程的模拟与订正
气温日变化过程的模拟与订正
气温日变化过程的模拟和订正是研究气温日变化特征的一个重要步骤。
它不仅能反映气温的日变化特点，还可以预测气温的未来变化趋势，从而促进气候变化的研究和控制。
气温日变化模拟通常采用三种不同的方法：即一次插值插值、二次插值插值和三次插值插值。
首先，获取区域的历史气温观测记录，然后根据一次插值插值算法拟合气温日变化曲线，得出气温近似变化趋势；其次，根据二次插值插值算法，历史气温观测记录进行多次拟合，从中得出该地区气温变化趋势的规律；最后，根据三次插值插值算法，可以对区域气温变化进行详细而精准的拟合，从而得出气温的详细日变化趋势曲线。
模拟后的气温日变化曲线可能不会完全符合实际的情况，因此需要进行订正。
一般采用正交基析法将观测数据和模拟数据进行综合叠加，用模拟数据来改进观测数据。
订正后，可以准确反映当地气温变化曲线，从而进一步预测气温的未来变化趋势。
总之，气温日变化模拟和订正是研究当地气温的变化特征的重要步骤，三种插值拟合和正交基析法订正能够有效提取气温变化规律，为气候变化的研究和控制提供较准确的基础。
2024年浙教版科学八上22气温课件1整理版
2024年浙教版科学八上22 气温课件1整理版一、教学内容二、教学目标1. 让学生了解气温的概念，掌握气温的测量方法，并能正确使用温度计进行测量。
2. 使学生理解气温的日变化和年变化规律，提高对气候现象的观察和分析能力。
3. 培养学生关注气候变化，增强环保意识，为我国应对气候变化贡献力量。
三、教学难点与重点教学难点：气温的日变化和年变化规律的理解。
教学重点：气温的概念、测量方法以及正确使用温度计。
四、教具与学具准备教具：温度计、气温变化图表、PPT课件。
学具：笔记本、笔、直尺。
五、教学过程1. 导入：通过展示气温变化图表，引发学生对气温变化的思考，引出本节课的主题。
2. 新课内容：（1）气温的概念：气温是指空气的温度，是衡量天气冷暖的重要指标。
（2）气温的测量：介绍温度计的原理、使用方法，并现场演示如何正确测量气温。
3. 实践情景引入：分组让学生测量教室内的气温，并记录数据。
4. 例题讲解：讲解气温变化的相关例题，巩固所学知识。
5. 随堂练习：设计气温测量和变化规律的练习题，让学生独立完成。
六、板书设计1. 板书气温2. 板书内容：（1）气温的概念（2）气温的测量（3）气温的日变化和年变化规律七、作业设计1. 作业题目：（1）简述气温的概念。
（2）列举三种气温的测量方法，并说明各自优缺点。
（3）根据教材中的气温变化图表，分析我国某地气温的日变化和年变化规律。
2. 答案：（1）气温是指空气的温度，是衡量天气冷暖的重要指标。
（2）三种测量方法：玻璃温度计、电子温度计、红外线温度计。
优缺点见教材。
（3）答案见教材。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对气温的测量方法和变化规律掌握程度较好，但对气温概念的理解还需加强。
2. 拓展延伸：让学生关注气候变化对生活的影响，鼓励学生参加环保活动，提高环保意识。
重点和难点解析1. 教学内容的选择与组织。
2. 教学目标的设定。
3. 教学难点与重点的区分。
4. 教学过程中的实践情景引入和例题讲解。
2021年人教初中地理七上《3第2节 气温的变化与分布》课件 (20)
月份
气温 （℃）
1 2345 6 10.2 10.7 13.4 18.2 22.1 25.5
7 8 9 10 11 12 28.8 28.2 26.0 21.7 17.5 13.1
1
4
7
10 月份
某城市气温年变化图
气温/℃
30
28.8℃
20
28.8－10.2＝18.6℃
10.2℃
10
1、月平均气温最高值
（2013年）
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
气温 (℃)
10.2
