农业气象学.docx
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农业气象学
农业气象学
自
学
指
导
编写:
普元春
绪论
第一节气象学与农业气象学
一、气象学基本概念
本节主要讲气象学与农业气象学的定义、气象学与农业气象学常用的一些基本概念。
譬如太阳辐射、温度、湿度、气压、蒸发、凝结、降水、风、云、雨、雪、雾、雹、霜、露等定性的和定量的气象要素。
同学们在学习本课程的开始就遇到了这些气象学与农业气象学上常见的一些名词概念,这是学习本课程的基础,通过学习一定要明确掌握并能正确地应用这些概念。
为了进一步更深入具体的学习本课程打好基础。
二、农业气象学
在这个标题下,课本第2页和第3页分别讲述了农业气象学的概念;农业气象学的研究对象和任务;农业气象学的研究方法。
三、中国农业气象学的发展
(一)中国古代的农业气象成就
在采集和狩猎的古代农事活动过程中,我们的祖先就意识到了人们采集和狩猎的对象与周围环境有随季节变化而变化的现象,从而产生了物候农时的概念并进一步明确了季节和节气的定义。
(二)中国近代农业气象科技的发展
经历了1840年到1949年间一百多年很缓慢的发展时期。
(三)中国现代农业气象学的发展
二十世纪五十年代以后的半个世纪,中国现代农业气象学开始建立,并取得了突飞猛进的发展。
尤其十80年代以来,电子计算机和遥感遥测技术在农业气象学中的应用,特别是微机在农业气象研究中的逐渐普及,给农业气象研究带来了新的活力。
学农业气象研究和业务服务提供了有力的手段。
第二节大气概论
一、大气的组成
(一)干洁空气
大气由多种气体、水汽和悬浮在大气中的微粒杂质等混合组成。
大气中除去水汽和杂质外的整个混合气体称为干洁空气。
大气中与我们关系比较密切的成分主要有:
氮、氧、臭氧、二氧化碳等。
(二)水汽
地球表面江、河、湖、海等水面蒸发,土壤蒸发和植物蒸腾十大气中水汽的主要来源。
(三)杂质
杂质是悬浮在大气中的各种固态或液态的微粒。
大气中的杂质也主要集中在3公里以下的大气中,并随高度的增加而减少。
空气中的杂质能削弱太阳辐射又能阻挡地面辐射;具有吸湿性的杂质可作为水汽凝结的核心物质,对成立致雨起着重要的作用。
二、大气的垂直结构
大气的成分、温度、密度等物理性质随高度有明显的变化,主要按气温的垂直分布,将大气分为对流层、平流层等五个层次。
其中与人类生活和农业生产关系最密切的是接近地面的这一层——对流层。
对流层的平均厚度约为10-12公里。
对流层的气温随着高度增加而降低,平均每升高100米,温度降低0.65;对流层的空气具有强烈的对流运动,地面的热量、水汽、杂质得以向上输送,这对成云致雨有这重要的作用;对流层中空气湿度、温度的水平分布也不均匀,常形成的大规模空气的水平运动,引起各地天气的变化。
在对流层,距地面30-50m这一层,称为近地层,是几种气象要素变化梯度特别大的层次。
0-2m间又称为贴地气象层,这一层的气象要素变化更激烈。
近地气层和贴地气层是受地面强烈影响的层次,也是人类生活和生物生存的重要环境,对它的研究有着重要的意义。
内容、重点
一、气象学基本概念
气象气象学农业气象学气象要素气候学、天气气候大气干洁空气对流层近地大气
贴地气层
二、农业气象的研究对象和任务
三、农业气象学的研究方法
四、大气的组成
五、大气格组成成分与人类生产活动的关系
六、大气的垂直结构及各层次的主要特征
第一章太阳辐射
第一节昼夜、季节和二十四节气
本节主要讲地球上的昼夜更替和季节更替;四季轮回;二十四节气的含义,二十四节气在农业生产及日常生活中指导意义。
要熟记并正确理解和因地制宜合理地运用二十四节气。
第二节太阳辐射
太阳辐射是引起天气变化和季节更替的重要依据,地球上很多自然现象的发生、变化均与太阳辐射有关。
