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农业气象学（2664）自学考试大纲一、本课程的性质与设置目的（一）本课程的性质与特点农业气象学是研究农业生物和农业生产与气象条件的相互关系及其相互作用规律的一门科学，是重要的农业基础科学之一。
其特点是理论基础坚实、实践性很强，与农业生物和农业生产的关系十分密切，应用十分广泛。
（二）本课程在专业中的地位、任务与作用本课程是农业院校多个专业必修的一门承前启后的专业基础课，学习农业气象学，是研究和分析农业生物的生长发育过程与环境因素关系、农业生产与自然条件关系的必不可少的基础，是学习各门专业课程在理论知识和实践技能方面的必要准备。
（三）本课程的基本要求通过自学，使学生系统地学习农业气象学的基础知识和基本原理，较全面地掌握光、温、水、气、风等农业气象要素的意义、特征、变化规律及与农业生物的关系；初步弄清天气与农业天气、气候与农业气候的基本知识，掌握小气候与农业小气候的形成、变化规律及调节原理，学会基本的农业气象要素和小气候的观测原理、方法及气象资料的分析整理方法，明确气象条件在农业生态环境中的重要性，为学习后续课程和以后分析农业生物与气象条件的关系，解决农业生产中的气象问题，充分合理地利用农业气候资源，调节和改善农业气象环境条件等方面打下坚实的农业气象学基础。
（四）本课程与相关课程的联系大气是农业生物最重要的生态环境条件之一，农业生物的各种生命生命活动与与气象条件有着直接和间接的关系。
研究大气与农业生物之间的关系，是研究生物生态生理过程、制定合理的栽培技术措施的基础。
因此，农业气象学是学习农业生态学、植物生理学、造林学、林木种苗培育等课程的基础和前导课程。
学习本课程，要求学生具有一定的地理、数学、物理方面的基本知识。
本课程的学习重点是：光、温、水、气、风等农业气象要素的变化规律及与农业生物的关系；对农业生产有重要影响的天气系统和天气过程的变化规律；气候的形成因素；中国农业气候的特征和气候要素的时空分布规律；小气候与农业小气候的形成、变化规律及调节原理。
简述大气的绝热过程和气块的形态变化一、引言大气是地球表面上空气的混合物，它在地球上的运动和变化对人类生活和自然环境都有很大影响。
本文将重点介绍大气的绝热过程和气块的形态变化。
二、大气的绝热过程1. 概述绝热过程是指在没有热量交换的情况下，系统内部能量发生变化的过程。
在大气中，当一个气块上升或下降时，它会受到周围环境温度和压力的影响，从而发生温度和压力变化。
这种变化是通过绝热过程实现的。
2. 上升运动中的绝热过程当一个气块受到外力作用向上运动时，它会受到周围环境压力逐渐减小的影响。
由于没有外界能量输入，这个气块内部能量不会发生改变。
但是由于体积扩大，密度减小，分子间距增加，分子平均自由程增加等原因导致分子碰撞减少，从而使温度降低。
这个过程就是绝热膨胀。
3. 下降运动中的绝热过程当一个气块受到外力作用向下运动时，它会受到周围环境压力逐渐增大的影响。
同样由于没有外界能量输入，这个气块内部能量不会发生改变。
但是由于体积缩小，密度增加，分子间距减小，分子平均自由程减小等原因导致分子碰撞增多，从而使温度升高。
这个过程就是绝热压缩。
4. 应用绝热过程在大气物理学中有着广泛的应用。
例如，在气象学中，通过对大气绝热过程的研究可以预测天气变化和风暴的形成；在航空航天工程中，通过对飞行器在大气中的绝热过程进行分析和计算可以确定飞行器的性能和设计参数。
三、气块的形态变化1. 概述当一个气块发生上升或下降运动时，它会受到周围环境温度和压力的影响而发生形态变化。
这种变化包括密度、温度、湿度等因素。
2. 上升运动中的形态变化当一个气块上升时，它会受到周围环境温度的影响而发生温度降低。
随着气块上升高度的增加，温度下降的速率也会增加。
同时，由于水蒸气在低温下易于凝结成水滴或冰晶，因此在一定高度范围内，气块中的水蒸气会逐渐凝结成云。
3. 下降运动中的形态变化当一个气块下降时，它会受到周围环境压力的影响而发生压缩。
随着气块下降高度的增加，压缩程度也会增加。
