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90o时取补角。
②太阳高度角与纬度的关系。
当δ不变时,hθ随?
的增大而减小。
③正午,北半球世界各地hθ的最大值,最小值何时?
例:
求2010年3月11日正午时刻延农太阳高度角?
?
=42o46′
解:
正午时刻h=90o-?
+δ
一年中两分两至之间间隔天数规定为90天。
90:
-23.5=10:
x
x=-2o36′
h=90-42o46′+(-2o36′)=44o38′
求2010年9月13日,正午时刻延农太阳高度角。
延边农学院春秋分日,夏至,冬至日的日照长短何时日出何时日落?
?
解:
cosω0=-tg?
tgδ
①春秋分日δ=0可照时间=12h
日出时间=12h-12h/2=6h日落时间=12h+6h=18h
②夏至日δ=23.5o
∴cosω0=-tg42o46′?
tg23.5o
=-0.9249×
0.4348=-0.4022
∴ω0=113.7o可照时间=2×
113.7o/15=15h10m
日出时间=12h-15h10m/2=4h25m
日落时间=12h+15h10m/2=19h35m
白天最长,夜最短的一天。
3、太阳辐射光谱
一、太阳辐射
太阳常数:
当日地处于平均距离时(约为150×
106千米),在地球大气上界,垂直于太阳辐射方向单位面积上的太阳辐射能通量,称之为太阳常数。
4、地面,大气辐射及地面辐射平衡
一、地面和大气辐射
地面辐射:
λmax=10000nm,长波辐射。
地面向大气的长波辐射,大部分能量被大气吸收,少量透过大气向宇宙空间传递。
大气辐射:
λmax=11592nm。
也是长波辐射。
地面对大气逆辐射的反射率很小,吸收率近于1。
大气效应:
大气对太阳的短波辐射吸收很少,能让大量的太阳短波辐射透过而到达地面。
大气本身又强烈吸收地面的长波辐射而增热,并以长波逆辐射的形式返回地面一部分,使地面不致失热过多。
大气的这种对地面的保温作用,称为大气效应。
(大气的温室效应)
5太阳辐射与农业生产的关系
1、光效应 ①光合作用:
植物利用太阳辐射进行光合作用,制造有机物,影响植物生长量②光周期作用:
日照长短影响植物的生长过程和发育速度。
③光的成形作用:
光强影响植物的形态长相④感光性运动作用:
影响植物发育过程和品质。
2、热效应:
太阳辐射是一切生物能量的来源。
光饱和点:
在一定的光照强度范围内,光合作用强度是随着光照强度的增加而增加的。
但当光照强度增加到一定数值时,光合作用强度不随之增加了,这时的光照强度,称之为光饱和点。
光补偿点:
在光饱点以下,随着光照强度的减弱,植物的光合作用强度降低,当光照强度减弱到一定程度以后,光合作用的产物与呼吸作用所消耗的有机物质相平衡,此时的光照强度称为光补偿点。
植物的光周期现象:
昼夜长短影响着作物开花、结实、落叶、休眠以及地下块根、块茎等营养贮存器官的形成。
植物对昼夜长短的这些反应,统称为光周期现象。
作物对光照长短的反应不同,在栽培引种上具有重要的实践意义,引种时必须考虑以下几点:
①纬度:
同一纬度或相近纬度引种成功率高。
②作物类型和引向。
(一)不同光谱成分对植物生长发育的影响
(二)光合有效辐射
生理辐射:
在太阳辐射光谱中对绿色植物生长发育有作用的辐射(波长300~750nm)。
光合有效辐射:
在太阳辐射光谱中对绿色植物光合作用有作用的辐射(波长380~710nm)。
公式为:
PAR=0.43S`+0.57D公式中PAR——光合有效辐射、S`——太阳直接辐射、D——散射辐射。
光能利用率:
单位面积作物收获物中包含的能量(eh)与该单位面积上所得到的可见光能量(Lv)的比值叫做光能利用率。
UL=eh/Lv×
100%群体光能利用率:
提高光能利用率的主要途径:
1、改变株型,叶型,提高种植密度。
2、采取合理的栽培技术和措施,造成通风透光的群体结构,提高群体的经济系数。
3、充分利用生长季节,适时早播,育苗移栽,提高复种指数,延长光合作用时间,制造并积累更多的有机物质。
第二章土壤温度和空气温度
温度:
表示物体冷热程度的物理量叫温度。
温标:
衡量温度高低程度的尺标。
一、土壤,空气的热交换方式
1、传导:
以分子运动来传递热量的过程叫传导。
2、辐射:
任何高于绝对零度的物质,都能放射辐射,同时也能吸收辐射。
3、对流:
空气在垂直方向上的大规模升降运动称为对流。
4、平流:
大范围空气的水平运动。
大规模冷空气南下,可使气温急剧下降;
海洋上暖湿空气北上,可使温度上升。
5、乱流:
空气的不规则运动。
(又称湍流)乱流是摩擦层(1.5km以内)空气运动普遍存在的形式。
6、潜热转移:
气象学上把因水的相变而引起的热量转移称为潜热转移。
按形成原因分热力对流,动力对流
二、土壤空气的热特性
1、热容量:
决定物体内温度升降速度。
质量热容量:
SJ/kg?