太阳辐射因素几乎渗透本学科的每一章节之中。
因此,我们应重点掌握关于太阳辐射的知识。
本章主要讲太阳辐射光谱、太阳辐射强度、太阳辐射能在大气中的减弱,地面对太阳辐射的吸收和反射等。
第三节地面辐射和大气辐射
本节应掌握的重要概念:
地面辐射、大气辐射、大气逆辐射、地面有效差、地面辐射差额。
地面有效E=地面Ee-大气逆辐射Ea
地面辐射差额R=(S+D)(1-r)-E
第四节太阳辐射与农业生产
本节主要讲太阳辐射中各种光谱对植物生命活动所产生的生理效应;植物的光能利用率;提高光能利用率的主要途径。
关系式:
Ep=(h-m)/[E(S+D)]100%
第二章温度
第一节土壤温度
本节应掌握五个方面的问题:
一、概念:
地面热量平衡、土壤热容量、土壤导热率
二、土壤温度的日变化
三、土壤温度的年变化
四、土壤温度的垂直变化
五、土壤的冻结与解冻
第二节空气温度
一、气温的日变化与下列因素的关系:
天气、下垫面、地形、纬度、季节
二、气温的年变化
气温的年变化主要受纬度、海陆分布等因素的影响。
三、气温的周期性变化、非周期性变化
气温的周期性变化规律较强易于预测,气温的非周期变化规律性较差,是目前测报的重点和难点。
四、气温的垂直变化
1、对流层中气温的垂直变化梯度0.65摄氏度每100m
2、对流层中可能发生的各种逆现象。
第三节温度与农业生产
主要讲土温、气温对农业生产的影响。
通过这一节的学习,重点应掌握几个重要的农业气象概念如:
三基点温度、农业界限温度、积温、活动积温、有效积温。
第三章水分
第一节空气湿度
一、掌握水汽压、相对湿度等五个常用的空气湿度概念及其表示方法。
二、掌握空气绝对湿度的日变化、年变化规律:
第二节蒸发和蒸散
一、水面蒸发V=K[(E-e)/p]
二、土壤蒸发蒸发速度与土壤结构、土壤含水量的关系
三、植物蒸腾K=w/y以蒸腾系数K值揭示某植物获得某单位干物质重量的耗水量。
四、农田蒸腾
1、蒸发蒸腾势:
农田水面蒸发量大于等于实际蒸散量
2、影响农田蒸腾的三个因子:
气象、植物、土壤
第三节水汽凝结
一、水汽凝结条件
a.e>=E,b凝结核
云、雾、霜、露、雾凇、雨凇
第四节降水
一、降水的条件
1、降水的条件
2、降水的形成过程
三、降水的表示方法
1、降水量:
毫米
2、降水强度:
某单位时间内的降水量。
3、降水变率:
(绝对变率和相对变率)
4、降水保证率:
是指某测点,某时段达到某一指标降水量的可靠程度。
四、降水种类
按降水性质分、按强度分、按物态分按成分分
第四节水分和农业生产
一、空气湿度与作物
R值70-80%;90%、60%不定
大于95%和<40%更为有效。
二、降水与作物
降水的评价指标:
适时适量
三、作物需水的一般规律
生理需水生态需水
四、水分利用率及其提高途径
通过各种简易措施减少农田耗水,提高水分利用率。
例如:
改进灌溉方式,把握灌溉时机,覆盖种植,保护地栽培等。
第四章气压和风
第一节气压
一、气压的概念和单位
百帕或毫巴
二、气压随时间和高度的变化
三、气压的水平分布
1、气压的基本类型
低压、高压、槽、脊、鞍形地
2、水平气压梯度G注意G
第二节风及其变化
一、风的成因
1、水平气压梯度G
2、地转偏向力A
3、摩擦力R
4、惯性离心力C
二、摩擦风的变化
日变化、年变化、随空间的变化、阵性
第三节大气环流和地方性风
一、大气的径圈环流、三圈环流
二、季风
三、地方风
1、海陆风
2、山谷风
3、梵风
4、峡管风
第五节风与农业生产
本节主要讲风对农田小气候环境的调节作用;更新作物棵间的空气成分;调节活动层内温度、湿度、二氧化碳浓度。
重点强调风在农田中的有益作用。
同时页不可轻视风的频率过低或风力过大给农田造成的不利影响。
第五章天气系统
