华中农业大学农业气象学复习要点

农业气象学复习要点第一章大气1、干洁大气：没有水蒸气以及其它悬浮物颗粒的大气成为干洁大气干洁大气的主要组成成分：N2>O2>Ar>CO22、O2和臭氧的作用①由于动植物需要呼吸以及通过氧化作用获取热量以维持生命，因此氧气是维持人类及其他生物生命的重要气体；有机物质的燃烧以及分解作用都需要氧气②臭氧层可以吸收太阳光中的长波紫外线。

（例如减少温度）3、CO2变化规律及其意义二氧化碳的含量随时间和地点不同会产生差异，一般夏季含量少，冬天多，白天少，夜间多，农村少，城市、工矿区多。

二氧化碳属于温室气体，能够强烈吸收和放射长波辐射，对空气和地面有增温效应。

4、大气的垂直结构从下到上依次为对流层、平流层、中间层、热层、散逸层。

对流层特征：①气温随高度增加而降低②空气具有强烈的对流运动③受地面影响大，气象要素水平分布不均。

平流层特征：①气温随高度增加而增加②空气以水平运动为主③水汽含量少，大多数时间天气晴朗。

中间层特征：①气温随高度增加而迅速降低②气流具有强烈的垂直运动热层特征：①气温随高度的增高而迅速增高②空气处于高电离状态思考题：1.大气中的二氧化碳浓度的日变化、年变化规律和原因。

答：①二氧化碳浓度的日变化规律：夜间二氧化碳的浓度高于白天二氧化碳的浓度，由于植物的光合作用白天吸收二氧化碳释放氧气，夜间由于呼吸作用吸收氧气释放二氧化碳，因此二氧化碳白天的浓度低于夜间的浓度。

②二氧化碳的年变化规律：在北半球，夏季气温高，日照强，空气含水量高，植物的光合作用最大，导致二氧化碳浓度低；冬季北半球气温低，日照弱，空气含水量低，外加植物落叶或枯萎，导致植物的光合效率达到最低，CO2浓度在一年中最高。

2.对流层的主要特点答：①温度随高度的增加而降低。

由于对流层和地面相接触，空气从地面吸收热量，温度随高度的增加而降低。

②空气具有强烈的对流运动。

由于地面的不均匀受热，产生了空气的垂直运动，高层和低层的空气能够相互交换，对成云致雨有重要作用③气象要素分布不均匀。

由于对流层和地面相接触，受地表影响最大，导致对流层中温度、湿度、二氧化碳等的水平极不均匀④在对流层和平流层中间的对流层顶空气平稳，适合喷气式飞机的飞行。

第二章辐射第一部分1、辐射：辐射是以电磁波形式传递能量的一种方式。

自然界中的一切温度高于绝对零度的物体，就会不停地以电磁波形式向外传递能量，这种传递能量的方式称为辐射。

以辐射方式传递的能量成为辐射能，简称辐射。

辐射的单位焦耳（J）2、黑体与灰体：自然界中，所有物体在放出辐射的同时必然会接收到其他物体投射过来的辐射。

物体吸收的辐射与投射到物体上的辐射的比称为吸收率。

吸收率等于1的物体称为黑体。

如果物体的吸收率是小于1的常数，并不随波长而变化，这种物体成为灰体。

3、辐射的基本定律基尔霍夫定律：在一定温度T下，物体对某波长λ的吸收率a等于该物体在同温度下对该波长的发射率b。

即对不同物体，吸收能力强的，辐射能力也强4、普朗克定律的意义温度高的物体，发出的辐射比温度低的物体发出的辐射大，波长范围比温度低的物体广，辐射总量比温度低的物体要多，发射辐射的波长峰值随温度降低而增大。

5、斯蒂芬-玻尔兹曼定律在温度T下黑体的总辐射为E=σT^4 σ=5.67*10^-8W/(m^2*K^4)对于非黑体或者灰体，E=εσT^46、维恩公式黑体辐射极大值对应的波长λ=2897/T λ单位μm7、太阳常数和太阳辐射光谱：当日地距离为平均值，垂直于太阳光线，每秒每平方米的面积上，获得的太阳辐射能量称为太阳常数，用Rsc表示，单位为W/m^2。