10.7
13.4
18.2
22.1
25.5
28.8
28.2
26.0
21.7
17.5
13.1
请同学们分小组，经讨论后，根据所给 数据，每人均绘制一幅这个城市2013年 气温变化曲线图。
气温/℃ 30
20
10
（2013年）
北极地区
太热了，都快受不 了了！
问题： 气温的测量仪器是什 么？它的放置有何要 求？作用是什么？如 何读数？
人们为什么那么关心气温？
答：气温对人们的衣、食、住、行、生 产有着密切的联系。气温对人们的生产、
生活有着密切的联系
一、气温与生活
气象台是怎么样测量气温的？
℃
℃
30
30
20
15℃
20
12℃
同一地点
海拔高 海拔低
气温低 气温高
地形因素
课外知识补充
世界
最热的地方
伊拉克巴士拉 58.8℃
中国
新疆吐鲁番 49.6℃
最冷的地方
南极东方站 ﹣89.3℃
大悟县第二中学七年级地理上册 3.2 气温的变化与分布学案设计1 新人教版
第二节气温的变化与分布学习目标1.掌握气温的概念及测定气温的方法。
2.学会计算日、月、年平均温度及年较差的方法。
3.能够利用气温资料,绘制气温曲线图,并掌握世界气温的分布规律。
学习过程一、气温的变化1.气温日变化:一天中最高气温出现在,最低气温出现在。
2.气温年变化绘图:根据ABCD四地表中的气温数据,绘制一幅气温年变化曲线图。
ABCD判读你所绘制的气温年变化曲线图,总结规律:最高月平均气温及月份?;最低月平均气温及月份?;气温的年较差?。
二、气温的分布1.地图大发现:阅读“世界年平均气温的分布图”,根据所学的等温线的特点,寻找气温分布的特点。
《地图大发现》友情提示:①等温线的分布与纬线有何关系?②南、北半球哪个等温线更平直?③海陆交界处等温线分布有何特点?④A、B两地气温有何不同?说明了气温有什么分布特点?⑤C、D两地气温有何不同?说明了气温有什么分布特点?2.总结世界气温的空间分布规律:。
参考答案一、1.午后2时日出前后2.A:7月23 ℃,1月-5 ℃,28 ℃;B:8月22 ℃,2月-2 ℃,24 ℃;C:1月24 ℃,7月10 ℃,14 ℃;D:7月30 ℃,1月22 ℃,8 ℃。
二、1.①大致平行;②南半球;③等温线弯曲;④A地气温低于B地,气温分布受到地势的影响,海拔越高气温越低;⑤C地气温低于D地,气温分布受到海陆因素的影响。
2.气温从赤道向两极递减;同纬度地区随海拔升高气温降低;同纬度地区夏季北半球陆地气温高海洋气温低,冬季相反6.3 美洲（1）一、巩固基础1.美洲被称为“新大陆”是因为( )A.美洲是新出现的大陆B.以前亚洲、非洲、欧洲人不知道它的存在C.这是该大陆外语的译音D.以前美洲大陆没有人居住2.全部位于北半球,且被三个大洋所包围的大洲是( )A.亚洲B.欧洲C.北美洲D.南美洲读下图,完成3、4题。
3.图中①②两洲的洲界是( )A.苏伊士运河B.巴拿马运河C.白令海峡D.乌拉尔山4.下列关于两洲洲界的说法,正确的是( )A.国际日期变更线经过该地B.本初子午线经过该地C.沟通了太平洋和大西洋D.沟通了大西洋和印度洋最近10年,中国与拉丁美洲外贸格局发生巨大变化,中国对拉美的投资和贸易规模成倍增长,为双方经济增长注入强大动力。
利用正弦分段法模拟气温日变化
利用正弦分段法模拟气温日变化
姜会飞;温德永;李楠;丁谊;肖静
【期刊名称】《气象与减灾研究》
【年(卷),期】2010(33)3
【摘要】提出了一种运用正弦分段模拟法模拟气温日变化的新方法,并以山东省德州、菏泽、泰安、烟台、潍坊和青岛6个地面气象站2009年春、夏、秋、冬不同时段内一个月的自动观测逐时气温.与运用正弦分段模拟法模拟的逐时气温进行比较分析.结果表明,模拟气温与观测气温之间呈显著相关;该方法可以实现传统观测气温与自动观测气温的衔接以及满足作物模型对气温输人时间步长的精度要求;无论从空间或时间上,模拟气温与观测气温偏差及其变幅基本能满足应用需要.
