1、1,第三章 气候资源,Climatic Resources,2,第一节 气候资源的概念与基本特点 一、气候资源及其研究,气候资源包括光、热、水、风与大气成分，是人类生产和生活必不可少的主要自然资源，在一定的技术和经济条件下为人类提供物质和能量。,1、气候资源的定义,6,2、几个相关联的概念：,气候：是包围地球的大气圈的物理化学性质的总称，属于客观存在的自然现象的一部分。,气候环境：只是对人类有影响的那一部分大气的性质的总称。,气候资源：指能为人类合理利用的气候条件（如光能、热能、水分、风等）。,7,二、气候资源的基本特点,1.气候资源的无限性与有限性,气候资源是一种可再生资源。它所提供的辐射能
2、、,热能、降水等物质与能量年复一年不断更新循环，永无穷尽。,在某一具体地区，每年的气候资源提供的物质与能,量都是有限的。,气候资源各要素的值均随时间的变化而变化，因此一个地区的气候资源在不同季节有不同的量值。,8,2.气候资源在随时间变化过程中的相对稳定,性和波动性,气候资源随时间变化而波动周期性、,非周期性。,气候资源可视为相对稳定在平均值附近,做震荡变化。,9,3.气候资源空间分布上的有规律性和区域差,异性,气候各要素在地球表面分布具有一定,的规律性（纬度地带性、经度地带性和垂直地带性），因此气候资源量在空间分布上有一定的规律，并显示出明显的地域差异。,10,4.气候资源各要素之间、气候资
3、源与其它自,然资源之间的相互依存和不可替代性,气候资源各要素相互影响制约，共同影响着气候资源的有效利用。,气候资源的开发利用要与其他自然资源良好配合，才能取得良好的经济效益。,气候资源目前来讲基本上还是一种有值无价的自然资源。,22,一、光能资源,太阳辐射,太阳辐射是指太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流。地球所接受到的太阳辐射能量仅为太阳向宇宙空间放射的总辐射能量的二十亿分之一，但它却是人们生产和生活的主要能源。,波长范围：0.15-4m,第四节 主要气候资源要素 及其测算,26,太阳能热水器,太阳能电池板,27,太阳能手机,太阳能冰箱,23,7%,43%,50%,紫外线,红外线,可见光线,紫
4、外线0.4m，可见光0.4m0.76 m。太阳辐射光谱,太阳辐射通过大气，一部分到达地面，称为直接太阳辐射；另一部分被大气的分子、大气中的微尘、水汽等吸收、散射和反射。被散射的太阳辐射一部分返回宇宙空间，另一部分到达地面，到达地面的这部分称为散射太阳辐射。到达地面的散射太阳辐射和直接太阳辐射之和称为总辐射。具体描述光能资源的指标有日照、辐射、光合生产潜力等。（一）日照,气象上常用日照时数表示日照长度。日照时数分为可照时数与实际日照时数。日照百分率：实际日照时数与可照时数之比。可照时数是指在没有天气和气象影响的条件下，从日出到日没之间太阳的可能光照时数。即昼长时间。可照时数可从太阳高度公式求得：
5、,sinh = sinsin + coscoscos日出或日没时，h=0，时角设为0，则Cos0=- tgtg ,20即为可照时数。实际日照时数，由气象台站观测而得。植物对日照时数有不同的要求，称为光周期现象。短日照植物：需要一定的短日照(通常每天12 h以上黑夜)才能开花的植物。长日照植物：每天日照时间在12 h以上(黑夜短于12 h)才能开花的植物。,30,菊花短日照植物,31,天仙子-长日照植物,（二）总辐射（三）直接辐射（四）散射辐射（五）坡面上辐射量（六）光合有效辐射与光能利用率光合有效辐射：太阳辐射中能被绿色植物用来进行光合作用的那部分能量，其波长范围为0.38-0.71微米。,光
