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气象学与气候学习题
18气象学习题(有答案)-2
9.假如地球自转轴与公转轨道面铅直,地球上还会有;10.为何长日照植物大多原产于高纬度地区,而短日;11.对长日照作物和短日照植物进行南北引种,哪一;12.已知日地平均距离为1.495×108公里,;14.根据水平面太阳直接辐射通量密度的计算式,分;16.任一坡面上太阳直接辐射通量密度为Rsb坡=;17.武汉夏至日测得正午水平面上的直接辐射通量密;18.太阳
9.假如地球自转轴与公转轨道面铅直,地球上还会有季节交替吗?
可照时间还会变化吗?
正午太阳高度角随纬度如何变化呢?
为什么?
10.为何长日照植物大多原产于高纬度地区,而短日植物一般原产于低纬度地区?
11.对长日照作物和短日照植物进行南北引种,哪一种更易成功?
为什么?
12.已知日地平均距离为1.495×108公里,太阳直径为1.392×106公里,太阳常数为1367瓦?
米-2,将太阳视为绝对黑体,忽略宇宙尘埃对太阳辐射的吸收作用,试推算太阳表面辐射的辐射通量密度、总功率和有效温度。
13.为何晴天天空常呈尉蓝色?
而日出、日落时太阳光盘又呈红色?
14.根据水平面太阳直接辐射通量密度的计算式,分析直接辐射的影响因素。
15.计算武汉(30°N)和北京(40°N)冬至和夏至日晴天真太阳时10、12时的太阳直接辐射通量密度(设透明系数p=0.8)。
16.任一坡面上太阳直接辐射通量密度为Rsb坡=Rsc?
amsinα(其中α为太阳光线与坡面的夹角),试分别计算武汉冬至和夏至正午时,在坡度为30°的南坡和北坡上的太阳辐射通量密度(设透明系数p=0.8)。
17.武汉夏至日测得正午水平面上的直接辐射通量密度为800瓦?
米-2,设这一天天空晴朗,透明系数不变,试计算透明系数和下午16时的太阳辐射通量密度。
18.太阳直接辐射、散射辐射与总辐射各受哪些因素影响?
19.晴天直接辐射和散射辐射中光谱能量分布各随太阳高度角如何变化?
为什么?
(提示:
根据分子散射规律解释)。
20.不同光谱成分的太阳辐射对植物的生命活动有何影响?
21.地面辐射通量密度如何计算?
它受什么因素影响?
22.何谓大气的“温室效应”?
如果大气中水汽含量减少,“温室效应”是增强还是减弱?
为什么(不考虑大气中水汽的凝结物的影响)?
23.何谓地面有效辐射?
它受哪些因素的影响?
24.为何在对流层中,气温随高度的升高而降低?
25.何谓地面辐射差额?
其日变化和年变化特征如何?
26.解释名词:
辐射、绝对黑体、灰体、太阳赤纬、太阳高度角、方位角、可照时间、光照时间、光周期现象、长日照植物、短日照植物、太阳常数、大气透明系数、大气质量数、总辐射、大气逆辐射、温室效应、地面有效辐射、辐射差额。
第三章温度
一、名词解释题:
1.温度(气温)日较差:
一日中最高温度(气温)与最低温
-6-
度(气温)之差。
2.温度(气温)年较差:
一年中最热月平均温度(气温)与最冷月平均温度(气温)之差。
3.日平均温度:
为一日中四次观测温度值之平均。
即T平均=(T02+T08+T14+T20)÷4。
4.候平均温度:
为五日平均温度的平均值。
5.活动温度:
高于生物学下限温度的温度。
6.活动积温:
生物在某一生育期(或全生育期)中,高于生物学下限温度的日平均气温的总和。
7.有效温度:
活动温度与生物学下限温度之差。
8.有效积温:
生物在某一生育期(或全生育期)中,有效温度的总和。
9.逆温:
气温随高度升高而升高的现象。
10.辐射逆温:
晴朗小风的夜间,地面因强烈有效辐射而很快冷却,从而形成气温随高度升高而升高的逆温。
11.活动面(作用面):
