农业气象学复习资料

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℃ T Z

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 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；λT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。

8

6、太阳常数：在大气上界，当日地位于平均（为1.496×10km）时，垂直于太阳光线的单

E

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。

22

以s0表示，其值约为1360w/m或1382w/m(我国采用)

2

变化范围 1325—1457w/m

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O3和H2O，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八方，这种作用称为散射。

大气对太阳辐射的削弱作用主要是散射。 10、大气质量（m）：

一个大气质量：如果太阳正好在天顶，则光线讲过的最短的射程穿过大气。 通常用太阳通过大气路径的长短与大气铅直厚度之比来表示，所以它是没有单位的一个数值。

m=1/sinh=csch

11、当天空有云，但云量少且比较薄，太阳未被云所遮蔽时，总辐射强度比碧空时（太阳高度角相同）大：当天空有低云布满天空时，总辐射最小。

12、大气对太阳辐射能的吸收只有14%，但大气能强烈吸收地面辐射；同时大气逆辐射的一部分被地面吸收，这样就使得地面以长波辐射的形式所损耗的热量得到了一定补偿，即大气对地面起保温作用（天空有云，特别是有浓密的低云时，大气的逆辐射更强）。这种保温与温室玻璃房顶的作用类似，常被称为温室效应；大气逆辐射越强，大气的温室效应越显著，地面温度越不易降低。

13、影响地面有效辐射的因素

①大气温度：大气温度升高，大气逆辐射增强，则有效辐射减小。

②空气湿度：大气中水汽含量多，湿度大，则大气逆辐射增大，有效辐射减弱；相反，空气干燥时，有效辐射增大。

③云：云量多且云层厚时，大气逆辐射增大，有效辐射变小，在浓密的低云天气下，有效辐射几乎等于零。

④海拔高度：随海拔高度的增加，水汽含量减少，有效辐射加强。高原地区气温日变幅比低海拔同纬度地区大。 14、地面辐射差额

B=（S’+D+δEa）-[r(S’+D)+Ee] =(S’+D)(1-r)-(Ee-δEa) =(S’+D)(1-r)-E0

S’太阳直接辐射 D 太阳散射辐射

δEa 地面吸收的大气逆辐射

r(S’+D) 地面反射辐射 r反射率

Ee 地面长波辐射 E0 地面有效辐射 15、光合有效辐射（生理辐射）：能被植物吸收用于光合作用、色素合成、光周期现象和其

他生理现象的太阳辐射波谱区。

PAR =0.43S'十0.57D PAR ≈0.5Q总

Q:生理辐射，S:直接辐射(37％) D:散射辐射(易吸收:50～60％) 16、可见光辐射的生物学意义：

真正对有机物质合成和植物产量形成有实际意义的波谱段是400～760nm的可见光谱区。

红橙光和蓝紫光对生物最有效：红橙光是叶绿素吸收最强的光谱带；蓝紫光是一个强的叶绿素吸收带和黄色素吸收带。

叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光和青蓝光。 光能利用率计算 hm SD17、怎样提高光能利用率：