6、能利用率：是指单位土地面积上，作物累计的化学潜能与这块土地所接受的光合有效辐射能的比值。理论计算值，一般可达6.08.0%，最高约为10%；而实际生产中仅为0.51.0%，最大只有2%3%。如何提高光能利用率？,提高光能利用率的方法:1.延长光合作用时间，如复种；2.增加光合作用面积，如合理密植，间作套种；3.提高光合作用效率，如 增加CO2浓度，合理施肥。,热量资源,温度,二、热量资源 指生产和人们生活中可利用的热量。地温,气温,生物体温度以地温和空气温度代表作物生长所必需的热能。37,38,1.三个基点温度,植物维持生命最适宜，生长发育最快,停止生长发育,停止生长发育,危害、死亡,危害、死
7、亡,最低温度,最适温度,最高温度,如:水稻生长期最低气温是18-20，最高气温为32-35，适宜,温度为25-30。,39,2.气温,（1）气温的日变化,植物的光合作用与呼吸作用的三基点温度是不同的，表3-8。,昼夜温差大有利于白昼加强光合作用而积累有机物质，夜晚削弱呼吸作用而减少有机质的消耗。,40,（2）气温的季节变化,最冷月、最热月和极端气温状况气温可能出现的范围和冷热程度；最热月平均气温、极端最高气温及其出现的频率能否满足植物生长期需要的热量强度和高温可能对植物的危害；最冷月平均气温、极端最低气温及其出现频率有无低温危害及种植某种作物的可能性春季温度升高规律作物播种；,秋季气温下降作物
8、成熟,41,3.农业界限温度,农业界限温度：指对农业生产具有指示意义的温度。,具有普遍意义的界限温度：日平均气温0，5 ，10 ，15 ，20 ，以及稳定通过这些界限温度的初终日期和持续日数。,42,界限气温初期（日）：一年中的春季（或秋季）第一次通过某一界限气温的日期。,界限气温终期（日）：一年中的秋季（或春季）最后一次通过某一界限气温的日期。,界限温度持续日数：包括某一界限气温初期和终期在内的相隔日数。,0 ,初日和终日表,示土壤的解冻,和冻结，其持,续期间表示农,耕期。,5 ,初日与终日与,作物及大多数,牧草和树木开,始生长和停止,生长的日期相,当，也是早春,作物开始播种的日期。43,1
9、0,初日是喜温作物,开始播种与生长,期，喜凉作物开,始活跃生长期，,其终日为喜温作,物停止生长期。,15为喜温作物活跃生长期，也是茶叶采摘期及喜温作物安,全生长期。44,20为喜温作物光合作用最适温度的下限。,45,4.积温在一定温度范围内日平均温度的累积值，其单位为。（ 0 或10 ）作物要完成某一发育期或全部生育期，需要一定的热量积累。积温学说：在其它外界条件基本满足的前提下，温度对作物的发育起着主导作用；作物发育要求一定的下限温度；完成某一发育阶段要求一定的热量条件，即一 定的积温。,（活动积温，有效积温）,Aa = ti,（1）活动积温大于或等于生物学下限温度（B）的日平均气温称活动温
10、度，而作物在某发育期内各日活动温度之和即为活动积温。,Aa为活动积温，ti为第i日平均气温，n为发育期天数。46,ni =1,(ti B),Ae = （ ti B ） = Aa nB,47,（2）有效积温,活动温度减去下限温度B后之差称为有效温度。而作物在某发育期内各日有效温度之和即为有效积温。,有效积温是对作物发育起着有效作用的热量。,n,i =1,Ae为有效积温，式中ti B，若ti B，则ti B以0记。,48,5.热量资源分布,（1）我国由于地形差异较大和季风气候的影响，热量资源的地理分布和时间变化性均较大，其一般规律是由北向南而逐渐增加。,（2）我国热量资源丰富多样，从南向北包括了热
11、带、亚热带和温带各种气候类型。热量条件最好的是南岭以南地区，一年四季作物均可生长，水稻可一年三熟。热量条件最差的是青藏高原和东北地区，一年可种一季麦类作物。,49,6.热量资源利用-农作物种植制度,东北区：一年种一季,华北区：一年种两季左右（两年三季）长江中下游：长江中下游一年两熟或三,熟；,华南区：可全年种植（一年三熟或四熟）西南区：一年种两季西北区：一年种一季,53,三、水分资源评价一个地区的水分资源，应采取地表面的水分平衡方程：O G = ,O表示在给定的时段内，该地区总的收入水量（包括,降水量、地面水分凝结量、地表径流流入量、下层土,壤流进水量）；,G表示支出水量（包括蒸发量、地表径流
