1、绪论第一节 气象学与农业气象学1 气象学又称大气物理学，是研究大气中各种物理过程和现象的形成原因及其变化规律的科学。24 农业气象学是研究气象条件与农业相互关系及相互作用的一门学科。光、热、水、气等气象条件是影响农业生产环境因素中最重要、最活跃的因素。5 农业气象学的基本任务：1 农业气象监测 2 农业气象预报与情报 3 农业气候分区、区划、规划与展望 4 农业气象措施、农业小气候、农业气象灾害及其防御手段的研究 5 农业气象指标、规律、机制与模式的研究。6 农业气象的研究方法：平行观测或联合观测法 1 地理播种法（达到缩短观测年限的目的）2 地理移植法或小气候栽种法 3 分期播种法 4 地理
2、分期播种法 5 人工气候实验法 6 气候分析法第二节 大气的组成*1 大气是由多种气体混合组成的，按其成分可以概括成三类：干洁空气、水汽和气溶胶粒子6 改善大气质量：控制污染物排放使防治大气污染、改善空气质量的根本措施，其主要途径有：1 工业合理布局，搞好环境规划；2 改变能源结构、推广清洁燃料、使用清洁生产工艺，减少污染物排放；3 强化节能，提高能源利用率、区域集中供暖供热；4 强化环境监督管理和老污染源的治理，实施总量控制和达标排放；5 严格控制机动车尾气排放等。绿化造林是防治大气污染的比较经济有效地措施。*第三节 大气的结构大气的垂直分层：1 对流层：特点：a 温度随高度升高而降低。平均
3、没升高 100m，气温约下降 0.65。b 有强烈的对流运动和不规则的湍流运动。通过气流的对流运动，使高层和低层空气进行交换，近地面层的热量、水汽和其他杂质向高层运输。C 气象要素水平分布不均匀。由于对流层受地表影响很大，而地表性质差异大，因此对流层中温度、湿度等的水平分布不均匀。对流层内按温度和天气特点可分为下层（摩擦层） 、中层和上层。2 平流层：主要特点是垂直气流显著减弱，气流多呈水平运动，水汽和尘埃等很少。3 中间层：特征是温度随高度升高而迅速降低，气顶部可下降到-83。4 热层：有很强的反射无线电波的能力，对无线电通讯有重要意义。5 散逸层：此层内空气受地球引力作用小，运动较快的空气
4、分子，常可挣脱地球的重力场作用而扩散到太空去。第一章 辐射第一节 辐射的一般知识*1 辐射：物体以电磁波或粒子的形式放射或输送能量的方式称为。以辐射方式放射或输送的能量称为辐射能。辐射有波粒二象性。*2 表征辐射特性的物理量：A 辐射通量：单位时间内通过任以表面的辐射能称 。辐射通量即为辐射功率。B 辐射通量密度：单位面积上的辐射通量，称为。C 光通量密度：单位面积上通过的光通量，称为。流明每米。单位面积上接受的光通量称照度或光照度。*3 物体对辐射的吸收、反射和透射：A 吸收率：物体吸收的辐射与投射到该物体表面上的总辐射之比，称A.B 反射率：物体反射的辐射与投射到该物体表面上的总辐射之比。
5、称为阿尔法C 透射率：物体所透过的辐射与投射到该物体表面上的总辐射之比。称为t.D 黑体：如果某种物体，在任何温度下，对任何波长的入射辐射的吸收率都等于 1，也就是说，投射于其上的辐射它都能全部吸收，这种物体称之为。又称绝对黑体。E 灰体：如果某种物体的吸收率都小于 1，并且不随波长而改变，这种物体称之为。F 热辐射定律：如果在温度 T 时，它放射某以波长的辐射，那么，在同一温度下它也吸收这一波长辐射。4 黑体的放射能力与温度、波长的关系黑体的辐射遵循以下定律：a 斯蒂芬波尔兹曼定律：黑体的放射能力 ET 与其表面的绝对温度 T 的四次方成正比。即：E T=T 4 对于许多非黑体，其总的放射能