第一节气团和峰
一、气团
1、气团的概念
2、气团的形成和变化
3、气团的分类
4、影响我国的主要气团(发源于西伯利亚的极地大陆气团和形成于西太平洋上的热带海洋气团)
二、峰
1、峰的概念
2、峰的分类和峰面天气(具体认识昆明准静止峰对我省下半年的天气的影响。
)
第二节气旋和反气旋
本节突出三个重点内容:
1、气旋的概念、气旋内的天气特点
2、反气旋概念、反气旋内的天气特点
3、太平洋副热带高压脊概念、太平洋副热带高压脊对我国天气的影响。
第三节天气预报
本节要求了解天气预报的测报方法和关于收听收看天气预报的一般常识(如广播用语、天气符号等)
第六章灾害性天气
本章是农业气象学中比较重要的一章。
同学们在学习过程中要认真掌握在我国大部分地区发生比较严重的一些灾害性天气的形成规律、发生危害特点及其防御措施。
比如对我国大部分地区影响比较严重的寒潮、干旱、霜冻、洪涝、冰雹、寒冷、大风、台风等。
同时还应重点掌握对我省工农业生产及人们的日常生活的影响比较严重的几种主要的气象灾害的发生特点及防御措施。
例如;干旱、霜冻、低温害、干热风、洪涝、冰雹等。
第七章气候概论
第一节气候形成的原因
本节主要讲太阳辐射、大气环流、下垫人类活动面性质、人类活动等因素对气候形成的影响。
重点强调近半个世纪以来,人类活动对气候产生的不良影响,提醒人们的环保意识。
并采取各种措施阻止气候环境的进一步恶化。
第二节气候带和气候型
本节主要讲全球范围内以太阳辐射为主导因子的气候带状分布规律;并具体分析了各个地区各种气候类型的存在形式。
(学习本节应重点掌握我国和我省的所属维向带和具体的气候类型。
)
第八章中国气候
第一节中国气候的形成原因
学习这一章应紧密联系前章理论,分析我国所处地理环境在我国气候形成中所取的主导作用。
(重点应明确我国的地理位置,突出我国的东南面和西南面所处的环境。
从而进一步认识在一些特殊背景下我国所具有的特殊气候条件。
)
第二节中国气候的主要特征
本节很具体地论述了我国最主要的气候特征。
我们应明确地掌握:
一、明显的大陆性季风气候特征二、由于特殊的地理位置,决定我国特殊的气候类型三、我国的温差在时间和空间分布上差异较大。
四、降水的时空分布不均匀。
第三节中国气候与农业生产
光、热、水等气候因子是农业生产中重要的自然条件。
这些条件是不断变化的。
其中我国的光能资源比较稳定。
正常的经营管理,一般不会亏缺。
通过这一节的学习,我们应重点掌握我国的热量条件、水资源的时空分布及其变化对农业生产的影响,生方设法的采用各种措施调整和满足生产对热量和降水这俩大资源的需求。
第九章农业气候资源
第一节农业气候资源的特征
本节主要讲农业气候资源所具有的四个主要特征:
循环性、不稳定性、整体性和不可替代性、可调节性。
第二节农业气候资源的分析和利用
依农业对气候的要求,分析鉴定某地区气候条件,用定性定量的指标做出评价,为农业的扬长避短,趋利避害提供依据,做到种植制度的历史继承性,相对稳定性和对气候的适应性。
第三节农业气候划分
本节明确了农业区域的任务,并对我国农业气候类型做了十个方面的具体划分。
(详阅教材144-147页)
第十章小气候与农业小气候
第一节小气候的基本概念
本节主要讲小气候的一些基本概念;小气候特点(范围小、差别大、很稳定);农业小气候的范围、性质;小气候与大气候的关系。
第二节小气候形成的物理基础
一、本节应掌握的概念:
活动面、活动层、内活动面、外活动面、辐射差额、热量平衡
二、重点掌握农田活动层中乱流交换的特点及其意义
第三节农田小气候的一般特征
本节应重点掌握农田活动层中光、温、湿、风、二氧化碳的分布规律及其变化的一般规律
第四节农业技术措施的小气候效应
各种农业技术措施的应用在一定程度上都能改变农田小气候环境。
如何良性化形成?