凡是辐射能、热能和水分交换最活跃,从而能调节邻近气层和土层温度或湿度状况的物质面。
12.容积热容量:
单位容积的物质,升温1℃,所需要的热量。
13.农耕期:
通常把日平均温度稳定在0℃以上所持续的时期,称为农耕期。
14.逆温层:
气温随高度升高而升高的现象,称为逆温现象。
发生逆温现象的气层,称为逆温层。
15.三基点温度:
是指生物维持生长发育的生物学下限温度、上限温度和最适温度。
二、填空题:
1.空气温度日变化规律是:
最高温度出现在
(1)时,最低温度出现
(2)时。
年变化是最热月在(3),最冷月在(4)月。
2.土温日较差,随深度增加而(5),极值(即最高,最低值)出现的时间,随着深度的增加而(6)。
3.水的热容量(C)比空气的热容量(7)。
水的导热率(λ)比空气(8)。
粘土的热容量比沙土的要(9),粘土的导热率比沙土(10)。
4.干松土壤与紧湿土壤相比:
C干松土 沙土春季升温比粘土(11),秋季降温,沙土比粘土(12),沙土温度日较差比粘土要(13)。 5.土壤温度的日铅直分布的基本型有: 白天为(14)型;夜间为(15)型;上午为(16)型;傍晚为(17)型。 6.在对流层中,若1000米的温度为16.5℃,气温铅直梯度是0.65℃/百米,到2000米处,温度应是(18)℃。 7.温度的非周期性变化,常由(19)而造成。 多发生在(20)季节。 8.当rd=1℃/100米,r=0.9℃/100米,则此时的大气 层结对干空气是(21)的。 9.我国气温日较差,高纬度地区(22),低纬度地区(23),年较差随纬度的升高而(24),且比世界同纬度地区要(25)。 10.土、气、水温日较差,以土温(26),气温(27),水温(28)。 11.日平均气温稳定大于0℃持续日期,称为(29)。 12.某地某月1~6日的日均温分别是10.2,10.1,9.9,10.5,10.0,10.2℃,若某一生物的生物学下限温度为10℃,则其活动积温为(30)℃,有效积温为(31)℃。 答案: (1)14时, (2)日出前后,(3)7月,(4)1月,(5)减小,(6)推迟,(7)大,(8)大,(9)大,(10)大,(11)快,(12)快,(13)大,(14)受热型,(15)放热型,(16)上午转换型,(17)傍晚转换型,(18)10℃,(19)天气突变及大规模冷暖空气入侵,(20)春夏和秋冬之交,(21)稳定,(22)大,(23)小,(24)增大,(25)大,(26)最大,(27)其次,(28)最小,(29)农耕期,(30)51℃,(31)1℃。 三、判断题: 1.对流层中气温随高度升高而升高。 2.我国气温的日较差,年较差都是随纬度升高而升高。 3.寒冷时期,灌水保温,是因为水的热容量大。 4.紧湿土壤,春季升温和秋季降温均比干松土壤要慢。 5.干绝热直减率: rd=0.5℃/100米;湿绝热直减率: rm=1.0℃/100米。 6.因为太阳辐射先穿进大气,再到达地面,所以地面上最高温度出现的时刻比空气的要稍后。 7.日平均气温大于5℃的日期越长,表示农耕期越长。 8.气温随高度升高而升高的气层,称为逆温层。 9.对同一作物而言,其生物学下限温度高于其活动温度,更高于有效温度。 10.正午前后,土温随深度加深而升高,气温随高度降低而降低。 11.地面辐射差额最大时,地面温度最高。 答案: 1.错;2.对;3.对;4.对;5.错;6.错;7.错;8.对;9错;10.错;11.错四、选择题: 1.某时刻土壤温度的铅直分布是随着深度的增加而升高,它属于()。 ①清晨转换型②正午受热(日射)型③夜间放热(辐射)型④傍晚转换型2.地面温度最高时,则是()时。 ①地面热量收支差额等于零②地面热量收支差额小于零③地面热量收支差额大于零④地面热量收支差额不等于零 -7- 3.