12、流出量、下,层土壤流出水量）；,表示该地区地面土壤水分蓄量的变化值。,54,（一）大气降水量,是水分平衡中的主要收入项，水分资源的主要来源。,1、降水量分析,年降水量,季、月、旬的降水量,2、降水量极值,年月旬的最大/最小降水量，最长连续降水日数，最长连续无降水日数，最长连续降水时数及降水量等。,3、降水变率,降水变率按时段不同有年、季、月降水变率之分，通常指年降水变率。年降水变率是平均距平与多年平均降水量的百分比。 平均距平是指某地实际降水量与同期多年平均降水量之差的平均值。降水变率小，则说明降水量比较稳定。我国的年降水变率在1050%之间，年降水量丰富的区域年变率小，而年降水量少的区域年变
13、率大。如我国30N以南的地区降水相对变率较小，一般为10-15，而华北平原则高达30-35。,55,4、降水保证率降水保证率：指某一等级降水量出现的可靠程度，通常以降水量小于（或大于）某一数值的累积频率来表示这种可靠程度(%)。表3-12 上海市100年降水量的频率和保证率,上海市降水量大于1000毫米的保证率为79%。,63,5、降水与水资源,降水并不是水资源。,降水量是陆地一切水资源的来源，可以看,作是水资源的上限值。,降水量只有经过地面及地表层贮存后，才,能变成能够连续供水的水资源。,（二）蒸发量由于影响蒸发量的因素有气象、土壤和植被等三类因素，因此使蒸发量的确定很困难。为此，人们提出了
14、蒸发力（ET）的概念。蒸发力，是指下垫面充分湿润时的最大可能蒸发量。实际蒸发量EA= f(ET)。,（三）气候生产潜力1.光合生产潜力是指在假设作物因素和其它环境因素均处于最佳状态时，由光能所决定的农业产量潜力。2.光温生产潜力是指在假设作物因素和其它环境因素均处于最佳状态时，由光能和温度条件所制约的农业产量潜力。3.气候生产潜力是指在假设作物因素和其它环境因素均处于最佳状态时，由光能、温度和水分条件所制约的农业产量潜力，即指在实际的光、温、水分条件下可能达到的最高产量。,64,四、风能资源,大气水平流动过程所产生的能量就是风能，它是由太阳辐射能转换而来。,由于地球表面各处受太阳辐射后散热的快
15、慢不同，加上空气中水蒸气的含量不同，从而引起各处气压的差异，结果使高气压地区空气流向低气压地区，从而形成了风。,（一）风资料的统计与计算1.风向的统计风向频率的计算： f=m/n100 m表示某时段内某种风向出现的次数，n为观测记录的总次数。最多风向最多风向频率,2.风速的统计风速记录中有平均风速和瞬间风速。瞬间风速：指风速的瞬时值。平均风速：指一定时段内，数次观测的风速的平均值。最大风速：是从定时风速观测记录或自记记录中选取最大的风速值。极大风速：给定时段内的瞬时风速的最大值。,（二）风能的概念风在t时段内所具有的能量（风能）E的计算公式为： E=1/2V3st一般将单位时间单位面积上的风能
16、，称为风能密度或风功能密度。风能密度对时间积分后平均，可得到平均风能密度。计算平均风能密度时，风速如果取有效风速，则得到有效风能密度。有效风速：风力机起动风速至破坏风速间的风速。(320 m/s或325 m/s),（三）风能的计算（四）风能的利用问题：人们利用风能主要是做什么用？,67,当前，世界各国对风能的利用，主要是以风能作动力和发电两种形式，其中以风力发电为主。,68,利用风力发电,70,风力提水机,风力等级表,风力:是指风吹到物体上所表现出的力量的大小。,风级,名称,风速(m/s),(km/h),陆地地面物象,海面波浪,01234,无风软风轻风微风和风,0.0-0.20.3-1.51.
