1、农业气象学试题(有答案)第一章 大气一、名词解释题： 1. 干洁大气：除去了水汽和各种悬浮的固体与液体微粒的纯净大气，称为干洁大气。2. 下垫面：指与大气底部相接触的地球表面，或垫在空气层之下的界面。如地表面、海面及其它各种水面、植被表面等。3. 气象要素：构成和反映大气状态的物理量和物理现象，称气象要素。主要包括气压、气温、湿度、风、云、能见度、降水、辐射、日照和各种天气现象等 二、填空题： (说明：在有底线的数字处填上适当内容)1. 干洁大气中，按容积计算含量最多的四种气体是： (1)、(2)、氩和(3)。2. 大气中臭氧主要吸收太阳辐射中的 (4)。3. 大气中二氧化碳和水汽主要吸收 (
2、5)辐射。4. 近地气层空气中二氧化碳的浓度一般白天比晚上(6)，夏天比冬天 (7) 。5. (8) 是大气中唯一能在自然条件下发生三相变化的成分，是天气演变的重要角色。6. 根据大气中 (9) 的铅直分布，可以把大气在铅直方向上分为五个层次。7. 在对流层中，温度一般随高度升高而 (10) 。8. 大气中对流层之上的一层称为 (11) 层，这一层上部气温随高度增高而 (12) 。9. 根据大气中极光出现的最大高度作为判断大气上界的标准，大气顶约高 (13) 千米。答案： (1)氮 (2)氧 (3)二氧化碳 (4)紫外线 (5)长波 (6)低 (7)低 (8)水汽 (9)温度 (10)降低 (
3、11)平流 (12)升高 (13)1200 三、判断题： (说明：正确的打“” ，错误的打“”)1. 臭氧主要集中在平流层及其以上的大气层中，它可以吸收太阳辐射中的紫外线。2. 二氧化碳可以强烈吸收太阳辐射中的紫外线，使地面空气升温，产生“温室效应” 。3. 由于植物大量吸收二氧化碳用于光合作用，使地球上二氧化碳含量逐年减少。4. 地球大气中水汽含量一般来说是低纬多于高纬，下层多于上层，夏季多于冬季。5. 大气在铅直方向上按从下到上的顺序，分别为对流层、热成层、中间层、平流层和散逸层。6. 平流层中气温随高度上升而升高，没有强烈的对流运动。7. 热成层中空气多被离解成离子，因此又称电离层。答案
4、：1.对，2.错，3.错，4.对，5.错，6.对，7.对。 四、问答题： 1. 为什么大气中二氧化碳浓度有日变化和年变化？答：大气中的二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料。植物在太阳辐射的作用下，以二氧化碳和水为原料，合成碳水化合物，因此全球的植物要消耗大量的二氧化碳；同时，由于生物的呼吸，有机物的分解以及燃烧化石燃料等人类活动，又要产生大量的二氧化碳。这样就存在着消耗和产生二氧化碳的两种过程。一般来说，消耗二氧化碳的光合作用只在白天进行，其速度在大多数地区是夏半年大，冬半年小；而呼吸作用等产生二氧化碳的过程则每时每刻都在进行。所以这两种过程速度的差异在一天之内是不断变化的，在一年中也随季节变
5、化，从而引起二氧化碳浓度的日变化和年变化。在一天中，从日出开始，随着太阳辐射的增强，植物光合速率不断增大，空气中的二氧化碳浓度也随之不断降低，中午前后，植被上方的二氧化碳浓度达最低值；午后，随着空气温度下降，光合作用减慢，呼吸速率加快，使二氧化碳消耗减少；日落后，光合作用停止，而呼吸作用仍在进行，故近地气层中二氧化碳浓度逐渐增大，到第二天日出时达一天的最大值。在一年中，二氧化碳的浓度也主要受植物光合作用速率的影响。一般来说，植物夏季生长最旺，光合作用最强，秋季最弱。因此二氧化碳浓度秋季最小，春季最大。此外，由于人类燃烧大量的化石燃料，大量的二氧化碳释放到空气中，因而二氧化碳浓度有逐年增加的趋势