由于水的热容量、导热率均大,所以灌溉后的潮湿土壤,白天和夜间的温度变化是()。 ①白天升高慢,夜间降温快②白天升高快,夜间降温慢③白天和夜间,升温、降温都快④白天升高慢,夜间降温慢 4.我国温度的日较差和年较差随着纬度的升高是()。 ①日较差,年较差均减小②日较差、年较差均增大③年较差增大,日较差减小④日较差增大,年较差减小 答案: 1.③;2.①;3.④;4.②。 五、简答题: 1.地面最高温度为什么出现在午后(13时左右)? 答: 正午时虽然太阳辐射强度最强,但地面得热仍多于失热,地面热量贮存量继续增加,因此,温度仍不断升高,直到午后13时左右,地面热收入量与支出量相等,热贮存量不再增加,此时地面热贮存量才达到最大值,相应地温度才出现最高值。 2.试述什么是逆温及其种类,并举例说明在农业生产中的意义。 答: 气温随着高度升高而升高的气层,称为逆温层。 逆温的类型有辐射逆温、平流逆温、下沉逆温和锋面逆温。 农业生产中,常利用逆温层内气流铅直运动弱的特点,选择上午喷洒农药和进行叶面施肥以提高药效及肥效。 逆温层对熏烟防霜冻也有利。 特别是晴天逆温更显著,贴近地面温度,可比2米上的气温低3~5℃,故冬季对甘薯、萝卜等晒干加工时,为防冻应将晒制品搁放在稍高处。 3.试述我国气温日较差和年较差随纬度的变化特点、以及海陆对它的影响。 答: 在我国气温的日较差和年较差均是随纬度升高而升高,且我国气温的年较差比其它同纬度地区要大,因为我国的大陆性强。 另外,由海洋面上—沿海地区—内陆地区气温的日、年较差均依次增大,这是因为水、陆热特性差异而造成的。 4.试比较沙土和粘土、干松土壤和紧湿土壤温度变化的特点及其成因。 答: 沙土和干松土在白天或增温季节,升温比粘土、紧湿土壤要快;在夜间或降温季节沙土和干松土降温比粘土和紧湿土也快。 结果沙土和干松土的温度日较差比粘土和紧湿土的日较差大。 这是因为沙土和干松土中空气较多,粘土和紧湿土中水分较多,而空气的热容量和导热率比水的要小的缘故。 5.试述气温非周期性变化的原因及主要季节 答: 主要是由于大规模冷暖空气的入侵引起天气的突变所造成,如晴天突然转阴或阴天骤然转晴。 主要发生在过渡季节,如春夏或秋冬之交最为显著。 6.空气块在作上升运动时会降温的原因是什么? 空气块作上升运动是绝热过程。 当上升运动时,因周围气压降低,气块体积膨胀,以维持与外界平衡,对外作功,消耗能量。 因为是绝热过程,所消耗的能量只能取自气块本身,所以温度降低。 六、论述题: 1.试述土温、水温和气温三者变化特征的异同。 三者温度日变化特征相似,都是一高一低型。 温度日较差土面最大,水面最小,空气居中。 极值出现时间土面最早,水面最迟,空气居中。 三者温度年变化,在中高纬度地区,均为一高一低型。 年较差土面最大,水面最小,空气居中。 极值出现时间土面和空气相似,水面落后二者约一个月。 三者随深度(高度)和纬度的变化,随深度(高度)增加白天土温(气温)温度降低,夜间则增高、日较差和年较差变小、极值出现时间推迟;随纬度增高日较差变小、年较差变大。 水温随深度和纬度变化与土温相似,只是变化缓和,极值出现时间更加推迟。 2.试述辐射逆温、平流逆温的成因,并举例说明逆温在农业生产中的意义。 成因: 辐射逆温是在晴朗无风或微风的夜间,因地面有效辐射强烈而冷却,使近地气层随之降温,形成自地面向上随高度增加而增温的逆温现象。 平流逆温是暖空气平流到冷的地面上,由于空气下层受冷地面影响而降温,形成自下而上随高度增加而增温的逆温现象。 意义: 逆温层的层结稳定,抑制铅直对流的发展,可利用逆温层出现时间进行喷洒农药防治虫害,施放烟雾防御霜冻,或进行叶面施肥等。 冬季山区谷地或盆地因地形闭塞、夜间冷空气下沉常出现自谷底向上的逆温层,山坡处存在一个温度相对高的暖带,此带霜期短,生长期相对较长,越冬安全,有利于喜温怕冻的果树和作物越冬,是开发利用山区农业气候资源的重要方面。 