9.第八章小气候
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气象学：第十章 小气候
二、小气候的一般特征
1、温度：超绝热梯度(四种类型)，日变化剧烈， 脉动性强。
2、湿度：水汽压、相对湿度、湿度的铅直梯度、 湿度的时间变化
3、风：风随高度的变化、水平方向风速的变化 特点(阵性)、风向的变化特点(紊乱)
§3 地形小气候
一、地形对日照的影响 二、地形对太阳辐射的影响 三、坡地上的热量平衡状况 四、地形对温度的影响 五、地形对风的影响 六、地形对降水和温度的影响
c
os1
uv
tan
sin sin
1u2
1 u2 1 tan2
(10 1)
sin
1
u
sin
sin
tan v
1u2
1 u2 1 tan2
式中 u sin cos cos sin cos
(10 2)
v cos cos sin sin cos
为坡度；为坡向，顺时针计算，南坡为0，西坡为90，北坡
在小范围内，由于下垫面构造和特性不同， 造成热量和水分收支不一，形成近地层与大 气候所不同的特殊气候。
二、范围
1、铅直范围：1.5~2.0米以下的“贴地气层气候”， 100~200米以下的“近地气层气候”
2、水平范围：微空间(叶面、植株)“微气候”、小空 间(车间、厂区、农田、街道、坡地)以及尺度从几 公里至几十公里(林区、峡谷、沼泽、海岸、城市、 小岛) “局地气候” 一地的小气候主要是由局地自然条件或人为条件所 决定的，但也受天气和大气候条件的影响，一般来 说，愈近下垫面，小气候特征愈明显。
东西坡的辐射日总量介于南北坡之间，各季节均随 坡度增大而减少，但其年变化趋势与水平面相当。
计算任一坡地上的散射辐射公式为：
D
D0 2
09.第八章 森林群落
第九章群落第一节群落的基本特征一、群落的概念1．生物群落森林群落：在一定地段的自然条件下，所有植物、动物和微生物等形成的一个有规律的组合叫生物群落。
那么，森林就是一定地段上，以树木和其它木本植物为主体，并包括该地段上所有植物、动物、微生物等生物成分，所形成的一个有规律的组合，我们称其为森林群落。
可见森林的概念不仅包括树木、灌木和草本，而且包括生活在森林中的动物、微生物，甚至包括林下的土壤和林内的环境。
群落不是杂乱无章的，群落是生物种群的有机组合，而且在相似的条件下就会有相应的群落的出现，那么是什么力量使得这些生物种群组合在一起呢？在这里，我们认为是生物之间的相互作用，这种作用是生物群落得以维持的动力机制。
在有关进化的章节中我们介绍过，导致生物进化的机制是自然选择，或者说自然选择给生物的进化提供了动力。
我们也相信，任何一个生物类群或者生物群落的有规律的组合都是有根据的，这种根据有的是外部的，有的是内在的，生物群落的维持机制是组成该群落各个种群之间的相互作用。
这些作用既包括正相互作用，也包括负相互作用，没有这些复杂的相互作用机制，就谈不上一个确定的生物群落的形成。
2. 群落的结构在中学阶段，学物理，学化学时必然学到分子、原子。
学习方法是，先研究它的结构，知道分子是什么，由什么组成的，即分子结构；然后研究它的性质，即分子运动等。
所谓结构，就是任何一个系统的具体构成形式, 而系统则是指任何一个事物的全局。
结构与系统是两个含义不同而又相互关联的概念。
系统指的是一系列相互有关的单元，为达到某一特定的目的而构成的完整综合体。
而结构则是系统内部各单元的排列组合方式，它是系统的性质与数量的集中表现。
只有依靠结构，才就能把孤立的诸单元变为一个系统，只有以结构为中介，单元的属性与功能才能变成系统的属性与功能，如果系统没有一定形式的结构，那么，系统不但不能发挥其效能，而且连系统本身也便不复存在了。