太阳辐射中辐射能按波长的分布，成为太阳辐射光谱。

8、太阳辐射在大气中的减弱由于大气对太阳辐射有一定的吸收、散射和反射作用，通过大气层后，太阳总辐射有明显的减弱。

①大气中的某些成分具有选择吸收一定波长辐射能的特性，如水汽、二氧化碳、氧气、臭氧及尘埃等固体杂质等。

②太阳辐射进入大气时遇到空气分子、雨粒尘埃等固体杂质等，都会产生散射现象，散射并不吸收辐射，而是改变了辐射的方向，使得原来方向上的辐射减弱。

9、分子散射规律（为什么天空和海洋的颜色为蓝色、太阳接近地平线时发出的光呈红色？）由雷利散射定律可知，散射率与波长的四次方成反比，所以短波越短，散射的就越多，所以在七种颜色的可见光中，蓝紫光波长最短，红橙光波长最长，因此，在晴朗的天气，天空呈蓝色，在早上或晚上，太阳高度角小，太阳光在大气中路径最长，蓝紫光等短波长的光被散射掉，红橙光等波长较长的光被散射的少，因此看到的太阳光呈红色，当空气浑浊的时候，大气的散射是粗粒散射，散射率与波长无关，因此散射光由其中颜色混合二层，天空呈乳白色。

10、粗粒散射定律※※第二部分1.到达地面太阳辐射组成部分：一是太阳以平行光照射在地面上的直接辐射，用Rsb表示；二是太阳辐射经过散射后到达地面的，称为散射辐射，用Rsd表示；Rs为总辐射，Rs=Rsb+Rsd2.太阳高度角定义：太阳的平行光线于水平面的夹角称为太阳高度角。

太阳高度角的计算：sinh=sinφsinδ+cosφcosδcos15*(t-12) fai是地区的纬度，deta是时间对应太阳的纬度，t是该地区的小时如12时，15*(t-12)是时角3.大气质量数：m=1/sinh4.大气透明度：a=Rs/Rsc 到达地面的太阳辐射与大气上界的太阳辐射的比值5.散射辐射的计算：Rsd=0.5Rsc*(1-a^m)sinh6.总辐射的计算：Rs=Rsb+Rsd=0.5Rsc(1+a^m)sinh7.正午太阳高度角h=90-φ+δ，当h>90时用补角。

计算题有五类1.任意时刻太阳高度角的计算2.正午太阳高度角的计算3.计算可照时间以及日出日落时间※※4.计算水平面上的太阳直接辐射通量密度※※5.计算坡面太阳直接辐射通量密度※※8.地面反射辐射-反射率的影响因素：颜色、土壤湿度、粗糙度、太阳高度角、几种下垫面的反射率。

9.地球辐射：地面辐射和大气辐射总称为地球辐射10.地面辐射波长集中在3-120μm中，属于红外、远红外辐射。

11.光照时间=光照时数+曙暮光时数思考题1.大气中二氧化碳等气体具有温室效应的原因答：大气对于太阳短波辐射吸收很少，绝大部分太阳辐射能投射到地面上，使得地面温度升高。

但是大气中的部分气体如二氧化碳等可以吸收地面放射的长波辐射，使得辐射无法透过大气逸出，同时使地面接受大气逆辐射致使温度增高，因而对地面有增温或保温效应，这种效应被称为温室效应。

2.晴天或干燥条件下夜间降温幅度较大的原因：答：晴天或干燥条件下，云层较少，空气中的水汽较少，大气逆辐射低，因此地面有效辐射高，夜间降温幅度较大。

3.正午太阳高度角和可照时间随纬度和季节的变化规律答：正午太阳高度角的变化规律：由公式h=90-φ+δ可得①在太阳直射点以北的地区，随纬度的增加，正午太阳高度角减小，在直射点以南的地区，随纬度的增加，正午太阳高度角增大。