逆温对于空气污染的严重地方却有加重危害的作用。 3.试述“积温学说”的内容和积温在农业生产中的应用及其局限性。 答: “积温学说”认为作物在其它因子都得到基本满足时,在一定的温度范围内,温度与生长发育速度成正相关,而且只有当温度累积到一定总和时,才能完成其发育周期,这个温度的总和称为积温。 它反映了作物在完成某一发育期或全生育期对热能的总要求。 -8- 应用方面: ①用活动积温作为作物要求的热量指标,为耕作制度的改革、引种和品种推广提供科学依据。 ②用有效积温等作为作物的需热指标,为引种和品种推广提供重要科学依据。 ③应用有效积温作为预报物候期和病虫害发生期的依据,等等。 局限性: 积温学说是理论化的经济方法。 事实上在自然条件下作物的发育速度是多因子综合作用的结果。 如作物的发育速度不单纯与温度有关,还与光照时间、辐射强度、作物三基点温度和栽培技术条件等因子有关。 七、计算题: 1.某地在200米处气温为19.9℃,在1300米处气温为7.8℃。 试求200~1300米气层中干空气块的大气稳定度。 解: 据题意先求出γ: γ=(19.9-7.8)/(1300-200)=1.1/100米 再进行比较判断: γd=1℃/100米γ>γd ∴在200~1300米的气层中,对干空气块是不稳定状态。 2.某作物从出苗到开花需一定有效积温,其生物学下限温度为10℃,它在日均气温为25℃的条件下,从出苗到开花需要50天。 今年该作物5月1日出苗,据预报5月平均气温为20.0℃,6月平均气温为30.0℃,试求该作物何月何日开花? 所需活动积温及有效积温各是多少? 解: (1)求某作物所需有效积温(A): 由公式n=A/(T-B)得: A=n(T-B)则A=(25℃-10℃)×50=750℃ (2)求开花期: 5月份有效积温为: A5=(20℃-10℃)×31=310℃ 从五月底至开花还需有效积温: 750-310=440℃还需天数n=440/(30-10)=22天,即6月22日开花 (3)求活动积温与有效积温: 活动积温=20℃×31+30℃×22=1280℃有效积温=750℃ 答: 该作物于6月22日开花,所需要的活动积温和有效积温分别为1280℃和750℃。 3.育种过程中,对作物进行杂交,要求两亲本花期相遇,已知杂交品种由播种到开花,母本不育系和父本恢复系各要求大于10℃的有效积温分别为765℃和1350℃,试问父本播种后,母本何时播种为宜? 已知父本播种后,天气预报日平均温度为25℃。 解: A母=765℃,A父=1350℃,T=25℃,B=10℃n=(A父-A母)/(T-B) =(1350-765)/(25-10)=585/15=39天答: 父本播种后39天母本播种。 4.某作物品种5月1日出苗,7月31日成熟。 其生物 学下限温度为10℃,这期间各月平均温度如下表。 试求全生育期的活动积温和有效积温。 7.农田蒸散: 为植物蒸腾与株间土壤蒸发的综合过程。 =降水距平/多年平均降水量×100%夜间由于地面和近地气层辐射冷却,致使空气温度降低至露点以下所形成的雾。 二、填空题: 1.低层大气中的水汽,随着高度的升高而 (1)。 2.蒸发量是指一日内由蒸发所消耗的 (2)。 3.相对湿度的日变化与温度的日变化(3)。 4.使水汽达到过饱和的主要冷却方式有(4)冷却、接触冷却、(5)冷却和(6)冷却。 5.空气中水汽含量越多,露点温度越(7)。 空气中的水汽达到饱和时,则相对湿度是(8)。 答案: (1)减少, (2)水层厚度,(3)相反,(4)辐射,(5)混合,(6)绝热,(7)高,(8)100%。 三、判断题: 1.当气温高于露点温度时,饱和差则等于零。 2.相对湿度在一天中,中午最大,早上最小。 3.