详见158-150页表
第五节地形、水域小气候
本节主要掌握农田局部环境中辐射、温度、湿度、风等要素值的分布特点
第六节果园小气候的特点
本节重点掌握:
一、果园小气候的概念
二、(林冠层中)几种气象要素的分布规律
三、果园小气候的调节措施
覆盖、灌溉、修剪、涂白、设防护林带等
第七节防护林带的小气候效应
本节主要讲防护带的防风效应及其对局部环境中温度、湿度的等气象要素的调节作用。
第十一章保护地小气候
第一节地膜覆盖小气候
本节重点掌握地膜覆盖农田的增温保湿效应,同时掌握地膜覆盖的基本原理
第二节改良阳哇
本节应重点掌握各种阳哇的小气候特点;各种阳哇中光照、温度、湿度的分布。
第三节塑料大棚
一、塑料大棚的小气候特点二、塑料大棚对光、温、湿等几种农业气象要素的调节。
塑料大棚小气候是指塑料大棚内的光照、温度、湿度等气候要素综合环境状态。
第四节温室小气候
本节主要认识各种温室的基本原理及其农业气象效应。
日光温室是不用人工加温,完全利用太阳能作为光热来源的温室。
由于日光温度不用燃料加温,具有明显的透光、增温、保温、保湿性能,因此又称为高效节能温室。
本节应注意掌握日光温室的小气候特点:
日光温室小气候的调节。
自学进度表、作业
章节
学时
自学时间
作业
绪论
2
P61、2、3、4、6题
第一章
10
P273、5、6、7、8、10、12题
第二章
6
P47、3、4、6、710、13、14题
第三章
6
P651、3、4、7、8、10、11、15题
第四章
6
P801、3、4、5、6、9、10、11题
第五章
4
P991、3、4、7题
第六章
6
P1221、2、3、4、6、9、13题
第七章
4
P1311、2、3、4、6题
第九章
4
P1471、2、4题
第十章
8
P1661、3、4、5、6题
第十一章
6
P1751、2、3、5、6题
实训篇
6
习题集:
1、昼夜的长短和四季的变化是怎样形成的?
你地区在夏至日和冬至日昼夜有多长?
2、什么是可照时数、实照时数、日照百分率?
农业生产上光照时间由几部分组成?
3、写出到达地面的太阳辐照度和太阳高度角的关系式,并说明其物理意义。
4、大气对太阳辐射是如何减弱的?
减弱的程度取决与哪些条件?
5、为什么晴天的夜间比阴天的夜间冷些?
6、写出地面辐射差额方程式,其中各分量对它有何影响?
辐射差额和地面有效辐射有什么区别和联系?
7、光照度对植物生长发育有影响?
8、什么是植物光周期现象?
与作物引种有何关系?
9、什么是光能利用率?
如何提高作物光能利用率?
10、对于沙性土壤和潮湿黏重的土壤春季农事活动哪一种可以提前几天?
为什么?
11、在正常天气情况一个地方的最低温为什么出现在接近日出的时候?
最高气温出现在中午以后,而不是在太阳辐射最强的正午?
12、土壤深层温度的年变化和土壤表面的温度年变化有什么不同?
在农业生产上有什么意义?
13、什么叫温度的日较差和年较差?
影响气温日较差和年较差的因子有哪些?
14、为什么对流层内气温随着高度的升高而降低?
什么是气温直减率?
15、相对湿度和温度的关系如何,为什么?
16、影响土壤蒸发的因子有哪些,如何保持土壤水分?
17、农田蒸散有几个部分组成?
和田间保持水量有何关系?
18、雾是如何形成的,根据其成因分为几种?
19、云的分类依据是什么?
20、降水的表示方法有哪些?
21、水分临界值和关键期是一回事吗?
22、如何提高水分利用率?
23、气压是如何随时间和高度变化的?
为什么?
24、什么是水平气压梯度?
25、风是如何形成的?
26、三圈环流是怎样形成的?
北半球形成了哪些风带和气压带?