6、。2. 对流层的主要特点是什么？ 答：对流层是大气中最低的一层，是对生物和人类活动影响最大的气层。对流层的主要特点有： (1)对流层集中了 80%以上的大气质量和几乎全部的水汽，是天气变化最复杂的层次，大气中的云、雾、雨、雪、雷电等天气现象，都集中在这一气层内；(2) 在对流层中， 气温一般随高度增高而下降， 平均每上升 100 米， 气温降低 0.65，在对流层顶可降至50至85；(3) 具有强烈的对流运动和乱流运动，促进了气层内的能量和物质的交换；(4) 温度、湿度等气象要素在水平方向的分布很不均匀，这主要是由于太阳辐射随纬度变化和地表性质分布的不均匀性而产生的。 第二章 辐射一、名词解释
7、题： 1. 辐射：物体以发射电磁波或粒子的形成向外放射能量的方式。由辐射所传输的能量称为辐射能，有时把辐射能也简称为辐射。2. 太阳高度角：太阳光线与地平面的交角。是决定地面太阳辐射通量密度的重要因素。在一天中，太阳高度角在日出日落时为 0，正午时达最大值。3. 太阳方位角：太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的交角。以正南为 0，从正南顺时钟向变化为正，逆时针向变化为负，如正东方为90，正西方为 90。4. 可照时间：从日出到日落之间的时间。5. 光照时间：可照时间与因大气散射作用而产生的曙暮光照射的时间之和。6. 太阳常数：当地球距太阳为日地平均距离时，大气上界垂直于太阳光线平面上的太阳辐
8、射能通量密度。其值为 1367 瓦?米-2。7. 大气质量数：太阳辐射在大气中通过的路径长度与大气铅直厚度的比值。8. 直接辐射：以平行光线的形式直接投射到地面上的太阳辐射。9. 总辐射：太阳直接辐射和散射辐射之和。10. 光合有效辐射：绿色植物进行光合作用时，能被叶绿素吸收并参与光化学反应的太阳辐射光谱成分。11. 大气逆辐射：大气每时每刻都在向各个方向放射长波辐射，投向地面的大气辐射，称为大气逆辐射。12 . 地面有效辐射：地面辐射与地面吸收的大气逆辐射之差，即地面净损失的长波辐射。13. 地面辐射差额：某时段内，地面吸收的总辐射与放出的有效辐射之差。二、填空题： 1. 常用的辐射通量密度
9、的单位是 (1) 。2. 不透明物体的吸收率与反射率之和为 (2) 。3. 对任何波长的辐射，吸收率都是 1 的物体称为 (3) 。4. 当绝对温度升高一倍时，绝对黑体的总辐射能力将增大 (4) 倍。5. 如果把太阳和地面都视为黑体，太阳表面绝对温度为6000K，地面温度为 300K，则太阳表面的辐射通量密度是地表面的 (5) 倍。6. 绝对黑体温度升高一倍时，其辐射能力最大值所对应的波长就变为原来的 (6) 。7. 太阳赤纬在春秋分时为 (7) ，冬至时为 (8) 。8. 上午 8 时的时角为 (9) ，下午 15 时的时角为 (10) 。9. 武汉(30N)在夏至、冬至和春秋分正午时的太阳
10、高度角分别为 (11) ， (12) 和 (13) 。10. 冬半年，在北半球随纬度的升高，正午的太阳高度角 (14) 。11. 湖北省在立夏日太阳升起的方位是 (15) 。12. 在六月份，北京的可照时间比武汉的 (16) 。13. 在太阳直射北纬 10时，北半球纬度高于 (17) 的北极地区就出现极昼。14. 由冬至到夏至，北半球可照时间逐渐 (18) 。15. 光照时间延长，短日照植物的发育速度就会 (19) 。16. 在干洁大气中，波长较短的辐射传播的距离比波长较长的辐射传播距离 (20) 。17. 随着太阳高度的降低，太阳直接辐射中长波光的比 (21) 。18. 地面温度越高，地面向