甲地降水相对变率较乙地同时期的相对变率大,说明甲地降水量比乙地多。 4.形成露时的露点温度在零上,出现霜时的露点温度在零下。 5.当干燥度小于0.99时,为湿润,大于4为干燥。 答案: 1.错,2.错,3.错,4.对,5.对。 四、选择题: 1.当饱和水汽压为8hPa,相对湿度为80%,则水汽压为()。 ①6.4hPa,②4.6hPa,③8.0hPa,④4.0hPa2.当相对湿度为100%时,则()。 ①气温高于露点,饱和差=0;②气温=露点,饱和差大于零;③气温=露点,饱和差=0; ④气温低于露点,饱和差小于零。 3.中午相对湿度变小,主要因为气温升高,从而使()。 ①e增大,E不变;②E比e更快增大 ③E减小,e更快减小;④蒸发量增大,E降低。 答案: 1.①;2.③;3.②。 五、简答题: 1.何谓降水变率? 它与旱涝关系如何? 答: 降水变率=降水距平/多年平均降水量×100%。 它表示降水量变动情况,变率大,说明该地降水量距平均值的差异大,即降水量有时远远超过多年的平均值,这样就会出现洪涝灾害;相反,有时降水量远远少于平均降水量, 解: 已知: t5=21.3℃,n=31天,t6=25.7℃,n=30 天,t7=28.8℃,n=31天,B=10℃ (1)Y=Σt≥10=n1t1+n2t2+n3t3=31×21.3+30×25.7+31×28.8=2324.1℃ (2)A=Σ(T-B)=n1(t1-B)+n2(t2-B)+n3(t3-B)=31×11.3+30×15.7+31×18.8=1404.1℃答: 活动积温和有效积温分别为2324.1℃和1404.1℃。 5.离地面200米高处的气温为20℃。 此高度以上气层的气温垂直递减率平均为0.65℃/100米,试求离地面1200米高处的气温。 若1200米处空气是未饱和状态,当气块从此高度下沉至地面,其温度为若干? 解: 已知Z1=200米,Z2=1200米,t1=20℃r=0.65℃/100米rd=1℃/100米 设1200米处气温为t2,气块下沉至地面时的温度为t。 (1)(t2-t1)/(Z2-Z1)=-r t2=t1-r(Z2-Z1)=20°-0.65℃/100米×(1200-200)米=13.5℃ (2)(t2-to)/Z2=rd to=t2+rdZ2=13.5℃+1℃/100米×1200米=25.5℃ 答: 离地面1200米高处的气温为13.5℃;气块下沉至地面时的温度为25.5℃。 6.某水稻品种5月25日开始幼穗分化,从幼穗分化到抽穗的有效积温为242℃,生物学下限温度为11.5℃,天气预报5月下旬至6月中旬平均温度为22.5℃,试问抽穗日期是何时? 解: 已知A=242℃,T=22.5℃,B=11.5℃n=A/(T-B)=242/(22.5-11.5)=242/11=22(天)答: 6月16日抽穗。 第四章水分 一、名词解释题: 1.饱和水汽压(E): 空气中水汽达到饱和时的水汽压。 2.相对湿度(U): 空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的百分比。 3.饱和差(d): 同温度下饱和水汽压与实际水汽压之差。 4.露点温度(td): 在气压和水汽含量不变时,降低温度使空气达到饱和时的温度。 5.降水量: 从大气中降落到地面,未经蒸发、渗透和流失而在水平面上积累的水层厚度。 6.干燥度: 为水面可能蒸发量与同期内降水量之比。 -9- 则相应会出现严重缺水干旱。 2.相对湿度的日、年变化规律如何? 答: 相对湿度的日变化与气温日变化相反。 最大值出现在凌晨,最小值出现在14~15时。 年变化一般是冬季最大,夏季最小。 但若受海陆风及季风影响的地方,其日、年变化,有可能与气温相一致。 3.影响农田蒸散的主要因子是什么? 答: 有三方面: (1)气象因子。 