℃容积热容量:
CJ/m3?
℃C和S关系:
C=S?
ρρ-物质密度
影响因子:
土壤水分,孔隙度C一般:
水>固>空气疏松土壤<粘重土壤干土<湿土
容积热容量与农事安排的关系:
1、土质2、人为改变孔隙度3、镇压麦田
2、导热率(λ)决定物体内热量的转移速度和数量。
——指单位距离内温度相差1℃时,在单位水平截面上,每秒通过的热量。
J/m·
℃·
S。
λ越大,热量的转移速度越快,数量越多,土壤日较差小。
λ越小,热量的转移速度越慢,数量越小,土壤日较差大。
①孔隙度-越大,λ越小②土壤湿度-越大,λ越大一般λ固>
水>
空气干燥疏松土壤<
潮湿紧实土壤
3、导温率(k)它表示物质通过热传导消除层次间温度差异的能力。
——单位容积的物质,通过热传导由垂直方向上获得或失去λJ的热量后,温度升高或降低的数值。
单位:
m2/sK=λ/C
土壤湿度,孔隙度土壤湿度和K并不是简单的线性关系,因为湿度变化时λ与C同时改变。
2土壤温度
一、地面热量收支
R=P+B+LE(地面热量收支方程)R-辐射差额P-地面与近地气层之间热量交换量B-地面与下层之间热量交换LE-水分蒸发和凝结进行的热量交换量B项可分解QS-表层土壤热量收入或支出。
B′-下层土壤热量收入或支出。
因此上式可写成:
R=P+(B′+QS)+LE
∴QS=R-P-B′-LE表层土壤的热量收支差额(QS)-表示地面在单位时间内获得或失去的实际热量。
它决定地表的温度变化。
二、土壤的温度变化
年变化->
年较差:
一年中(T最热月)平均-(T最冷月)平均日变化->
日较差:
一日中(T最高)-(T最低)
1.日变化:
土表白天直接接受太阳辐射而增热,夜间放射长波辐射而冷却,因而引起温度的昼夜变化。
(1)位相:
max值:
13h左右
min值:
日出点前后
max值出现时间比太阳辐射强度最高值出现的时间稍落后。
(2)影响因子:
①?
纬度:
上升,日较差下降
②?
地形:
南坡>
平地>
北坡
凸地:
通风良好,乱流旺盛.
凹地:
通风不良,乱流较少,白天增温后,热量不易散失。
夜间,除了地面辐射外,冷空气易在凹地堆积,加剧
了地面冷却。
③?
土壤颜色:
a深大,b浅大->
Δt深>
Δt浅
④?
自然覆盖:
Δt下降。
⑤?
天气条件:
晴天时,白昼R多,土温上升快夜间-R大,土温降温迅速。
阴天时,昼间吸热和夜间放热较少。
2、年变化:
(1)位相
中高纬度地区
陆地:
max7月,min1月->
大陆性气候(龙井)
海洋:
max8月,min2月->
海洋性气候(青岛)
同于影响日变化的因子。
不同的是?
升高△t加大
3、土壤中温度传播规律
温度波动的周期不随深度而改变。
无论日变幅还是年变幅都随深度的增加而迅速减少,到某一深层后出现日变和年变消失层。
(恒温层)
位相:
随深度的增加而落后.日变化:
深度每增加10cm,位相落后2.5-3.5h。
年变化:
深度每增加1m,位相落后20-30天。
3空气温度
一、气温的年日变化
1.气温的日变化
(1)位相:
max值:
通常14-15hmin值:
日出前后
特点:
①日变位相落后于土壤。
②气温日振幅<
土壤表面的日振幅。
,季节,下垫面,天气,地形。
2.年变化
(1)位相北方中高纬度陆地:
7月最热,1月最冷海洋:
8月最热,2月最冷
(2)影响因子相似于日变化影响因子,不同的是?