11、外辐射的能量越 (22) 。19. 地面有效辐射随空气湿度的增大而 (23) ，随地面与空气温度之差的增大而 (24) ，随风速的增大而 (25) 。20. 地面吸收的太阳总辐射与地面有效辐射之差称为 (26) 。答案： (1)瓦.米2； (2)1； (3)绝对黑体； (4)15； (5)160000； (6)二分之一；(7)0；(8)2327； (9)60； (10)45； (11)8327； (12)3633；(13)60； (14)减小； (15)东偏北； (16)长； (17)80； (18)延长； (19)减慢； (20)短；(21)增加； (22)多； (23)减小； (24)增大
12、； (25)减小； (26)地面辐射差额。 三、选择题： (说明：在四个答案中，只能选一个正确答案填入空格内。)1. 短日照植物南种北引，生育期将_。A. 延长； B.缩短；C. 不变； D.可能延长也可能缩短。2. 晴朗的天空呈蓝色，是由于大气对太阳辐射中蓝紫色光_较多的结果。A. 吸收； B. 散射； C. 反射； D.透射。3. 对光合作用有效的辐射包含在_中。A. 红外线； B. 紫外线；C. 可见光； D. 长波辐射。4. 在大气中放射辐射能力最强的物质是_。A. 氧； B. 臭氧；C. 氮； D. 水汽、水滴和二氧化碳。5. 当地面有效辐射增大时，夜间地面降温速度将_。A. 加快；
13、 B. 减慢； C. 不变； D. 取决于气温。答案： 1. A； 2. B； 3. C； 4. D；5. A四、判断题： 1. 对绝对黑体，当温度升高时，辐射能力最大值所对应的波长将向长波方向移动。2. 在南北回归线之间的地区，一年有两次地理纬度等于太阳赤纬。3. 时角表示太阳的方位,太阳在正西方时,时角为 90。4. 北半球某一纬度出现极昼时，南半球同样的纬度上必然出现极夜。5. 白天气温升高主要是因为空气吸收太阳辐射的缘故。6. 光合有效辐射只是生理辐射的一部分。7. 太阳直接辐射、散射辐射和大气逆辐射之和称为总辐射。8. 地面辐射和大气辐射均为长波辐射。9. 对太阳辐射吸收得很少的气体
14、，对地面辐射也必然很少吸收。10. 北半球热带地区辐射差额昼夜均为正值，所以气温较高。答案： 1. 错； 2. 对； 3. 错； 4. 对； 5. 错； 6. 对； 7. 错； 8. 对； 9.错； 10. 错。 五、计算题1. 任意时刻太阳高度角的计算根据公式 Sinhsinsincoscoscos大致分三步进行：(1) 计算时角 ，以正午时为 0，上午为负，下午为正，每小时 15；如以“度”为单位，其计算式是 (t12)15其中 t 为以小时为单位的时间；如以“弧度”为单位，则 (t12)2/24 建议计算时以角度为单位。(2) 计算 sinh 值(所需的 值可从教材附表 3 中查到，考试
15、时一般作为已知条件给出)。(3) 求反正弦函数值 h，即为所求太阳高度角。例：计算武汉(30N)在冬至日上午 10 时的太阳高度角。解：上午 10 时：(t12)15(1012)1530冬至日：=2327 武汉纬度：=30sinh = sin30sin(2327)cos30cos(2327)cos(30)=0.48908h=29172. 正午太阳高度角的计算根据公式：h=90进行计算；特别应注意当计算结果 h90时，应取补角(即用180h 作为太阳高度角)。也可根据h=90| 进行计算，就不需考虑取补角的问题(建议用后一公式计算)。还应注意对南半球任何地区， 应取负值；在北半球为冬半年(秋分至
16、春分)时， 也取负值。 例 计算当太阳直射 20S 时(约 11 月 25 日)在 40S 的正午太阳高度角。解：已知 = 40(在南半球) =20h=90(40)+(20)=110计算结果大于 90，故取补角，太阳高度角为：h=180110=70也可用上述后一公式直接得h=90| = 90|40(20)|=70 3. 计算可照时间大致分三步：(1) 根据公式： cos0 = tgtg 计算 cos0 的值。(2) 计算反余弦函数值 0 ，得日出时角为0 ，日落时角为+0(3) 计算可照时间 20 /15(其中 0 必须以角度为单位)。 例 计算 11 月 25 日武汉的可照时间。解：由附表