包括辐射差额、温度、湿度和风等; (2)植物因子。 包括植物覆盖度、植物种类、生育状况等;(3)土壤因子。 包括土壤通气状况、土壤含水量、土壤水的流动情况等。 六、论述题: 1.试述雾的种类及成因,并分析雾在农业生产中的意义 答: 雾的种类: 辐射雾: 夜间地面和近地面气层,因辐射冷却,使空气温度降低至露点温度以下而形成的雾。 平流雾: 当暖湿空气流经冷的下垫面而逐渐冷却,使空气温度降低到露点温度以下而形成的雾。 雾在农业生产中的意义: 不利方面: 雾削弱了到达地面的太阳辐射,使日照时间减少,改变光质成分;雾影响土温和气温日较差,使日较差变小;雾使空气湿度增大,减弱农田蒸散。 对作物生长发育、光合作用、产量和品质等均产生不利影响。 此外,雾为病虫害提供滋生和发展条件。 有利方面: 在寒冷季节,雾可减弱地面有效辐射,减轻或避免作物的冻害;雾对于以茎、叶为主要经济价值的作物有利,如茶、麻等,可还延长营养生长期而提高产量。 七、计算题: 1.当饱和差为1hPa,相对湿度为80%,求饱和水汽压是多少? 解: 已知d=E-e=1hpaU=e/E=0.8则: e=E-1又(E-1)/E=0.8∴E=5(hPa) 答: 饱和水汽压为5hPa。 2.当气温为15.0℃时,饱和水汽压为17.1hPa,在气温为26.3℃时,饱和水汽压为34.2hPa,现测得气温为26.3℃,水汽压为17.1hPa,试求相对湿度和露点是多少? 解: ∵U=e/E×100%,据题意当t=26.3℃,则: E=34.2hPa,e=17.1hPa∴U=17.1/34.2×100%=50% 又当t=15.0,则E=17.1hPa,此时t=td(露点温度)答: 相对湿度为50%,露点温度为15℃。 3.温度为20℃,水汽压为17.1hPa的一未饱和气块,从山脚海平处抬升翻越1500m的高山,凝结产生的水滴均降在迎风坡,求该气块到达山背风坡海平面处的温度和 相对湿度(已知rd=1℃/100米,rm=0.5℃/100米,且温度 为10℃,15℃,20℃,25℃时的饱和水汽压分别为12.3,17.1,23.4,31.7hPa,忽略未饱和气块升降时露点的变化)。 解: ∵e=17.1hPa当t=15℃时,则水汽饱和: E15=17.1hPa 凝结高度为: Zd=(20-15)×100=500米 t2000米=20-(1.0×500/100)-0.5(1500-500)/100=10℃ ∴t山背脚=10+1×1500/100=25℃ U=e/E×100%=12.3/31.7×100%=39%答: 背风坡海平面上的气温为25℃,相对湿度为39%。 4.温度为25℃,水汽压为22hPa的空气块,从迎风坡山脚处向上爬升,已知山高1500米,凝结产生的水滴均降在迎风坡。 试求空气块的凝结高度、山顶处的温度和相对湿度。 气温为19℃和25℃的饱和水汽压依次是22.0hPa和31.7hPa,忽略空气上升时露点的变化。 解: (1)to=25℃td=19℃rd=1℃/100米(td-to)/Zd=-rd 凝结高度为: Zd=(to-td)/rd=(25°-19°)/(1℃/100米)=600米 (2)已知rm=0.5℃/100米 (t山顶-td)/(Z-Zd)=-rmt山顶=td-rm(Z-Zd) =19°-0.5°/100米×(1500-600)=19°-0.5°/100米×900米=14.5℃ (3)因气块到达山顶时水汽是饱和的,所以相对湿度r=100% 5.某地夏季(6-8月)各月降水量及平均温度资料如下 试求夏季干燥度,并说明其干湿状况。 解: K=0.16∑T≥10/R =0.16(30×25.7+31×28.8+3
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