【总页数】5页(P61-65)
【作者】姜会飞;温德永;李楠;丁谊;肖静
【作者单位】中国农业大学资源与环境学院,北京,100193;加拿大滑铁卢大学,大气科学中心,滑铁卢,N2L3G1;山东省气候中心,山东,济南,250031;北京市专业气象台,北京,100089;中国农业大学资源与环境学院,北京,100193
【正文语种】中文
【中图分类】P412.11
【相关文献】
1.气象要素(气温、太阳辐射、风速和相对湿度) 日变化进程的数理模拟 [J], 张继祥;刘克长;魏钦平;束怀瑞
2.日光温室内空气温度日变化模拟的研究 [J], 李东;罗新兰;徐坤鹏;周宝利
3.利用Visual Basic语言模拟"用正弦线作正弦函数图象"的课件开发 [J], 武怀生;李秀明
4.基于谐波法的塑料大棚内气温日变化模拟 [J], 李倩;申双和;陶苏林;邹学智
5.气温日变化过程的模拟与订正 [J], 余卫东;汤新海
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数学建模小论文 正弦函数与气温曲线图
数学建模小论文·正弦型函数与气温变化曲线原问题：从教材上的一道习题（人教B版必修四P71—7）谈起如图所示,某地一天从6时至14时的温度变化曲线近似满足函数y=Asin(ωx+φ)+b,其中A＞0,且函数在6时与14时分别取得最小值（最低温度）和最大值（最高温度）.(一)对原题的解答【对应作业2.1】由图像可直接得到:最低温度为10℃,在6h时达到,最高气温为30℃,在14h时达到;这段时间的最大温差为30-10=20℃.T(周期)=16h.根据y=Asin(ωx+φ)+b,A=10,b=20;又ω=2π/T,解得ω=π/8.由x=10时为中心对称点得2πk=π8∙10+φ解得φ=3/4∙π故,此图象拟合为正弦型函数后表达式为y=10sin(8/π∙x+3/4∙π)+20(二)日气温变化规律与其科学依据【对应作业中2.1&2.2】北京每小时天气预报（12-06及12-07）12-06 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 2℃1℃0℃-1℃-1℃-2℃-2℃-3℃-2℃09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:000℃3℃5℃8℃9℃11℃10℃8℃6℃18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:006℃5℃4℃4℃3℃2℃12-07 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00散点图象：拟合曲线方程：y=7sin(π12∙x−8.8)+4拟合图：图像分析与科学依据：图像可得每日的最高温出现在14:00，不是12:00；最低温出现在6:00附近(日出前)。
天气的冷热，主要决定于空气温度的高低，而影响空气温度的主要因素，是由太阳辐射强度所决定的。
但是，太阳光热并不是直接使气温升高的主要原因。
七年级地理上册 3.2 气温的变化
观察 从两极到赤道，气温(qìwēn)变化的特点是什么？
第十五页，共十九页。
变化(biànhuà)的原 因？
AB
冬季陆地(lùdì)气温低 ， 海洋气温 高。
一月气温分布图
造成A、B两地气
温差异的原因是
什么?