17、6-3.33.4-5.45.5-7.9,11-56-1112-1920-28,静,烟直上烟示风向感觉有风旌旗展开吹起尘土,平静微波峰无飞沫小波峰未破碎小波峰顶破裂小浪白沫波峰,5,劲风 8.0-10.7,29-38,小树摇摆,中浪折沫峰群,6,强风,10.8-13.8,39-49,电线有声,71大浪白沫离峰,72,风力等级表（续1）,73,风级1314151617,风速(m/s)37.0-41.4 米秒41.5-46.1米秒46.2-50.9米秒51.0-56.0米秒56.1-61.2米秒,(km/h)134-149公里时150-166公里时167-183公里时184-201公里时202-22
18、0公里时,风力等级表（续2）13级以上（13级-17级）,风力等级歌谣,零级无风炊烟上；一级软风烟稍斜； 二级轻风树叶响；三级微风树枝晃； 四级和风灰尘起；五级劲风水起波； 六级强风大树摇；七级疾风步难行； 八级大风树枝折；九级烈风烟囱毁； 十级狂风树根拔；十一级暴风陆罕见； 十二级飓风浪滔天。,74,2）中国风能资源分布,75,我国风能资源比较丰富的省区,76,（五）中国风能资源的区域划分,划分依据：有效风能密度、有效风力出现时间百分率、大于等于3m/s和6m/s风速的全年累积小时数。,77,东南沿海及其岛屿，为我国最大风能资源区。,这一地区，有效风能密度200W/m2的等值线平行于海岸线，
19、沿海岛屿的风能密度在300W/m2以上，有效风力出现时间百分率达80-90， 3m/s的风速全年出现时间约7000-8000h， 6 m/s的风速也有4000 h左右。,78,内蒙古和甘肃北部，为我国次大风能资源区。,这一地区终年在西风带控制之下，而且又是冷空气入侵首当其冲的地方，风能密度为200-300W/m2，有效风力出现时间百分率为70左右，3 m/s的风速全年有5000h以上，6m/s的风速在2000h以上，从北向南逐渐减少，但不象东南沿海梯度那么大。,虎勒盖地区是我国连成一片的最大风能资,源区。,79,黑龙江和吉林东部以及辽东半岛沿海，风能也较大。,风能密度在200W/m2以上，3m
20、/s和,6m/s的风速全年累积时数分别为5000-7000h和3000h。,80,青藏高原、三北地区的北部和沿海，为风能较大区。,这个地区，风能密度在150-200W/m2之,间，3m/s的风速全年累积为 4000-5000h，6m/s风速全年累积为3000h以上。青藏高原3 m/s的风速全年累积可达,6500h，但由于青藏高原海拔高，空气密度较小，所以风能密度相对较小，在4000m的高度，空气密度大致为地面的67。,81,云贵川、甘肃、陕西南部，河南、湖南西部，福建、 广东、广西的山区，以及塔里木盆地，为我国最小风能区。,有效风能密度在50W/m2以下，可利用,的风力仅有20左右， 3m/s
21、的风速全年累积时数在2000h以下， 6 m/s的风速在150h以下。,四川盆地和西双版纳地区风能最小。这,一地区除高山顶和峡谷等特殊地形外，风能潜力很低，无利用价值。,82,在以上地区以外的广大地区，为风能季节利用区。,有的在冬、春季可以利用，有的在夏、秋季可以利用。这些地区，风能密度在50-100W/m2之间，可利用风力为30-40，3m/s的风速全年累积在2000-4000h，6m/s的风速在1000h左右。,83,4）开发、利用风能的需求和意义东南、华东、华北地区沿海及岛屿的平均风速为6-7米/秒，这些地区又迫切需要电力；西北牧区，地势较高，风速较大，平均风速在4米/秒以上，但这一带地