《基础气象学》教学大纲一、基本信息二、教学目标及任务《基础气象学》课程是生态学、环境科学、资源环境与城乡规划管理等专业的科类基础课。
通过《基础气象学》课程的教学，使学生系统地掌握各种基本气象要素及其时空变化规律和天气学、气候学、小气候等方面的基础理论知识，熟悉与生物环境密切相关的气象条件的形成、演变规律和中国的主要天气、气候状况，并能够将所学知识与生产和生活实际相结合，综合分析，灵活应用。
三、学时分配教学课时分配四、教学内容及教学要求绪论气象学概述气象与气象学的概念，气象学的研究对象、研究内容、分支学科、发展概况。
本章教学要求：掌握气象与气象学的概念，气象学的研究对象。
了解气象学的研究内容、分支学科、发展概况。
第一章地球大气第一节大气的组成1. 干洁大气2. 臭氧和二氧化碳3. 水汽和大气杂质习题要点：大气中臭氧和二氧化碳的分布，臭氧、二氧化碳、水汽和大气杂质在气象学上的意义。
第二节大气的铅直结构1. 大气的热力学分层2. 大气的其它分层方法及大气上界习题要点：大气热力学分层的依据及分层，各层在温度铅直分布和大气铅直运动上的基本特征，对流层大气的主要特征。
第三节气象要素习题要点：气象要素及天气现象的概念和分类。
本章重点难点：臭氧、二氧化碳、水汽和大气杂质在气象学上的意义，大气热力学分层的依据及各层在温度铅直分布和大气铅直运动上的基本特征。
本章教学要求：掌握：大气中臭氧和二氧化碳的分布，大气热力学分层的依据及分层，对流层大气的主要特征，气象要素及天气现象的概念和分类。
理解：臭氧、二氧化碳、水汽和大气杂质在气象学上的意义，大气热力学分层各层在温度铅直分布和大气铅直运动上的基本特征。
了解：地球大气的主要组成成分，大气中常见的光、电、声现象。
第二章辐射第一节辐射的基本知识1. 辐射的概念及其特征2. 辐射的基本定律习题要点：辐射的概念、度量及单位，辐射的基本定律。
第二节太阳辐射1. 日地关系和太阳视运动2. 太阳常数和太阳辐射光谱3. 大气对太阳辐射的减弱习题要点：昼夜长短的变化和一年四季的形成，太阳高度角和太阳方位角的概念及计算，日照时数、可照时间和光照时间的概念，可照时间的变化规律，太阳常数，大气对太阳辐射的减弱方式。
⼤⽓稳定性⼤⽓稳定性⼤⽓的稳定性依赖于它抵抗垂直运动的能⼒。
稳定的⼤⽓使垂直运动困难，轻微的垂直运动受到抑制后消失。
在不稳定的⼤⽓中，轻微的垂直空⽓运动趋向于变的更强，这样就导致了紊乱的⽓流和对流活动。
不稳定性会导致严重的紊流，⼴阔的垂直云量，以及剧烈的天⽓。
上升的⽓流膨胀且变冷，是由于⾼度增加时⽓压的降低。
下沉⽓流则反之；随着⼤⽓压⼒的增加，下沉空⽓的温度随着它被压缩⽽增加。
绝热加热和绝热冷却就是⽤来描述这种变化的术语。
【绝热的意思在这⾥是指⼤⽓温度变化是在没有热量传导的过程中因压⼒的变化⽽产⽣的温度变化。
】绝热过程发⽣在所有的向上或向下运动的空⽓中。
当空⽓上升到⼀个低压区域时，它会膨胀到⼀个更⼤的体积。
当空⽓分⼦膨胀时【即空⽓分⼦的平均间隔增⼤，⽽不是分⼦本⾝变⼤】，空⽓的温度会更低。
结果是，当⽓块【⼀定体积的空⽓】上升时，压⼒降低，体积增加，温度降低。
当空⽓下沉时，则反之也对。
温度随着⾼度增加⽽下降的速度称为温度垂直梯度(lapse rate)。
当空⽓在⼤⽓中上升时，平均温度变化速率是2摄⽒度(3.5华⽒度)每1000英尺。
由于⽔蒸⽓⽐空⽓还轻，潮湿降低了空⽓的密度，导致它上升。
相反地，当湿度降低时，空⽓变得更加密集⽽趋于下沉。
由于潮湿的空⽓变冷的速度更慢【潮湿空⽓的热容量更⼤】，⼀般它⽐⼲空⽓更加不稳定，原因是潮湿的空⽓在冷却到周围的空⽓温度前必须上升的更⾼。
⼲空⽓绝热温度梯度(不饱和空⽓)是3摄⽒度每1000英尺。
湿空⽓绝热温度梯度范围从1.1摄⽒度到2.8摄⽒度(2华⽒度到5华⽒度)每1000英尺。
湿度和温度的结合确定了空⽓的稳定性和作为结果的天⽓。
冷的⼲空⽓⾮常稳定，能够抵抗垂直运动，它会导致好的通常是晴朗的天⽓。
最⼤的不稳定发⽣在空⽓是潮湿⽽温暖的时候，就像热带区域的夏天⼀样。