海陆位置的差异
A地气温数值范围 是 0 -10 ℃ ，B的气温数 值范围是 10 -20。℃
• 在山地气温随海拔的升高而降低，每上升 100米，气温降低约0.6 ℃ 。
地形因素
• 南半球的等温线比较平直，而北半球比较弯 曲。同纬度(wěidù)地区，夏季陆地气温高，海 洋气温低，冬季相反。
海陆
位置
第十八页，共十九页。
内容 总结 (nèiróng)
气温的概念。一般生活中所说的气温，是指气象观测所用的百叶箱中离地面1.5米高处的温 度。怎样由日平均气温推算出月平均气温、年平均气温。一年内月平均气温之和÷月数（12）
No ＝年平均气温。一月内日平均气温之和÷当月天数＝月平均气温。海洋上8月最高，2月最低。１、
绘出横坐标轴，把它平均分成１２段，逐月标上月份。３、将表中各月的气温数据用点标注出来， 再用平滑的线把各点连接起来，画出一条(yī tiáo)曲线。临邑二中 陈芳玉。0 -10 ℃
Image
12/9/2021
某地(mǒu dì)月平均气温曲线图
第十页，共十九页。
看图完成下列要求：
气温 30 ／℃
最高月平均气温及月份(yuèfèn)？ 20
28.６℃ 7月
10
最低月平均气温及月份(yuèfèn)？
-5.5℃ 1月
0
计算(jìsuàn)该地气温的年较差？ －10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月
歙县第七中学七年级地理上册 3.2 气温的变化与分布知识点全析 新人教版
知识点全析：3.2气温的变化与分布【学习目标】1.根据地图和生活实践理解气温的日变化和年变化规律，能够根据气温资料正确绘制气温变化曲线图。
（重点）2.结合学习等高线的知识理解等温线的特点，能够在等温线图中指出高温中心和低温中心，能够根据等温线的疏密区分温差的大小。
3.能够结合世界平均气温的分布图分析世界气温分布的基本规律，理解纬度因素、海陆冈素、地形冈素对气温的影响。
（重点、难点）【知识结构】【教材解读】知识点一、气温的表示和测量1．气温的表示国际上一般有两种气温的表示方法，分别是摄氏温标和华氏温标，我国采用摄氏温标表示气温，单位是“℃”，读作“摄氏度”。
规定冰水混合物的温度是0℃，水沸腾的温度是100℃。
2．气温的测量(1)测量工具气温的测量工具是温度计。
(2)测量方法气象站观察和记录的气温，是用放在百叶箱内的温度计测得的，温度计放置的高度是离地面1.5米处。
(3)测量时间和温度的计算一般每天在北京时间8时、14时、20时和2时各进行一次，把四次结果相加除以4，就得出了一天的平均气温。
把一个月内的日平均气温相加除以天数，得到的就是月平均气温；把一年中的月平均气温相加除以12，得到的就是年平均气温。
[知识拓展]温度计的种类温度计是测温仪器的总称。
根据所用测温物质的不同和测温范围的不同，有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计、辐射温度计和光测温度计等。
知识点二、气温的变化1．日变化据测量，一天中气温总是在变化，最高气温出现在午后2时左右，最低气温出现在日出前后。
一天中最高气温与最低气温的差，叫作气温日较差。
[温馨提示]虽然太阳高度在中午12时达到最高，此时的光照最强，但是这时候空气中的温度还没有达到最高值，还在继续上升，一直到午后2时左右才达到最高值，此后就开始下降，到日出前后达到最低值。
2.年变化(1)概念以一年为周期的气温变化，叫作气温年变化。
(2)规律由于纬度和海陆等因素的影响，各地最高气温和最低气温出现时间不同，具体如下表所示：[温馨提示]陆地和海洋出现最高气温和最低气温的时间总是存在差异，这是因为陆地的比热容小，所以升温快，降温也快，因此气温达到最高和最低的时间早；海洋的比热容大，所以升温慢，降温也慢，因此时间要滞后约一个月。
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收稿日期：2010-07－06；修订日期：2010-08-18. 基金项目：国家“十一五”科技支撑项目（编号：2008BAK50B02；2007BAC29B05；2006BAD04B03）；教育部高等学校科技创新工程重大项目
培育资金项目（编号：708013）. 作者简介：姜会飞（1970—），女，博士，副教授，研究方向：农业气象预报与灾害风险评估. E-mail：jianghuifei@
表 2 模拟气温与观测气温的相关方程