27、风对植物的影响有哪些?
28、什么叫气团?
如何分类?
29、我国冬、夏主要受什么气团的影响,天气特点如何?
30、气旋和反气旋控制下的天气特征如何?
为什么?
31、什么叫副高?
它的天气特点如何?
副高的变化对我国天气有何影响?
32、什么叫寒潮?
其天气表现有何特点?
33、什么叫冷害?
有哪些类型,对作物有何危害,如何防御?
34、寒潮、霜冻和冷害有何区别和联系?
35、什么叫洪涝?
有哪些类型?
防御措施如何?
36、什么是干热风?
干热风发生在什么季节?
如何防御?
37、冰雹是如何形成的?
人工防雹的原理是什么/
38、进行农业气候划分有何意义?
39、你省或区的气候的气候特点如何?
如何对当地的农业生产进行合理布局?
40、地膜覆盖的小气候效应如何?
41、日光温室的小气候有何特点?
42、如何调节温室小气候?
复习题一
一、名词解释(每个4分,共36分)
1、平流露冻
辐射霜冻
混合霜冻
2、小气候
3、气团
4、干热风
5、活动积温
6、塰陆风
7、气压场
8、准静止峰
三、判断题(对的打“+”,错的打“-”将符号填在括号中。
每题1.5分,共15分)
1、在我省的农业灾害性天气中,高温的危害比低温的危害多。
()
2、气温年较差随纬度的增高而增大。
( )
3、气温日较差随纬度的增高而增大。
( )
4、霜就是霜冻,“黑霜”不是霜冻。
( )
5、辐射霜冻,大多在晴天的夜间形成。
( )
6、大气中的云、雾和水汽对地面辐射具有强烈的吸收作用,并削弱了大气逆辐射,因而加强了地面有效辐射。
( )
7、山地区域风向昼夜间发生反向转变的风,称为山谷风。
其特点是:
白天由山坡吹向山谷,夜间反之。
( )
8、气温越高,空气中能容纳的水汽就越多。
( )
9、浅色土壤的土温日较差比深色土的大。
( )
10、农作物生长的最适温度较接近最低温度而远离最高温度。
( )
三、填空题(每空1分,共计15分)
1、按植物干旱发生的具体原因,可将干旱分为
、、。
2、大气热量主要来自,而不是
,所以说是底层大气的主要热源。
3、大气变化可分为和两类。
4、气候是一个地区多年的大气平均统计状态。
气候一旦形成便具有一定的和。
5、大气中的水汽、杂质主要集中在公里以下的大气层中。
水汽能强烈地吸收和放射太阳辐射中的。
6、地球大气由、、。
四、选择题(将正确的答案的代号填在括号里,每题1分,共6分)
1、在干洁大气中,天空散射辐射强度随太阳高度角的增大而()
A、增强B、减弱C、不变
2、太阳常数的意义是指()
A、太阳表面的辐射能量B、穿过大气的太阳辐射能量
C、到达大气上界未被减弱的太阳辐射能量
3、所谓生物学下限温度,又称生物学零度,是指()
A、作物发育下限温度B、作物发育温度
C、最低温度
4、在气候学中,常用大陆度来表示气候的大陆性。
凡一地的大陆度在50以上者为()气候。
A、海洋性B、大陆性C、季风性
5、在关于辐射平衡表达式中,晴天的平衡方程是()
A、B=D(1-r)-EB、B=(S’+D)(1-r)-EC、B=-E
6、以下作物中属于短日植物的是()
A、蚕豆B、油菜C、水稻
五、计算题(本题4分)
某水稻从播种到出苗的生物学下限温度是11℃,播种后6d出苗,者6d的日平均温度分别为:
21.2℃、19.5℃、17.4℃、13.6℃、10.9℃、15.5℃。
求该品种从播种到出苗的活动积温及有效积温。
六、问答题每题6分,共计24分)
1、霜和露是怎样形成的?
2、简述云和雾的成因
3、大气中水汽在地面和大气中的凝结物主要有那些?
4、什么叫灾害性天气?