上升,△t年加大。
(距海远近)
3、气温的非周期性变化
二、气温的垂直变化
气温垂直递减率(r):
----高度每增加100m,气温变化的数值。
逆温层:
气温垂直递减率为负值时,即随高度上升,温度上升的现象称为逆温,出现逆温的气层为逆温层。
逆温阻碍空气垂直运动的发展,地面蒸发的水汽,烟尘等多半集中于逆温层下部,高度2米以上的气温比贴地面的温度高3-5℃。
2.干湿绝热直减率
①干绝热直减率rd:
未饱和湿空气或干空气
块,在垂直方向上,每绝热移动100m,在
理论上其温度变化的数值称为~~。
②湿绝热直减率rm:
饱和空气绝热上升,下
沉过程中都维持饱和状态,以此状态每绝
热移动100m时,在理论上其温度变化的数
值称为~~。
为什么rm<rd?
r、rd、rm的区别?
rd、rm针对一团空气,r是环境的温度变化
四、大气的稳定度(小球、空气)
表示大气稳定程度的物理量。
气块受到垂直
方上的扰动后,大气层结(温湿度垂直分布)使
其具有返回或远离原来平衡位置的趋势和程度。
又称大气层结稳定度。
稳定与否取决于气块本身的干湿绝热直减率
与周围空气温度垂直梯度的对比。
4温度与作物
一、三基点温度
1.概念:
最低温度,最适温度,最高温度。
不同种植物的三基点温度不同;
光合作用和呼吸作用的三基点温度也是不同的。
光合作用:
呼吸作用:
最低:
0~5℃最低:
-10℃
最适:
20~25℃最适:
36~40℃
最高:
40~50℃最高:
50℃
2.三基点的变化规律:
①农作物,果树生长发育最适温度接近
于最高温度。
②最高温度多在30~40℃之间,但遇到
的机会不多。
(除炎热气候区外)
③最低与最适温度的差距较大,但常遇
到。
所以在生产实践中,作物的分布
和生长受低温限制大于受高温的限制
界限温度:
对农业生产具有指示或临界意义的温度称为界限温度。
常见的农业界限温度:
0℃:
农林业生产期(农耕期)27/3~6/11
5℃:
生长期13/4~19/10
10℃:
喜凉作物活跃生长期4/5~3/10
15℃:
喜温作物活跃生长期9/6~14/9
20℃:
热带、亚热带作物和树种的活跃生长期13/7~19/8
1、积温的种类:
积温:
植物在某一生长发育期或整个生长发育期所需累积温度的总和称为积温。
积温的种类:
活动积温、有效积温、地积温、负积温、净效积温、日积温、危害积温等。
生物学下限温度(生物学零度):
指作物有效生长的下限温度。
用B来表示
活动积温:
作物某一生育期或全生育期中 活动温度的总和即为活动积温。
有效积温:
作物某一生育期或全生育期内全部有效温度的总和即为有效积温。
2、积温的应用1)作为新品种的“身份证”作物一生或某一发育期的积温值(A)是固定的,是作物品种特性指标,引种、推广时应分析。
2)在作物发育期预报上应用,必须用有效积温预报物候期的到来。
3)作为农业气候专题分析与区划的重要依据。
积温是热量资源的重要标志(属一级区划指标)。
根据积温的多少确定某作物在某地种植能否正常成熟,预计是否优质高产。
4)负积温:
活动积温表示(低于0℃或-5℃
一段时期的积温)
5)日积温:
可表现作物日的发育速度,成正动
态关系。
2蒸发与蒸腾
蒸发:
液态或固态水转变为气态水的过程。
蒸发量:
某一段时间内(日、月、年)因蒸
发而耗掉的水层厚度来表示,这水层厚度
叫蒸发量。
单位mm
蒸腾:
通过植物体表面蒸发水分的过程为蒸腾
田间总蒸发量:
植物蒸腾耗水量和植被下土壤表面
蒸发耗水量,二者的总和叫田间总蒸发量。
蒸腾系数:
植物形成一个单位重量的干物资所消耗的水量。
蒸腾系数越大,植物需水量越多,水分利用率低。