站名 春季（4 月 12 日—5 月 12 日） 夏季（7 月 2 日—8 月 2 日） 秋季（9 月 8 日—10 月 8 日） 冬季（11 月 20 日—12 月 20 日）
德州
ts=0.83ta+3.4
ts=0.83ta+4.8
目前，气温日变化模拟方法主要有正弦—指数 法、Tk 法和分段线性订正法，此三种方法模拟精度 相差不大，而且白天模拟效果优于夜晚［10］。气温变 化白天正弦模拟效果优于夜晚指数曲线模拟［10］，这 表明美国对气温日变化模拟采用正弦曲线法 和 ［8］
国际上通用的土壤温波方程采用正弦函数模拟 ［7］ 是相符的。利用正弦曲线来模拟温度变化的方法只 需要日最高和日最低温度值，资料获取容易，方法 简便易行。气温日变化曲线通常为单峰型，即有一 个日最高值和一个日最低值［7］。气温一天内的变化 是连续的，前后两天的气温变化也是连续的。以往 利用正弦函数模拟气温日变化时只考虑当天气温 变化的连续性，而没有考虑气温具有长期连续变化 特点。故利用正弦函数构建气温日变化方程时，以 当天的日最高值为波峰和日最低值为波谷得到的 气温日变化曲线与前一日和后一日的气温变化曲 线可能导致气温出现不连续性变化的现象。从具有 单峰型气温日变化的连续性来看，一个波峰（或波 谷）与两个波谷（或波峰）相邻，而白天正弦模拟法 和气温日变化正弦模拟法都没有考虑气温连续变 化的这个现实特征。文中拟用正弦分段法模拟气温 日变化以解决这个问题，并与自动气象站连续观测 的气温数据进行对比检验，探寻一种简便而有效模
日—12 月 20 日的四个时段分别代表春、夏、秋、冬
四个季节进行气温日变化模拟和分析比较。
1.2 处理方法
以日最高气温和日最低气温模拟气温日变化
时，假设：（1）当日最高气温比最低气温晚 12 h，最
高气温出现后 12 h 也是次日最低气温出现的时
间；（2） 气温从最低值至最高值及从最高值至最低
值的时段内按正弦规律变化，计算公式为
监测的每小时平均值进行比较，检验模拟效果。
2 结果与分析
2.1 模拟气温与观测气温的相关分析 运用正弦分段模拟法计算得到山东省 6 个地
面气象站的逐时气温，并与自动气象站观测的逐时 气温进行统计分析，结果表明，两者之间呈显著相 关（表 1）。
由表 1 可知，2009 年山东省 6 个地面气象站 在不同时段相关系数为 0.75—0.90，相关系数大
隔点为 12N，按线性均匀内插法，12N-i ＝ 12N ， ωB -ωi ωB -ωA
得到任意时间点
i
对应的时角
ωi
=
i 12N
π-
π 2
,
代入
式（1），即可求得 ti。 取每小时等时间间隔模拟 4 个气温值，即每
15 min 模拟一个气温值，即一天 24 h 模拟 96 个值， 并分别求得每小时气温平均值，与自动气象观测站
摘 要：提出了一种运用正弦分段模拟法模拟气温日变化的新方法，并以山东省德州、菏泽、泰安、烟台、潍坊和 青岛 6 个地面气象站 2009 年春、夏、秋、冬不同时段内一个月的自动观测逐时气温，与运用正弦分段模拟法模拟 的逐时气温进行比较分析。结果表明，模拟气温与观测气温之间呈显著相关；该方法可以实现传统观测气温与自 动观测气温的衔接以及满足作物模型对气温输入时间步长的精度要求；无论从空间或时间上，模拟气温与观测 气温偏差及其变幅基本能满足应用需要。 关键词：气温，日极值，正弦，模拟。 中图分类号：P412.11 文献标识码：B
秋季（9 月 8 日—10 月 8 日） 冬季（11 月 20 日—12 月 20 日）
0.88
0.80
0.88
0.85
0.84
0.82
0.85
0.85
0.81
0.83
0.75
0.83
于0.80 的占 95.8％。青岛站秋季时段模拟气温与观 测气温相关系数小于 0.80，为 0.75，其余台站在各 时段的相关系数为 0.80—0.90，相关系数最高为青 岛站春季 0.90。代表春、夏、秋、冬的四个时段 6 个 气象站模拟气温与观测气温相关系数平均值分别 为 0.85、0.83、0.84 和 0.83，台站各时段总体平均为 0.84。
54827，117°09′N，36°10′E，12.88 m）、烟台 （站号
54765，121°15′N，37°30′E，32.6 m） 和青岛 （站号
54857，120°02′N，36°04′E，76.0 m） 共 6 个地面气
象观测站常规 4 次观测得到的 2009 年逐日日平均
气温、日最高气温、日最低气温和自动气象观测站