可照时间随纬度的变化规律：在北半球的冬半年(δ<0)，即从秋分到第二年春分，北半球的可照时间短于12小时，南半球的可照时间长于12小时，全球随纬度增大（从南向北）可照时间减小，在南极圈φ>90-δ的地区出现极昼，在北极圈φ<90+δ的地区出现极夜。

在北半球的夏半年（δ>0），即从春分到秋分，北半球的可照时间长于12小时，南半球的可照时间少于12小时，全球纬度增大（从南到北）可照时间增加，在北半球φ>90-δ的地区出现极昼，在南半球φ>90-δ出现极夜。

在春分日和秋分日，全球昼夜平分，都为12小时。

可照时间随季节的变化规律：在北半球，从夏至到冬至，可照时间减小，从冬至到第二年夏至，可照时间逐渐增大。

在北极圈内冬半年随纬度出现极夜，夏半年随纬度出现极昼。

南半球相反。

在赤道上，全年可照时间都为12几小时。

第三章温度第一部分土壤温度1.热容量：物体升高1度或者降低一度所吸收或放出的热量称为热容量，单位是j/度2.土壤热容量的影响因素：土壤热容量的大小与土壤的组成成分有关，由于水的热容量最大，空气的热容量最小，因此，若土壤中空气含量增多，则土壤的热容量减小，若土壤湿度增大，则土壤的热容量增大，此外，在土壤含水量不变时，热容随土壤孔隙度的增加而减小。

3.土壤翻耕与灌溉效应：由于水的热容量大，因此，在温暖季节灌溉可以降低温度，在寒冷季节灌溉可以起保温作用；土壤翻耕时，由于将土壤的由于空气大量进入，热容减小，同时土层的热导率降低，导致白天增温快，夜间降温也快。

4.热导率：当物体的温度垂直梯度为1度每米时，单位时间通过单位水平截面积的热量。

5.热导率的意义：因为土壤具有导热性能，传递热量的能力可以用热导率表示，土壤的热导率越大，说明土壤的导热速度越快。

6.土壤热导率的影响因素：土壤热导率的大小取决于土壤的组成成分及其所占比例，土壤中固体成分的导热率最大，空气最小，水的导热率居中，由于土壤的固体成分一般不发生或很少发生变化，因此，土壤热导率的大小主要受到土壤中水和空气的含量的影响，土壤热导率随空气的增多而减小，随水含量的增加而增大，此外，土壤中有机质的含量也会影响土壤热导率，一般有机质增多，土壤的热导率减小，是由于有机质导致土壤的孔隙度增大，空气进入。

7.热扩散率：K，又称热扩散系数，是指在一定热量的得失下物体温度趋于一致的能力。

8.热扩散系数的意义：当土壤热扩散率大时，白天土壤表层获得的热量会很快传递到深层，表层的温度不会过高，夜间土壤深层的热量很快传递到表层，使得表层土壤温度不会过低；土壤热扩散率小时，会导致白天土壤表层温度过高，夜间温度过低，容易对种植在上面的作物产生冻害或热害的影响。

9.土温的时间变化规律：日变化规律：一般而言，一天中土壤温度最高的时间是13时而并非太阳辐射达到最大值的正午，是由于土壤表面吸收的太阳辐射能仍然大于其散失的辐射能，此后土壤的失热大于得热，土温逐渐降低，直到将近日出时，当土壤吸收的太阳辐射再次等于散失的辐射时，温度达到最低值。

年变化规律：在北半球，高纬度地区的月平均最高温度在7月，月平均最低温度在1月，分别落后于太阳辐射最强的夏至月和太阳辐射最低的冬至月。

10.土温的垂直分布：土温的垂直分布可分为日射型、辐射型和过度型。

日射型：白天地表获得热量，并向下传递，此时，温度随深度的增加而降低。

辐射型：一般出现在夜间或者冬季，是由于土壤表面首先冷却，导致热量向上层传递，此时，温度随深度的增加而增加。

过度型：在昼夜转化和季节交替时，土壤上下层的温度变化分别呈现处日射型和辐射型的特征，上午出现从辐射型向日射型的转变，下午出现日射型向辐射型的转变。

第二部分1.空气的绝热变化：空气与外界没有热量交换。