6、力，也随温度的增高而迅速增强。B 维恩位移定律：黑体放射能力最大值所对于的波长 max 与绝对温度 T 成反比，表达式为即为：max*T=C 此式表明，黑体表面温度愈高，其放射能力最大值所对应的波长就越短，也即随着黑体温度的升高，具有最大放射能力的波长逐渐向短波方向移动。5 在气象学上，我们常把太阳辐射称为短波辐射，而把地面和大气辐射称为长波辐射。第二节 太阳辐射的基本概念*1 太阳辐射光谱：太阳辐射经色散分光后按波长大小排列的图案，称。*2 太阳常数：在大气上界，当日地间处于平均距离时，垂直于太阳光线平面上，单位面积、单位时间内所接受的太阳辐射称为。通常用 S0表示。*3 太阳高度角：太阳平
7、行光线与水平面的夹角称为。简称为太阳高度。常有 h 或 h 表示。公式：太阳高度与该地的地理纬度 、太阳赤纬 ，以及当时的时刻（以时角 表示）有关，太阳高度的求算式为：sinh=sin*sin+cos*cos*cos 式中 为观测地点的地理纬度，北半球为正，南半球为负； 为观测时间的太阳赤纬即太阳直射点的纬度，赤纬在北半球取正值，在南半球取负值。规律：一年里太阳赤纬在-23.5+23.5 之间变动；春分和秋分日，太阳直射赤道，=0；夏至日，太阳直射北回归线，=+23.5；冬至日，太阳直射南回归线，=-23.5。 为求算时刻的时角，以当地真太阳时的正午为零度，下午为正，上午为负。每一小时 15。
8、正午时刻（=0）太阳高度角的表达式：h=90-|-|；它是一天中太阳高度的最大值。4 朗伯定律：S /=S*sinh 此式表明水平面上的太阳辐射通量密度与太阳高度角的正弦成正比。第三节 太阳辐射在大气中的减弱1 太阳辐射的削弱，主要是大气对太阳辐射的吸收、散射和反射作用造成的。2 大气对太阳辐射的吸收：N、O 吸收少，O 只对波长小于两纳米的紫外线吸收很强；臭氧对短波辐射的吸收很强；水汽对可见光区和红外区都有吸收，最强的位于红外区；二氧化碳主要吸收 4.3 纳米处附近的辐射；水滴、杂质吸收很少。3 大气对太阳辐射的散射：散射能力与散射质点的大小有关。分子散射能力与投射在散射质点上辐射波波长的四
9、次方成反比。即入射辐射波长越短，越容易被散射。4 大气对太阳辐射的反射：云层越厚、云量越多、反射作用越大。5 大气对太阳辐射的减弱，以反射和散射作用大于吸收作用。6 大气(质)量（m）：太阳辐射穿过深厚的大气层时，由于大气的吸收、散射和反射作用而被削弱，因此太阳辐射穿过大气层越厚或大气中能吸收、散射和反射的质点越多。即：M=csch h 为太阳高度 当 h 为 9030 之间时，m 随 h 的增大变化慢；h 小时 m 变化快7 大气透明系数：是指太阳辐射透过一个大气质量后的辐照度与透过前的辐照度之比。即：Pm=Sm/Sm -1 Pm 为第 m 个大气量的透明系数，分子分母为透过第 m 个大气量
10、之后与之前的辐照度。短波光的透明系数小，下午透明系数小，夏季也如此。8 布给朗伯定律：太阳辐射透过大气层后的削弱与大气透明系数和大气量之间的关系如下：Sm=S 0Pm Sm 为透过 m 个大气量后垂直于太阳光线的平面上的太阳辐射通量密度；S0为太阳常数；P 为大气平均透明系数。第四节 到达地面的太阳辐射1 太阳直接辐射 S/：太阳以平行光线形式直接投射到地面的辐射，称为太阳直接辐射。直接辐射与大气透明系数成正比，与海拔高度成正比，纬度成反比。在晴朗无云的天气条件下，一天中正午达到最大值。一年中直接辐射夏季最大，冬季最小。3 散射辐射 D：被大气散射后，自天空各个方向投射到地面的辐射，称为散射辐
11、射或天空辐射。散射辐射与太阳高度成正比，与下垫面反射律成正比，在碧空时与海拔高度成反比，有云时与海拔高度成反比。中午最大值，夏季最大值。3 总辐射 Q：同时到达地面的太阳直接辐射和散射辐射之和，称为。Q=S /+D。它在春分日最大值在赤道上，夏冬至日在南北纬 30 度附近。年总量最大值在纬度 20 附近；在日出前和日落后，总辐射完全为散射辐射；日出后，直接辐射成为主要部分。*4 地面对太阳辐射的反射：白色表面具有最强的反射能力，黑色表面的反射能力小，但吸收能力强。土壤湿度的增加，可使地面的反射率减少，随着表面粗糙度的增加，反射率很快减少。植被反射率与植被种类、生长发育状况、颜色和郁闭程度有关。
