农业气象学作业1

一农业气象学的研究方法

1、平行观测法：同时观测气象要素和农作物生长发育情况。

2、地理播种法：在气候条件不同地区，选择土壤条件相同的地段，于各地最适宜的播种期播种同一品种，进行平行观测。

3、分期播种法：在同一地区，间隔5~10d播种同一作物，根据研究任务，可播5~10期，最少不少于3期。

4、地理分期播种法：将地理播种法和分期播种法结合起来的一种试验方法，弥补了单纯地理播种法很难取得地形、土壤、栽培技术完全一致与分期播种法只在一个点上进行试验的不足，是一种比较完善的田间试验方法。

5、人工气候实验法：利用人工气候箱模拟各种气象条件,以满足作物生长发育的需要,得出作物要求的定量指标，

6、气候分析法：把所需要的农业资料和气象部门的气象观测资料进行统计分析，求得作物产量或品质与天气和气候之间的关系。

7、统计分析法和图解分析法

8、遥感与地理信息系统技术的应用

第一章大气

一、大气的垂直结构

将大气分为五层：对流层、平流层、中间层、热层、散逸层。

1 对流层特点：

对流层：低纬地区平均为17-18km，在中纬地区平均10-12km，在高纬地区平均为8-9km。一般夏季对流层厚度比冬季厚。

（1）在同一地区和同一时间，气温随海拔的升高而降低（0.65℃/ 100m）。

（2）空气具有强烈的上下对流运动。

（3）集中了大气3/4的质量和几乎全部的水汽。

（4）高度水平方向上的气象要素分布不均匀。

（5）天气变化最复杂的一层，发生许多地面看到的天气现象，如云、降雨、雪等。

第二章辐射

辐射物体以电磁波或粒子流形式向周围传递或交换能量的方式称为。

一、辐射具有二象性波动性粒子性

（一）辐射波动性

物体时刻不停的放射和吸收电磁波，其波长（λ），频率（f），波速（v）三者关系为:

v = λf通常取光速v ＝3×10８m/s ，λ（nm），f（Hz）或（KHz）

频率高的波长短，频率低的波长长。所以根据波长的相对长短，太阳辐射为短波辐射，地面辐射和大气辐射为长波辐射

（二）辐射粒子性

辐射粒子学说认为，电磁辐射是由具有一定质量、能量和动量的微粒子流组成，每个光量子的能量（EL）与频率或波长的关系式为：EL= hf = hv / λ

光量子高的物体，其辐射频率高，辐射波长短；光量子低的物体，频率低，波长长。因此，太阳辐射能量高，属于高频短波辐射。

二、辐射的基本定律

（一）基尔荷夫（kirchoff）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，只是温度和波长的函数，而与物体的其它性质无关。即:

（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；放射能力弱者，吸收能力也弱，黑体的吸收能力最强，所以它也是放射能力最强的物体。

（2）对同一物体，如果在温度T时它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的辐射。

（二）斯蒂芬-波尔兹曼(Stefan-Boltzmann)定律

物体的放射能力是随温度、波长而改变的。黑体的总放射能力（ET）与它本身绝对温度（T）的4次方成正比。即：ET =σT4

式中σ= 5.67×10-8 W / （m2 · K4）为斯蒂芬-波尔兹曼常数，T为绝对温度。

推论：物体温度愈高，其放射能力愈强。

(1)T越高，曲线下面积越大，发出的总辐射就越多；

(2)温度高的物体在任何波长所发射的辐射通量密度都大于温度低的物体;

(3)温度高的物体发射的辐射波长范围比温度低的更大；

(4)发射辐射波长峰值（即在这一波长发出的辐射通量密度最大）随T下降向右偏移，即随温度降低，发射辐射的波长峰值就越长。

（三）维恩位移定律

绝对黑体的放射能力最大值对应的波长（λm）与其本身的绝对温度成反比。即：λm = C / T或λm T = C。如果波长以nm为单位，则常数C = 2897×103nm· K,于是λm T＝2897×103nm · K

1）物体的温度愈高，它向外放出辐射光谱中具有最大能量所对应的波长愈短。如恒星随温度不断增高，发出的光由红橙色转变为青蓝色（波长由长波向短波方向位移）、太阳辐射。（2）物体的温度愈低，它向外放出辐射光谱中具有最大能量所对应的波长愈长，长波辐射。如地面辐射和大气辐射。

三、大气对太阳辐射的减弱

1、方式：吸收、散射、反射

2、减弱因素：大气质量、大气透明系数

3、大气对太阳辐射的减弱规律：（布格尔-兰勃特定律）

地表垂直于太阳光线平面上的太阳辐射强度随大气透明系数增大而增大，随大气光学质量增加而减小。

四、到达地面的太阳总辐射由太阳直接辐射强度和天空辐射强度组成。

五、太阳总辐射强度及其影响因素

太阳总辐射强度（Q）：太阳直接辐射强度（S’）和天空辐射强度（D）的总和。Q = S’ + D 影响因子：（1）h：太阳总辐射与太阳高度（h）呈正相关关系。总辐射以夏至最大、冬至最小。

（2）P：大气透明度差，到达地面的太阳直接辐射减少，故太阳总辐射减少。

（3）m：大气质量（m）愈大，到达地面的太阳总辐射愈少，故清晨和傍晚太阳总辐射弱，中午时太阳总辐射强。

（4）纬度：纬度愈高，h愈小，阳光穿透的大气量愈多，太阳直接辐射愈低，故太阳总辐射愈少。

（5）海拔：海拔愈高，太阳直接辐射愈强，散射辐射愈弱，则地面接受的太阳总辐射愈强。（6）坡度、坡向：北半球北回归线(23.5°N)以北地区，纬度愈高，愈是表现出南坡向阳、北坡背阴，冬季比夏季显著。

（7）云一般云愈厚、愈多，太阳直接辐射愈弱，散射辐射的比例增大。

六、地面反射影响反射率的因素：

1、颜色：深色土壤小于浅色土壤。

2、土壤湿度：潮湿土壤小于干燥土壤。

3、表面粗糙度：平面大于粗糙面。

4、下垫面：新雪表面大于陈雪表面；有雪表面大于裸露表面大于有植被的表面。

七、地面辐射（Ee）：地面昼夜不停的向外放射辐射能，称为地面辐射。

大气(逆)辐射：大气直接吸收太阳辐射很少，它主要吸收地面辐射而维持其一定温度，大气向外的辐射称大气辐射。

地面有效辐射地面辐射与被地面吸收的大气逆辐射之差，亦称净红外辐射

影响因素：地面温度、空气温度、空气湿度、云况、风力、海拔、地面状况和植被等。（1）地面温度高时，若其他条件不变，则Ee增强，E0也增大；

（2）空气温度高时，若其它条件不变，则Ea增强，E0减弱；

（3）空气湿度大时，若其它条件不变，则Ea增强，而E0减弱；

（4）云多云厚时，Ee受阻，Ea则显著增强，E0明显减弱地面降温慢。

（5）无风或微风的晴夜，地面空气流动混合差，有利于地面辐射冷却降温。