影响我省农业的灾害性天气主要有哪些
答案
一、名词解释(每个4分,共36分)
1、平流霜冻:
由于强冷平流引起激烈降温而发生的霜冻。
辐射霜冻:
在晴朗无风的夜晚,植物表面强烈辐射散射而引起的霜冻。
平流辐射霜冻:
冷平流和辐射散热而引起的霜冻又称混合霜冻。
2、小气候:
大气候条件下,近地气压由于下垫面性质具有局部特性引起的与大气候不同的小范围特殊气候。
3、平流:
空气大规模、有规律地在水平方向上的运动称为平流。
4、气团:
是指在水平方向上物理性质比较均匀,在垂直方向上变化比较一致的大块空气。
5、干热风:
是一种高温、低湿并伴有一定风力等级的大气干旱现象。
6、活动积温:
高于生物学下限温度的日平均气温值,称为活动积温。
7、海陆风:
是指由于海陆受热不同所造成的,以一天为周期随昼夜交替而改变风向的风。
8、气压场:
气压在空间上的分布称为气压场。
二、判断题(对的打“+”,错的打“-”将符号填在括号中。
每题1.5分,共15分)
1、—2、+3、—4、—5、+6、—7、—8、+9、—
10、—
三、填空题(每空1分,共计15分)
1、土壤干旱大气干旱生理干旱
2、地面太阳太阳辐射
3、周期性非周期性
4、区域性相对的稳定性
5、3公里长波辐射
6、多种气体水汽微粒杂质
四、选择题(每小题1分,共计6分)
1、A2、C3、C4、B5、C6、C
五、计算题(本题计算正确答案完整得4分)
解:
活动积温为21.2℃+19.5℃+17.4℃+13.6℃+15.5℃=87.2℃
有效积温为21.2-11+19.5-11+17.4-11+13.6-1+15.5-11=32.2℃
答:
略
六、问答题(每题6分,共计24分)
1、答:
夜间,近地层空气因辐射等原因冷却,当气温降到露点以下时,水汽便凝附在地面物体上。
当露点温度在0℃以上的凝结物就是露。
当露点温度在0℃以下的凝结物就是霜。
2、答:
云和雾都是大气中的凝结物。
云和雾没有本质上的区别。
所不同的是凝结高度,在地面的是雾,漂移在天空的是云。
3、大气中的水汽在地面的凝结物主要有露和霜、雾凇和雨凇。
在大气中的凝结物主要有云和雾。
4、答:
灾害性天气是指能使工农业生产和人们的生活造成不同程度损失的天气。
我省主要的灾害性天气有霜冻、低温、洪涝、冰雹、干旱等。
复习题二
一、名词解释(每个4分,共36分)
1、气压
2、辐射逆温
3、对流
4、秋霜冻
5、有效积温
6、饱和差
7、土壤蒸发
8、绝对湿度
9、混合雾
二、判断题(对的打“+”,错的打“-”将符号填在括号中。
每题1.5分,共15分)
1、气温年较差随纬度的增高而增大。
( )
2、低层大小能量的主要来源是太阳辐射。
( )
3、气温日较差变幅小于土温日较差变幅。
( )
4、北半球的夏季随纬度增高昼长逐渐增长。
()
5、当土壤获得失去的热量相同时,热容量愈大的土壤,其升温和降温的数值愈小。
()
6、高压系统内的气流呈辐散形式。
( )
7、大气质量随太阳高度角的增大而减少。
( )
8、一般禾本科作物的外活动面在植株高度的2/3处,果树则在林冠层中枝叶密集处。
( )
9、山坡的昼夜温差比荣地小。
( )
10、垄作比平作更有利于通风透光。
( )
三、填空题(每空1分,共计15分)
1、大气中的二氧化碳主要来源于、、。
2、冬季,我国的等温线几乎平行,气温从南到北随纬度的。
3、地面和空气间进行热量交换最主要的方式是。
4、辐射具有二象性为和。
5、季风形成的主要原因、。
6、使空气运动的直接动力是。
7、太阳辐射投射到地膜上,一部分、一部分
,绝大部分透过地膜被土壤吸收转化为热能。
8、营造防护林存在有和的问题,但总的情况是益大于弊的。
。
四、选择题(将正确的答案的代号填在括号里,每题1分,共6分)
1、大气中热量交换和传递的主要方式有()。
A、传导B、辐射C、
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