1. 改革耕作制度，提高复种指数

2. 采用合适的栽培技术，扩大田间绿叶面积，并维持较长的功能期 3. 选择高光效品种

4. 科学施肥，改善田间CO2供应

5. 改造自然，使光、热、水资源配合最佳 6. 及时预测和防治病虫害及其他自然灾害 7. 是提高叶绿素的光合效能 第三章 温度

1、热容量：在一定过程中，物体温度变化1℃所需吸收或放出的热量，单位J/℃

决定于物质的性质和温度 2、土壤地面热量平衡

物理意义

R：辐射差额。R变化的幅度决定地表温度日变化程度。 LE：水相变化时地表得、失热量。

P：土壤和空气的热交换量。有风时，土壤表层温度日变化幅度小。 B：土壤分子传热导通量 3、地面热量交换 4、土壤温度的垂直分布

辐射型 日射型 上午转变型 傍晚转变型

5、影响土温变化的因素

土壤湿度（热容量、热量收支） 土壤颜色（反射率、吸收率） 土壤机械组成和腐殖质 地面覆盖物 地形和天气条件

P100%

6、土温农业意义

覆盖 土壤温度的调节 垄作 灌溉

营造防护林 7、土温与水温的比较

反射率差异 透明程度差异

热量传递能力(物质流动性 岩石、土壤与水的热容量 蒸发等现象发生的强度

土温变化比水温剧烈，从而产生天气和气候的差异 8、大气热量交换方式：

9、大气稳定度：大气稳定度是表示大气层结(温度和湿度垂直分布)对气块能否产生对流的一种潜在能力的度量。

10、合理利用大气中的逆温：

(1)冬季熏烟防霜时，应防止对流发生 (2) 喷洒农药防治病虫害应选择清晨最佳 (3)冬季晾晒农副产品应置于距地面较高处

(4)果树栽培中，利用逆温现象，嫁接部位避开地温层。 (5)山区综合开发时，应注意“爬坡”种植 11、生物生长发育的基点温度 (三基点温度)

最适温度：植物生理活动过程最旺盛，最适宜的温度，称为最适温度

最低温度：维持生长发育的生物学下限温度，即植物生理活动过程起始的下限温度 最高温度 ：维持生长发育的生物学上限温度，即植物生理活动过程能忍受的最高温

光合作用和呼吸作用的三基点温度

光：0-5,20-25,40-50 呼：-10,36-40,50

第四章 大气中的水分 1、饱和水汽压：水汽含量恰好达到某一特定温度下的最大限度，这时的空气称为饱和空气，此时的水汽压为饱和水汽压

2、影响饱和水汽压大小的因子：温度and蒸发面 （1）温度：随温度的升高而呈数率增大

饱和水汽压随温度升降的改变量，在高温时升降程度比低温升降时大些。 （2）蒸发面：

性质：（水面、冰面、溶液面）

E水 > E冰 E溶液面 < E纯水面

形状：（凸、凹、平）

E凸面>E平面>E凹面

3、露点温度：在空气中水汽含量不变，气压一定的条件下，当气温降低到空气中水汽达到饱和时的温度。

表示空气湿度的物理量可以分为两类，一类为绝对湿度、水汽压、露点温度，是表示空气中水汽含量的多少；另一类为相对湿度、饱和差、温度露点差，表示空气中水汽含量距饱

和的程度。

4、植物蒸腾作用速度主要取决于三个基本条件：

①小气候条件；②植物的形态结构；③土壤水分的供应 5、空气冷却的几种主要方式：

(1) 辐射冷却 ：可使空气温度降低到露点温度以下而发生水汽凝结

(2) 接触冷却 ：暖空气流经冷的下垫面，使空气温度降低到露点温度以下而发生水汽凝结

(3) 绝热冷却 ：空气在上升过程中，温度降低，饱和水汽压减小而发生水汽凝结

(4) 混合冷却 ：两块湿空气，当其温差较大，经水平混合，其饱和水汽压小于实际水汽压，从而发生水汽凝结 6、水汽凝结的条件：

大气中水汽凝结的条件有两个： 一是空气中的水汽必须达到过饱和。

二是空气中必须有作为凝结的核心物质——凝结核 吸湿性凝结核 空气中必须有凝结核 非吸湿性凝结核 7、霜和霜冻

霜：霜是由于夜间辐射冷却，使地面和贴近地面的气层温度降到露点温度以下(露点温度低于0℃)时，空气中水汽达到过饱和，直接在地面和地物表面凝华的白色冰晶。

霜冻：指温暖时期(日平均气温在0℃以上)地面和植物表面的温度突然下降到足以使植物遭受冻害或死亡的灾害现象。 8、预防霜冻的措施：

① 采用合理的栽培管理技术措施

②因地制宜，合理配置作物品种。如在谷地和洼地霜冻较重的地方，选择耐寒性品种。在山坡中部和靠近水域的地方，霜害较轻，可种植抗寒能力较弱的品种。

③ 改良品种，提高抗霜冻能力。冬前增施磷钾肥，可增强植株健康度和抗寒力 ④ 营造防护林。防护林可以减弱寒风的侵袭，提高田间温度，使霜不易生成

⑤熏烟防霜：采用此法防霜冻效果好，而且经济。让可燃物燃烧发烟，使其形成烟幕达到防霜的目的

⑥灌溉防霜：灌溉可以增加土壤的热容量和导热率；同时增加空气湿度，水气凝结放热，以缓和霜害

⑦覆盖防霜：一般多用于覆盖蔬菜，可用草帘子、席子、草木灰、塑料薄膜等材料，在霜冻前4小时左右覆盖农作物的表面，日出后除掉，以保持地热量不散失而防止冻害，防霜的效果较好