拟气温日变化，且称这种模拟气温日变化的方法为
正弦分段模拟法。
以图 1 中的模拟曲线为例，气温从 A 点到 D
点的变化，A 点为某日 02 时气温最低值为 tmin，则
A 坐标为（－π/2，tmin），相应 B 为当日 14 时气温最 高值 tmax，对应坐标（π/2，tmax），依次 C 和 D 分别对
监测得到的逐日每小时的平均气温，其中日最高、
最低气温用于模拟日变化，每小时的平均气温用
于检验模拟结果。忽略由于断电造成数据缺测和其
他原因导致数据不可用的影响，选择 6 个地面气象
台站数据完整的 2009 年 4 月 12 日—5 月 12 日、7
月 2 日—8 月 2 日、9 月 8 日—10 月 8 日、11 月 20
利用正弦分段法模拟气温日变化
姜会飞 1 ，温德永 2 ，李 楠 3 ，丁 谊 4 ，肖 静 1
1. 中国农业大学 资源与环境学院，北京 100193 2. 加拿大滑铁卢大学 大气科学中心，滑铁卢 N2L3G1 3. 山东省气候中心，山东 济南 250031 4. 北京市专业气象台，北京 100089
0引言
气 温 与 农 业 生 产 关 系 较 密 切 ［1－2］，也 是 作 物 生 长模型中重要的环境因子之一 ［3-7］。地面气象 观 测 站提供的大多是日极值和日均值，利用日极值和日 均值模拟气温日变化以逐时甚至逐刻或逐数分钟 的气温输入模型模拟作物生理过程和生长发育进 程是作物生长模型的发展趋势［8-9］。而且，随着气象 自动化监测网的建设，许多气象要素监测的频度从 每日 3 次或 4 次定时观测发展到 24 h 连续不断的 监测，由此出现了新、旧资料观测频度不匹配的问 题。因此，探索有效的气象要素日变化过程模拟方 法对理论研究和实践指导都具有现实意义 。 ［10］
这里仅以春季时间段为例（图 2），对比观测气 温与模拟气温随时间变化曲线。
从图 2 可以看出，绝大部分的观测气温与模拟 气温随时间变化曲线是重合在一起的，两条曲线的 气温波动幅度和变化趋势基本一致，位相异位情况 很少。
从山东省 6 个地面气象站 2009 年观测气温和 模拟气温进行统计相关分析来看，模拟气温与观测 气温呈显著的正相关（表 2）。也就是说，运用正弦 分段方法模拟得到的气温从统计角度是可以代表 实际气温的，而且运用该方法也可以实现常规观测
ti=αsianωi+β
（1）
式中，ti 为 i 时刻的气温；α、β 为模型参数；ωi 为 i
时刻对应的时角。据统计研究，气温日最低值一般
出现在 02 时，最高值出现在 14 时。文中假设当日
02 时和 14 时分别为最低气温和最高气温出现的
时刻，气温随时间变化如图 1 所示，其中最低值和
tmax
B
25
气温/℃
气温/℃
15
15
气温/℃
5
5
04-12 04-18 04-22 04-27 05-02 05-07 05-12 日期
35 （e） 观测值 模拟值
04-12 04-18 04-22 04-27 05-02 05-07 05-12 日期
30 （f）
观测值 模拟值
25
20
气温/℃
15 10
5
04-12 04-18 04-22 04-27 05-02 05-07 05-12 日期
第 33 卷第 3 期 2010 年9 月
气象与减灾研究
METEOROLOGY AND DISASTER REDUCTION RESEARCH
Vol．33 No．3 Sept. 2010
文章编号：1007-9033（2010）03-0061-05
doi：10.3969/j.issn.1007-9033.2010.03.010
62
气象与减灾研究
33 卷
拟气温连续变化的方法。
1 数据来源与处理方法
1.1 数据来源
数据来自山东省气候中心提供的包括德州（站
号 54714，116°19′N，37°26′E，22.7 m）、潍坊（站号
54843，119° 05′ N，36° 42′ E，44.1 m）、 荷 泽 （站 号
54906，115° 26′ N，35° 15′ E，49.6 m）、 泰 安 （站 号
3期
姜会飞 等：利用正弦分段法模拟气温日变化
63
站名 德州 菏泽 泰安 潍坊 烟台 青岛
表 1 模拟气温与观测气温的相关系数
春季（4 月 12 日—5 月 12 日） 0.81 0.81 0.80 0.89 0.88 0.90
夏季（7 月 2 日—8 月 2 日） 0.80 0.85 0.82 0.85 0.83 0.83