蒸腾系数越小,植物需水量越少,水分利用率高。
(一)、云
概念:
在高空大气中的水汽凝结和凝华而形成的水滴,过冷却水滴,冰晶或它的混合组成的悬浮体。
云的分类:
3族11属28种
云分类按云底高度,各族云的外部特征、结构成因。
低云(2500m以下):
积云(Cu)、层云(St)、积雨云(Cb)、雨层云(Ns)、层积云(Sc)、碎雨云(Fn)。
中云(2500~5000):
高层云(As),高积云(Ac)。
高云(5000m以上):
卷云(Ci)、卷层云(Cs)、卷积云(Cc)
1、概念:
水滴或冰晶,漂浮在低空呈乳白色带状的能见度不到1000m的云,称为雾。
2.种类
(1)辐射雾:
在夜间由地面辐射冷却而形成的雾,日出后消失。
范围:
近地层的辐射逆温层中,水平范围不大,垂直厚度达数十~数百米。
时间:
晴朗而微风的清晨
(2)平流雾:
暖湿空气移到冷的下垫面上形成的雾。
广,厚度深,几百米~超过1000米。
一天中任何时间都可出现,不易消散。
(3)平流辐射雾:
平流辐射因子共同作用而形成的雾。
(4)蒸发雾:
冷空气移入到暖的水面上。
(5)锋面雾:
冷暖锋移动过程中产生的。
(一)概念:
地面从大气中获得的水汽凝结物,总称为降水。
水平降水:
大气中的水汽直接在地面、地物表面、低空形成的水汽凝结物。
垂直降水:
由空中降落到地面的水汽凝结物。
降水成因
云滴增大过程:
凝结、碰并、正负电荷相互吸引。
6、霰:
云中水汽很丰富时,形成的白色不透明而疏松的小冰球。
7、冰雹:
雹是积雨云的产物。
从云中降落的冰球或冰块,其直径为从5mm~50mm,积雨云高度为8000m以上。
冰雹下降时间短
持续时间不超过0.5h;
范围10~20Km以内。
但对农作物带来的损害却很严重。
降水变率:
表示降水量变动程度的统计量。
绝对变率(di):
某年或某月的实际降水量(xi)
与多年同期平均降水量(x)的差值。
di=xi-x
相对变率:
Di=|xi-x|/x×
100%
二.气压的垂直分布和压高公式Z=18400(1+αt平均)lgp1/p2
式中:
z:
两点高度,z2与z1之差。
单位m。
P2,P1:
对应两点的气压值。
T平均:
两点之间的气柱的平均温度。
α:
气体膨胀系数=1/273。
二.影响风的作用力:
1.水平气压梯度力(G)2.水平地转偏向力(A)3.惯性离心力(c)4.摩擦力(R)
风压定律:
在北半球背风而立,高压在右,低压在左;
南半球相反。
大气环流:
地球上各种规模大气运动的综合表现,称为大气环流。
二、三圈环流:
三圈环流-只考虑太阳辐射,地转偏向力的一种理想模型。
一、季风
1.概念:
由于海陆热力差异所形成的,以年为周期,随季节而改变方向的风,叫季风。
2、季风的成因:
一是海陆热力差异形成的;
一是行星风带随季节移动而引起的。
地方性风:
由于地形和地表性质不同而形成的,以一天的周期,而改变风向的风称为地方性风。
①海风强,陆风弱(摩擦力)②上午9-10时开始,到13-15时到达max,21—22时转陆风。
一、气压场概念:
气压的空间(垂直水平方向)分布称为气压场。
气压场可用等高面上的等压线或等压面的上的等高线来表示。
等压面-气压相等的空间各点形成的面。
等高线—高度相等的各点用线连接而成。
由于同一高度上各地的气压有高有低,所以等压面不是水平面,而是一个起伏不平的面。
二、气压场的基本形式
1、低压:
由闭合等压线构成的低气压区。
①气压由中心向外逐渐增加,
②附近空间等压面形状类似于下凹的盆地.
2、高压:
由闭合等压线构成高气压区。
①气压从中心->
外减少
②附近空间等压面形状,类似地形的山丘.