17、3 可查得 =20，武汉纬度 =30cos0 =tgtg=tg30tg(20)=0.2101380 =77.87 即：日出时角为77.87(相当于真太阳时 6 时 49 分)，日落时角为 77.87(相当于真太阳时 17 时 11 分)。 可照时间=20/15=277.87/15=10.38 小时4. 计算水平面上的太阳直接辐射通量密度根据公式： Rsb=Rsc?am sinh大致分三步进行计算：(1) 计算太阳高度角的正弦 sinh (参看第 1，2 两部分)。(2) 计算大气质量数，一般用公式 m=1/sinh(3) 计算 Rsb例 1 计算北京(取 =40N)冬至日上午 10 时水平面上
18、的太阳直接辐射通量密度(设 Rsc=1367 瓦?米-2 ，a=0.8)。解：已知 =40,=2327(冬至日)，=30sinh=sin40sin(2327) + cos40cos(2327) cos(30)=0.352825m=1/sinh=1/0.352825=2.8343Rsb=Rsc?am sinh=13670.82.83430.352825=256.25 (瓦?米-2 ) 例 2 计算武汉( 为 30N)在夏至日正午时的太阳直接辐射通量密度(已知 a=0.8)。解：已知 =30，=2327，正午太阳高度角为 h=90=90302327=8327m=1/sinh=1.00657Rsb=
19、Rsc?am sinh=13670.81.00657 sin8327=1084.87 (瓦?米-2)例 3 当太阳直射南半球纬度 18时，试求我国纬度 42处地面上正午时的直接辐射通量密度(已知大气透明系数为 0.7，太阳常数为 1367 瓦?米-2)。 解：已知 =42 =18 a=0.7正午时：h=90+=904218=30m=1/sinh=1/sin30=2Rsb=Rsc?am sinh=1367(0.7)2 sin30=334.9 (瓦?米-2 )5. 计算坡面的太阳直接辐射通量密度坡面上的直接辐射通量密度计算式为：Rsb 坡=Rsc?am sin其中 为太阳光线与坡面的夹角。Rsb
20、坡的计算步骤与上述水平面上 Rsb 的计算类似，但在第 2步(计算 m)后，应确定夹角 。例 1 计算武汉( 为 30N)冬至日坡度为 20的南坡和北坡在正午时的太阳直接辐射通量密度(设透明系数 a=0.8)。解：已知 =30，=2327，正午太阳高度角为：h=90|=90|30(2327)|=3633m=1/sinh=1/sin3633=1.6792(注意：此处计算 m 时不能用 代替 h)。对于南坡，正午时 =h+坡度=3633+20=5633Rsb 南坡=Rsc?am sin=13670.81.6792 sin5633=784.14 (瓦?米-2 )对于北坡，正午时 =h坡度=36332
21、0=1633(如果北坡坡度大于 h 时则无直射光，即 Rsb 北坡 =0)Rsb 北坡=Rsc?am sin=13670.81.6792 sin1633=267.71 (瓦?米-2 )由此题可知冬季南坡暖而北坡冷的一个重要原因在于 Rsb 南坡和 Rsb 北坡的差别。例 2 在 46.5N 的某地欲盖一朝南的玻璃温室，为了减小反射损失，要使冬至日正午时太阳直接光线垂直于玻璃面，试问玻璃面与地平面的夹角应是多少？冬至日正午时到达玻璃面上的直接辐射通量密度为多少(已知太阳常数为 1367 瓦/米 2 ，透明系数为 0.8)？解：已知 =46.5，=23.5，a=0.8(1) h=90+=9046.
