农业气象学复习资料

农业气象学

绪论

1、气象：地球大气中每时每刻发生的风、云、雨、雪、雷电、旱涝、寒暑等各种各样的自然现象，统称大气现象，简称气象。

2、气象要素：大气中所发生的各种物理过程和物理现象，常用各种定性和定量的特征来描述，这些特征量，成为气象要素。

主要的气象要素有：辐射量、空气温度、空气湿度、大气压力、风、云、降水、蒸发、能见度等。

3、农业气象学：研究农业生产中存在的气象问题及其解决途径的一门科学。

4、主要的农业气象要素（条件）：一定的照度和光照时间，一定的空气温度、土壤温度和土壤湿度，是植物不可缺少的生存条件，常被称为主要的农业气象要素或主要的农业气象条件。

5、农业气象学的研究的理论基础（五个定律）：

基本生活因子同等重要性

环境因子对植物的非同等重要性

限制因子

最适阈限

临界阈限

6、农业气象学研究的基本原则：平行观测原则。是区别于单纯农业研究和气象研究的主要特点之一。

思考：

1、农业气象学与气象学的根本区别在什么地方？

2、气象学与农业气象学的研究对象、任务是什么？

3、农业气象学常用哪些方法来研究？

地理播种法

分期播种法

地理分期播种法

人工气候实验法

数理模拟法、田间试验法、统计数学法、遥感法等

第一章地球大气

1、氮气 78%

氧气 21%

氩气

干洁大气二氧化碳

臭氧

大气的组成稀有气体

水汽

杂质

2、对流层特点：（1）集中了整个大气3/4的质量和几乎全部的水汽。大气中的各种天气现象（风云雨雪等）都发生在这一层，对天气分析和预报具有重要意义。

（2）气温随着海拔高度的增加而降低（每上升100m 下降0.65℃

γ为气温直减率，即气温铅直梯度。γ>0时，表示气温随高度升高而降低；γ=0时，表示气温不随高度变化而变化； γ<0时，表示气温随高度升高而升高（逆温层）。逆温是环境中很重要的大气现象，许多严重的污染事件都与之有关。逆温现象出现时，气层稳定性强。导致排放的气体污染物累积并产生污染事故

3、对流层分层（0~16km ）

（1）下层：0~2km

摩擦作用、对流运动和乱流运动最强烈

气温、空气湿度等有明显的日变化、水汽丰富，风速随高度增加而增加。

摩擦层（贴地层2m 和近地层0—50~100）

（2）中层：2~6km

空气运动以对流为主

有中云和积雨云出现，由云滴增大成雨滴的过程多在此层进行，因而是形成降水的重要气层。

（3）上层：6km~对流层顶

水汽含量少，各种云均由冰晶或过冷却水滴组成

在中、低纬度地带，常出现风速等于或大于30m/s 的强风带，即高空急流。

（4）对流层顶：对流层与平流层1~2km 的过度层

气温随高度变化小，甚至等温或者逆温

由低层上身而至的水汽和尘埃等多聚集在这里，使能见度恶化。

4、平流层：

自对流层顶到50km 高度

平流层下层（30~35以下）温度随高度变化较小，气温趋于稳定，称同温层。

30~35km 以上，温度随高度增加升高较快。其特点：

① 在平流层下部，随高度增加，气温最初保持不变，在25km 以上，气温随高度增加而显著升高；到50km 高度上接近0℃。

②在平流层中空气的垂直运动明显减弱，主要是水平运动。

③在平流层中，水汽和尘埃含量极少。晴朗少云，大气透明度好，气流比较稳定，适于飞机飞行。

中间层

自平流层顶到85km 的气层

空气稀薄

气温随高度增加而迅速下降，顶部可降至-83℃以下。

有强烈对流运动，称“高空对流层”。

热成层（热层、暖层、电离层）

中间层顶~500km

温度随高度升高而迅速增高 空气处于游离状态

在强烈的太阳紫外线和宇宙射线作用下呈电离，产生电离现象。

对无线电通讯，卫星、火箭的法身有重要作用

散逸层

500km 高度上到大气上界的大气层

Z

T ∆∆-=γ

大气物质有向星际空间散逸的特征。

5、大气中的光学现象

散射：

1.蔚蓝的天空、霞光、曙暮光等是怎样形成的？

2.阴雨天气时，天空为什么呈现乳白色或灰白色？

折射：

3.蒙气差、海市蜃楼、彩虹、晕等现象的形成机理

衍射：

4.大气中华、宝光环是怎么形成的？

第二章辐射

1、辐射：在自然界中，一切物体都以电磁波和粒子的形式向外放射能量叫辐射。

2、可见光波长：400~76 光和有效辐射：380~710

紫外线：10-1~400 红外线：760~3×106

3、辐射的基本定律：基尔荷夫定律（选择吸收定律）

在一定温度下，任何物体对于某一波长的放射能力与物体对该波长的吸收率的比值。

它只是温度和波长的函数，而与物体的其他性质无关。

eλT

—————— = EλT

aλT

eλT表示物体对该波长的放射能力； aλT表示物体对该波长的吸收率；EλT只是温度和波长的函数。

两点结论：

（1）对不同性质的物体：放射能力较强的物体，吸收能力也较强。

（2）对同一物体，如果在温度T时放射某一波长的辐射，那么，在同一温度下它也吸收这一波长。

4、斯蒂芬—波尔兹曼定律：物体温度越高，其放射能力越强。

5、维恩位移定律：物体的温度越高，放射能量最大值的波长越短。

因此，凡是高温物体，其放射能力最大值的波长多为短波，如太阳辐射。

凡是低温物体，其放射能力最大值的波长多为长波，如人、地面辐射、大气辐射。

6、太阳常数：在大气上界，当日地位于平均（为1.496×108km）时，垂直于太阳光线的单位面积上，在单位时间内所获得的太阳辐射能量，称为太阳常数。

以s

表示，其值约为1360w/m2或1382w/m2(我国采用)

变化范围 1325—1457w/m2

7、太阳高度角：sinh=sinΦsinδ+cosΦcosδcosω

正午太阳高度角：h=90°-Φ+δ

8、水汽对太阳辐射吸收范围广，主要吸收波长0.7-3μm的红外线。

结论：

①水汽对太阳辐射的吸收具有选择性。可见光谱区的红光和红外线部分减弱最多，同时由于大气上层中的臭氧强烈吸收紫外线，因而保护了地面上的生物。

②大气中主要吸收物质O

3和H

2

O，吸收位于太阳光谱两端能量较小的区域，大气对太阳

辐射的吸收只占14%，可以认为地球表面是大气的直接热源。

9、散射：太阳辐射通过大气时，遇到大气中的各种质点，太阳辐射能的一部分分散向四面