12、水面的反射一般比陆地小。第五节 地面有效辐射1 地面辐射：地面吸收太阳辐射，同时按其本身的温度向外放射辐射，称为。2 大气辐射：大气主要吸收地面辐射，同时按其本身的温度放出辐射，称大气辐射。地面辐射是对流层大气的主要热源。大气辐射主要是由大气中的水汽和液态水放出的。*3 大气逆辐射：大气辐射朝向四面八方，其中一部分外逸到宇宙中，投向地面的这部分大气辐射称为。*4 地面有效辐射：地面放射的辐射 Eg 与地面吸收的大气逆辐射 Ea 之差，称为。F=Eg-Ea。地面有效辐射受多种因子影响：地面温度、大气温度、空气湿度和云况对其均有重要影响。地面温度高时，地面辐射增强，有效辐射增大；大气温度高时，增强
13、了大气逆辐射，有效辐射变小。云量多、云层厚、大气逆辐射增强，有效辐射减小。浓厚的低云，甚至可使地面有效辐射为零。大气中二氧化碳增多，可减少地面有效辐射，提高地面温度。平滑的土表比粗糙表面的有效辐射小。潮湿土壤的表面比干燥土表有效辐射大；随着海拔高度的增加，大气中水汽含量减少，大气逆辐射变小，有效辐射增大。一天中有效辐射最大值在午后，最小值在日出前后。年中以夏季最大，冬季最小。第六节 地面净辐射*1 地面净辐射：地面辐射能的总收入与总支出之差值，叫做（又称地面辐射差额或地面辐射平衡） 。地面辐射平衡方程：R=(S /+D)(1-)-F 为对总辐射的反射率。纬度越低，净辐射维持正值时间越长，高纬度
14、则短。第七节 太阳辐射与农业生产1 太阳辐射以热效应、光合效应、形态效应影响着植物的生长发育及产量。2 不同光谱成分对作物的影响：红外区转化为热量；紫外区参与果实着色。*3 光合有效辐射：太阳辐射中对植物光合作用有效的光谱成分称为（PAR） 。利用水平面上的太阳直接辐射（S /）和散射辐射（D）可计算：PAR=0.43S /+0.57D.*4 光饱和点：在一定的光照度范围内，绿色植物光合强度随光照的增加而增加，但当光照度增加到一定数值时，光合强度便不再增加，之中现象叫光饱和现象。开始达到光饱和现象的光照度称为。*5 光补偿点：当光照度下降时，光合强度和呼吸速度逐渐接近，当光照度降低到光合作用吸
15、收的二氧化碳与呼吸作用放出的二氧化碳相等时，也就是净光合强度为零，这是的光照度称为。6 可照时间：太阳从出现在东方地平线到进入西方地平线，其直射光在无地物、云、雾等任何遮蔽的条件下，照射地面所经历的时间，称或昼长。7 光照时间：在日出前和日落后的一段时间内，地面仍能得到高空大气的散射光，使昼夜的转变不是突然的。称为曙暮光。光照时间=可照时间+曙暮光时间*8 光周期现象：一定时间光照与黑暗的交替影响植物生长发育，特别是影响植物开花的现象称为。9 短日照植物：在一定的生育期中，光照长度短于一定的临界值时才能开花。10 长日性植物：在一定的生育期内，光照长于一定的临界值是才能开花。11 中性植物：在
16、任何光照长度下都能开花的植物。12 一般短日照植物原产于低纬度地区；长日照植物原产于高纬度地区；中纬度地区长日照与短日照植物都有。*13 光能利用率：是植物光合产物中储存的能量占所得到的能量的百分率。第二章第一节 土壤温度1 地表面热量传递的方式：湍流热交换 P、潜热热交换 LE、分子热交换 B。2 地面热量平衡方程：Qs(表层土壤热量收支)=R-P-B /（下层土壤的热量收支）-LE土壤表面温度的变化及其程度大小，决定于热量收支各项的变化。例如白天，当土壤很干燥时，净辐射 R 消耗于蒸发的热量 LE 很少，向下传递的热量 B/也少，因而使地表热量收支差额值较大，土表面温度较高；潮湿土壤净辐射消耗于蒸发的多，传给下层土壤的热量也较多，因此差额值较小，土表温度上升较缓和。