典型的，雷暴基本上天天出现在这些区域，就是因为周围空⽓的不稳定性。
逆增随着空⽓在⼤⽓中上升膨胀，温度会降低。
《农林气象学》课程笔记第一章辐射第一节辐射的基础知识一、辐射的定义- 辐射是一种能量的传递方式，它不需要介质即可在真空中传播。
- 辐射可以表现为电磁波或粒子流，电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等，而粒子流包括阿尔法粒子（α粒子）、贝塔粒子（β粒子）等。
二、辐射的有关物理量- 波长（λ）：是辐射波动的一个周期内两个相邻波峰或波谷之间的距离。
不同波长的辐射具有不同的性质和应用。
- 频率（f）：是单位时间内波动经过某一点的次数，与波长成反比，即f = c / λ，其中c 是光速。
- 波速（c）：指波动在单位时间内传播的距离，在真空中，电磁波的波速约为3 x 10^8 m/s。
- 波数（σ）：是波长的倒数，通常用来描述光谱特性，σ= 1 / λ。
- 光子能量（E）：是单个光子所携带的能量，E = h * f，其中h 是普朗克常数，约为6.626 x 10^-34 J·s。
三、辐射的基本定律- 辐射强度定律（斯特藩-玻尔兹曼定律）：一个黑体单位面积上在单位时间内辐射出的总能量与黑体温度的四次方成正比，表达式为I = σ* T^4。
- 辐射温度定律（维恩位移定律）：黑体辐射的峰值波长与黑体的绝对温度成反比，表达式为λ_max * T = b，其中 b 是维恩常数。
- 辐射能量分布定律（普朗克黑体辐射定律）：描述了黑体在不同温度下辐射能量随波长的分布情况，该定律通过普朗克公式来描述。
第二节太阳辐射的基础知识一、太阳辐射强度和太阳常数- 太阳辐射强度是指太阳发出的电磁辐射在单位面积上的功率。
- 太阳常数是指在地球大气层外，垂直于太阳光线的单位面积上接收到的太阳辐射平均功率，其值约为1367 W/m^2。
二、太阳高度角和太阳方位角- 太阳高度角是指太阳光线与地平面的夹角，它随着时间和地点的不同而变化。
- 太阳方位角是指太阳光线在地平面上的投影与正南方向之间的夹角，它也随时间和地点而变化。
一、空气的绝热变化几个基本概念（一）气块在大气中取一个体积微小的空气微团，称为气块。
（二）绝热气块在绝热运动中与外界不发生热量交换，也就是既无热量输入，也无热量输出，则称气块运动是绝热的。
（三）绝热冷却气块因绝热上升而降温的现象称为绝热冷却。
在绝热条件下，上升的气块因外界气压减低，体积膨胀，此时气块对外作功所消耗的能量以气块内能减少来补偿，从而使气块温度降低。
（四）绝热增温气块因绝热下降而增温的现象称为绝热增温。
当气块作绝热下降运动时，由于外界气压增大，气块体积被压缩，外界空气对气块作功，从而使气块内能增加温度升高。
（五）绝热变化和绝热过程气块在铅直运动中所发生的绝热冷却和绝热增温的变化称为空气的绝热变化，这个变化过程称为绝热过程。
实际上，气块在作铅直运动时都不是绝热的，但是在短时间内，铅直运动的气块与外界空气间的热量交换远小于气块内能的变化，所以可近似看成是绝热的。
二、干绝热直减率（一）干绝热过程一团干空气或未饱和的湿空气在作绝热上升或下降运动时，气块内部既没有发生水的相变，又没有与外界交换热量的过程。
据计算，气块在干绝热过程中，每上升或下降100m，气块温度降低或升高0.98℃，可近似的作为1℃/100m。
（二）干绝热直减率一团干空气或未饱和的湿空气在绝热升降运动中，气块温度随高度的变化率称为干绝热直减率。
用r d表示。
由此可见，干绝热过程是一种可逆的绝热过程。
三、湿绝热直减率（一）湿绝热过程始终保持饱和状态的湿空气，在作绝热升降运动时。
既有内能的变化，也有水相变化过程。
（二）湿绝热直减率始终保持饱和状态的湿空气，在作绝热升降运动中，气块的温度变化率，称为湿绝热直减率。
以r m表示。
（三）为什么r m始终小于r d？湿绝热过程中，气块作绝热上升时，一方面因绝热膨胀气块对外作功消耗内，使温度降低；同时又因绝热冷却作用，使气块中部分水汽凝结放出潜热，对气块有升温作用，缓和了气块上升的绝热冷却作用。