3、低压槽:
从低压区中延伸出来的狭长区,简称为槽。
槽线-槽中各条等压线曲率最大处的连线。
4、高压脊:
从高气压区延伸出来的狭长区域,简称为脊。
脊线-脊中各条等压线曲率最大处的连线。
5、鞍形场:
两个高压和两个低压交错相对的中间区域。
气压系统:
气压场的基本形式统称为气压系统。
在不同的气压系统中,天气状况是不同的。
一、概念
气团是指在水平方向上物理性质(温度,湿度,稳定度)比较均匀,而范围较大的空气。
二.气团的形成条件:
条件:
①大范围性质较均匀的下垫面。
②使空气在此地长期保留,或缓慢移动
的环流条件,二者缺一不可。
下垫面:
气团内空气的热量,水汽主要来自下垫面,所以气团的物理属性主要取决下垫面的性质。
只有性质均匀一致的下垫面,才能形成均匀一致的气团。
环流条件:
环流条件较适宜,大范围空气较长时间的停留或缓慢移动时通过辐射,乱流,对流,蒸发,凝结等物理过程,逐渐获得与下垫面相应的物理属性。
三.气团的分类:
根据气团形成的源地,源地的下垫面性
质,下垫面之间温度对此来分类。
1.地理分类-据气团形成的源地,下垫面性质
源地->
北极气团(A)下垫面性质海洋性气团(m)
大陆性气团(c)
极地气团(P)
热带气团(T)
赤道气团(E)->
源地主要是海洋。
如:
pc,pm
2.热力分类-根据气团移动时与所经下垫面
之间的温度对比进行的分类。
冷气团-气团移到比它温度高的下垫面;
暖气团-气团移到比它温度低的下垫面。
冷气团的天气特点:
由于上冷下暖
①冷气团使下垫面变冷,而本身底层变暖;
②r上升,气层稳定性下降,乱流,对流易发生。
③夏季,水汽充足时,形成积云,积雨云,甚至出现雷
雨天气。
冬季,因水汽含量少,只能出现少量的淡积云
暖气团天气特点:
①暖气团能使下垫面变暖,而本身底层变冷;
②使r下降,气层趋于稳定,所以它控制下的天
气较稳定。
③当气团中水汽充足时,形成层云,层积云,
下毛毛雨,有时会形成平流雾
四、气团的变性
一般冷气团变性较快,暖气团变性较慢;
大陆气团变性较快,海洋气团变性较慢。
五.影响我国的主要气团及其天气特点(论述题)
我国大部分处于中纬度地区,是冷暖气团交汇的地区,地表性质复杂,因此不能成为气团的源地,而多受变性气团的影响。
1、冬季
主要受极地大陆气团(pc)(势力大)和
热带海洋气团(Tm)(势力小)的影响。
pc:
来自西伯利亚和蒙古一带,我国各地均受它的
影响,它侵入我国以后,逐渐变性。
天气:
晴朗,寒冷干燥,清晨往往有雾。
Tm:
来自于副热带太平洋面和南海海面,影响我国
华南、华东、云南等地。
天气:
所经之地气温显著回升,形成冷季的热潮。
它控制地区,天气晴朗温暖如春,其边缘冬雨连绵。
2.夏季;
主要受Tm,变性pc,Tc,E影响。
夏季我国主要气团。
除西北小部分地区外
均受影响。
刚登陆时-出现不稳定天气,有时因地形抬升作
用,常有雷暴形成。
继续向北推进并久留时-炎热无云天气。
(气团中层存在下沉逆温)
Tm与其它气团交汇地带往往形成降水=>
我国降水主要形式。
变性pc:
已经北退,一般出现在大西北,长城以
北,有时也可南下长江流域到华南,使
南方在盛夏出现凉爽天气。
=>
也是形成我国降水主要因素。
Tc:
来自中亚及青藏高原,影响我国西部,西南
部。
天气烈日当空,长期无雨,易出现干旱。
E:
影响华南华中一带。
天气潮湿闷热,午后有
雷雨。
3.春秋季:
变性pc与Tm交替出现,使天气多变。
缓行冷锋:
锋面移动速度缓慢,暖空气沿锋面上升较
平稳,所以形成的天气与暖锋相似。
急行冷锋:
锋面移动速度较快,坡度较大,因此,锋
前暖空气产生强烈的上升运动。
1、暖锋天气:
由于暖锋坡度较小,上升运动缓慢,暖空
气上升到很远的地方。
暖空气沿着暖锋向上滑升时,以
绝热冷却的方式,使水汽达到饱和而凝结。
锋面过境时-产生范围大的云系和连续性降水。
云序:
Ci→Cs→As→Ns
降水区:
约300-400km
锋面过后-暖气团占据原
冷气团的位置,T上升,P下降,雨过天晴。
2、冷锋天气:
①第一型冷锋天气:
它前进速度较缓慢,暖空气在冷锋面上滑升速度也不大,形成的天气与暖锋天气相似。
锋面过境时:
有较大的风,云层增厚,形成雨雪天气。
云序先后出现顺序:
Ns→As→Cs→Ci
降水区:
200km锋面过后-冷空气占据暖气团位置,T下降,P上升,天气转好。
②第二型冷锋天气:
运行方向与第一型冷锋相同,但速度大,锋面坡度较陡。
锋前暖空气产生强烈上升运动。
夏半年:
暖气团较潮湿,对流性不稳定,它受冷空气的强迫抬升,在地面锋线附近产生积雨云,地面锋线的远方出现高云。
冷锋过境时-产生狂风暴雨,雷电交加,但时间短。
锋面过境后,天气立即转晴。
冬半年:
暖空气较干燥。
锋面过境时,锋线附近很低的云层,有时有雨区不宽的连续性降
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