22、广人稀，居民点分散，燃料奇缺，也迫切需要电能；开发利用风能资源更对这些地区具有重要的意义。,第四节 中国的气候资源与区划,1.我国季风气候显著的主要原因是什么？其次是什么？2.我国年太阳辐射量分布为 多 少，最大值出现在 ，最小值出现在 。东部年太阳辐射量少的原因是什么？3.我国年日照时数最小值出现在 ，最大值位于 。4.我国年平均风速较大的地区是哪三个？5.我国年平均气温最小值一是出现在 北部和东部山地，一是出现在 。我国10积温最大值出现在 ，最小值出现在 。6.我国年降水量最大的地区是台湾省 ；大陆年降水量最大的地区是西藏雅鲁藏布江河谷的 。7.我国气温年较差北方 南方 ，最大值出现在黑
23、龙江的 ，最小值出现在 地区。8.在7-9月季风雨带北移，可东南沿海降水量仍大，是为什么？9.我国降水变率最大区位于 部，降水变率最小区位于云南 部。,西,东,西藏高原,四川盆地和贵州高原,四川盆地和贵州高原,青海湖,东北,青藏高原,南海,藏北高原,火烧寮,巴昔卡,大,小,嘉荫,南海,西,南,一、中国农业气候区划目的 为实现农业区域化、专业化、现代化而制定。主要任务 揭示农业气候的地域差异，分区阐述光、热、水等农业气候资源与灾害，为农业发展从气候角度提出建议和论证。分区原则 主导指标与辅助指标结合,指标要具有明确的农业意义; 相似性与差异性结合,指标系统逐级划分; 有利于充分合理利用气候资源等
24、.分级系统 3个农业气候大区 15个农业气候带 55个农业气候区,中国农业气候区划图,二、中国气候生产潜力区划,1.光合生产潜力2.光温生产潜力3.气候生产潜力陈明荣等人所做的“中国气候生产潜力区划”：第一级指标：光温生产潜力。第二级指标：干燥度。,三、太阳能与风能资源利用区划,1.太阳能资源利用区划 王炳忠所做的太阳能资源利用区划分为三级：第一级区划反映太阳能资源丰富程度，以太阳年总辐射量为指标。（表3-22）,第二级区划反映太阳辐射能季节变化。它用一比值表示，分子为出现每天日照时数大于6小时的最多天数的季节，分母为出现每天日照时数大于6小时的最少天数的季节。四季用C,X,Q,D表示。如X/
25、D。第三级区划反映太阳辐射能的日变化特征。以q,z,h分别表示9-10时（上午），11-13时（中午），14-15时（下午）的年平均日照时数，哪个时段的年平均日照时数最多，就以该时段的字母代表该区域。如区域代号为Q/D(10/12)z，X/D(8/1)h，D/X(11-12/7)q。,2.我国的风能区划朱瑞兆等人所做的风能区划分为三级：第一级区划反映风能丰富程度。具体指标见表3-24。,第二级区划反映风能季节变化。所用指标为各季风能大小和有效风速出现时数。四季用1,2,3,4表示。如“14”表示春季的有效风能密度最大，有效风速出现时数最多，冬季其次。第三级区划指标是风力机最大设计风速，具体应用为取30年一遇的最大风速值作为最大设计风速。根据最大设计风速不同，可划分出不同的风能型别。具体划分见表3-25.,如区域代号为B12b， I31c，J43d。,第三章 结束,