22、523.5=20m=1/sinh=1/sin20=2.923804玻璃面与地平面的夹角 =90h = 9020= 70(2) 玻璃面上的直接辐射通量密度为Rsb 坡=Rsc?am sin =1367(0.8)2.923804 sin90=711.9 (瓦?米-2 )例 3 在北纬 36.5处有一座山，其南北坡的坡度为 30，试求冬至日正午时水平地面上及南北坡面上的太阳直接辐射通量密度(设大气透明系数为 0.8， 太阳常数为 1367 瓦?米-2) 。解：已知 =36.5，=23.5，a=0.8，坡面坡度 =30h=90+=9036.5+(23.5)=30m=1/sinh=1/sin30=2水平
23、地面上直接辐射能量密度 Rsb=Rsc?am sinh =1367(0.8)2sin30=437.4 (瓦?米-2 )南坡：Rsb 南坡=Rsc?am sin=Rsc?am sin(h+)=1367(0.8)2 sin60= 757.7(瓦?米-2 )北坡：Rsb 北坡=Rsc?am sin=Rsc?am sin(h)=Rsc?am sin0=0由此题可知，一般来说冬季正午南坡上的太阳直接辐射最强，而对坡度大于太阳高度角的北坡，则无太阳直接辐射。所以南坡为温暖的阳坡，北坡为阴冷的阴坡。 六、问答题： 1. 太阳辐射与地面辐射的异同是什么？答：二者都是以电磁波方式放射能量；二者波长波不同，太阳辐
24、射能量主要在 0.154 微米，包括紫外线、可见光和红外线，能量最大的波长为 0.48 微米。地面辐射能量主要在 380 微米，为红外线，能量最大的波长在 10 微米附近。二者温度不同，太阳表面温度为地面的 20 倍，太阳辐射通量密度为地面的 204 倍。2. 试述正午太北半球阳高度角随纬度和季节的变化规律。答：由正午太阳高度角计算公式 h=90可知在太阳直射点处正午时 h 最大，为 90；越远离直射点，正午 h 越小。因此正午太阳高度角的变化规律为：随纬度的变化：在太阳直射点以北的地区()，随着纬度 的增大，正午 h 逐渐减小；在直射点以南的地区，随 的增大，正午 h 逐渐增大。随季节()的
25、变化：对任何一定的纬度，随太阳直射点的接近，正午 h 逐渐增大；随直射点的远离，正午 h 逐渐减小。例如北回归线以北的地区，从冬至到夏至，正午 h 逐渐增大；从夏至到冬至，正午 h 逐渐减小。在90的地区(极圈内)，为极夜区，全天太阳在地平线以下。3. 可照时间长短随纬度和季节是如何变化的？答：随纬度的变化：在北半球为夏半年时，全球随纬度 值的增大(在南半球由南极向赤道 增大)，可照时间延长；在北半球为冬半年时,全球随纬度 值的增大可照时间缩短。随季节()的变化：春秋分日，全球昼夜平分；北半球随 增大(冬至到夏至)，可照时间逐渐延长；随 减小(夏至到冬至)，可照时间逐渐缩短；南半球与此相反。在
26、北半球为夏半年(0)时，北极圈内纬度为(90-）以北的地区出现极昼，南极圈内同样纬度以南的地区出现极夜；在北半球冬半年(d 在 2001300 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/(TB) 得：A=n(TB)则 A=(2510)50=750(2) 求开花期：5 月份有效积
27、温为：A5 = (20 10 )31=310从五月底至开花还需有效积温：750310=440还需天数 n = 440 / (3010)=22 天，即 6 月 22 日开花(3) 求活动积温与有效积温：活动积温=20313022=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，
28、A 父 =1350， T=25， B=10n(A 父 A 母 )/(TB)=(1350765)/(2510)=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。月份 5 6 7月平均温度()21.3 25.7 28.8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=t10 =n1 t1 n2 t2 n3 t3 =3121.33025.73128.8=2324.1
29、(2) A=(TB) =n1 (t1 B)n2 (t2 B)n3 (t3 B)=3111.33015.73118.8=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) (
30、t2 t1 )/(Z2 Z1 )=rt2 =t1 r(Z2 Z1 )=200.65/100 米(1200200)米=13.5(2) (t2 to )/Z2 =rd to =t2 +rd Z2 =13.51/100 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=11.5n=A/(TB)=242 / (22.511.5)=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。7. 农田蒸散：为植物蒸腾与株间土壤蒸发的综合过程。