⑧洗霜法：万一遭霜冻，在太阳出来以前，浇水或喷清水洗霜，可减轻作物霜冻危害。 9、形成雾的基本条件：近地面空气中水汽充沛，有使水汽发生凝结的冷却过程以及凝结核的存在。在风力微弱、大气层结稳定并有充足的凝结核存在的条件下最易形成。 10、水分利用效率(WUE)：作物消耗单位质量的水分所能合成干物质的重量。 11、提高水分有效利用的途径： 1.节水灌溉技术 ①地下灌溉 ②喷灌 ③微灌

2.种植方式

①调整播期，使降水和作物的利用一致。

②科学合理搭配作物品种，间作、轮作充分利用。 3.农田防护林

削弱风速，减弱湍流交换强度，调节温度和湿度，减少土壤蒸发。 4.覆盖

调节地表和植被温度、抑制水分蒸发的有效途径。秸秆覆盖、地膜覆盖 5.化学调控节水技术

作用：减少作物蒸腾、吸水保水、抑制蒸发。 （保水剂、蒸腾抑制剂、土壤结构改良剂） 第十章 农业气象灾害及防御

1、冷害：是指温度在0℃以上，有时甚至是在接近20℃条件下对农作物产生的危害。这种温度之所以会危害农作物，是因为不同作物在其不同的生育阶段，生理要求的适宜温度与能忍受的临界低温，大不相同。 2、霜冻的类型：

平流霜冻：因温度低于0℃以下的北方冷空气入侵而引起的霜冻，称为平流霜冻

辐射霜冻：在晴朗、无风或微风的夜晚，由于地面或植物表面温度下降到足以使植物受害的低温而形成的霜冻，称为辐射霜冻。 平流辐射霜冻：由冷空气的入侵和夜间辐射冷却共同作用下形成的霜冻，称为平流辐射霜冻 3、大风：大风是指风力大到足以危害农业生产及其它经济建设的风（8级）

计算题：

例：已知某山脚处海拔高度为130.0米，在山脚下测得气压为1006毫巴．气温为17.8℃;同时,在山顶测得气压为873毫巴，气温为11.2℃。求该山顶的海拔高度是多少米?

解：已知P1＝1006mb，t1＝17.8℃，Z1＝130.0米;P2＝873毫巴，t2＝11.2℃，求Z2＝? 先求得两点的平均温度t＝14.5℃，代人公式 Z2-130.0＝l8,400(1十14.5/273)log(1006/873) 解得 Z2=？？米，即该山的海拔高度

例：设山高2000米，过山以前，即迎风坡山脚处气温为30.0℃，如果气流上升到800米处开始凝结(此高度称为凝结高度)，空气上升时不断有水气凝结成云致雨(湿绝热直减率γm=0.4℃/100m)，过山以后，假设气流中并未携带云块，求背风坡山脚的温度？

解：已知 迎风坡山脚t1=30.0℃ 干绝热直减率γd=1.0℃/100米 湿绝热直减率γm=0.4℃/100米

① 迎风坡山脚800米处(干绝热上升)，800米处的温度为t800则，

t800t1800d

1.030.00C800220C100

② 800米——山顶(湿绝热上升)，山顶处的温度t/则 0.4tt800(2000800)gm220C120017.20C 100 ③ 山顶——背风坡山脚(干绝热下沉)，背风坡山脚的温度为t2则 tt20002d17.20C20001.037.20C100

1、气候系统：包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的, 能决定气候形成、分布和变化的统一的物理系统

2、气候形成和变化可归纳为以下因素 : ① 太阳辐射 ; ② 宇宙地球物理因子 ; ③ 下垫面 ; ④ 大气环流 ; ⑤ 人类活动等五个方面

3、气候带是以纬度、气温、降水为基础，并参照自然植被的分布而确定的

4、小气候：任何一个地区内，由于其下垫面性质的不同，从而在小范围内形成一种与大气候不同特点的气候

农业小气候：农业生物生活环境和农业生产活动环境内的气候。