结构这一范畴日益受到多门学科的重视，例如结构力学是以宏观机械运动形式的力学结构为对象的一门学问，化学研究物质结构，探讨分子、原子、质子的特性；地质学研究地质结构；社会学研究社会结构，经济学研究经济结构；计算机----。
小气候的形成及其利用
小气候的形成及其利用小气候是指在局部地区内，因下垫面局部特性影响而形成的贴地层和土壤上层的气候。
他与大气候不同，其差异可用“范围小、差别大、很稳定”来概括。
所谓范围小，是指小气候现象的垂直和水平尺度都很小(垂直尺度主要限于2米以下薄气层内：水平尺度可从几毫米到几十千米或更大一些)：所谓差别大，是指气象要素在垂直和水平方向的差异都很大(如在沙漠地区贴地气层2毫米内，温差可达十几度或更大)：所谓很稳定，是指各种小气候现象的差异比较稳定，几乎天天如此。
地表是人类活动、动植物生存的主要场所，中小地形、森林、湖泊和人类活动集中的城市、耕地等，对贴地气层的小气候影响很大。
不同的下垫面上就形成各种小气候，农田中有农田小气候，城市里有城市小气候，森林中有森林小气候等，中小地形造成的小气候的差异，主要是通过小的地形起伏、坡向和坡度的不同，来影响辐射状况、温度分布、湿润状况和局部风的变化。
在起伏地形中，温度、适度的分布和变化有较大的差异。
例如：山顶和山谷的气温日变化有显著的差异，山顶的气温日较差小山谷的气温日较差大谷底由于夜晚冷空气下沉，往往形成“冷湖”，增强逆温层。
适度的变化与上述的相似，也是低洼地的绝对湿度日振幅大，高坡地的日振幅小。
风的变化，由于山谷风等居地环流的影响，风向变化很大。
特别在天气较稳定的晴朗日子里，局地环流较明显，不同部位的风向差异更为明显。
在坡地上由于坡向坡度的不同，其获得的太阳辐射能量的多少不同，故温度的分布也不同。
白天南坡增温幅度大于其他各坡：尔坡接受辐射早，最高温度出现早(午前)，西坡接受辐射最迟，最高温度出现时刻也迟(午后)。
各坡地最高温度出现时刻前后相差可达3小时左右。
北坡接受太阳辐射较少，增温幅度最小。
各坡地上温度日较差，南坡最大，西坡次之，东坡又次之，北坡最小。
坡度对获得太阳辐射能量的多少也有影响。
在温带地区向南倾斜20°的坡地表面，在中午前后所得到的太阳热量与南移20°纬度的水平表面获得的太阳热量相等。
小气候对城市环境的影响
小气候对城市环境的影响城市，作为人类社会的集中地，不仅承载着大量人口和活动，还面临着各种环境问题，其中之一便是小气候。
小气候是特定区域内与周边环境相比的气候差异，对城市环境产生着直接而深远的影响。
本文将从城市热岛效应、空气污染以及自然生态平衡三个方面阐述小气候对城市环境的影响。
一、城市热岛效应城市热岛效应是指城市相对于其周边乡村地区的温度更高的现象，是小气候影响最为明显的一个方面。
城市由于高密度建筑、道路和人口活动引起的热量释放，导致城市表面温度高于周边地区。
这种现象不仅使城市居民感到更加闷热，还造成了诸多环境问题。
首先，城市热岛效应增加了能源的消耗。
高温天气下，人们更需要使用空调和电风扇来降低室内温度，从而增加了电力需求，加重了电网压力。
此外，城市热岛效应还会导致建筑物和道路表面温度升高，使得空调系统需要工作更加努力，导致能源的浪费。
其次，城市热岛效应对城市生态环境产生了消极影响。
高温环境和缺乏绿地覆盖导致空气中的有害物质增加，同时降水和空气流通也受到了限制。
这进一步削弱了城市的自然生态功能，使得城市生态系统的稳定性下降。
二、空气污染小气候也对城市环境的空气质量产生了重大影响。
城市的工业排放物、机动车尾气、建筑尘埃和家庭燃煤等活动都是造成城市空气污染的主要原因。
小气候因素进一步加剧了这些污染物的扩散和积累。
首先，小气候稳定性会导致污染物在城市内部滞留。
较低的风速和较差的气象扩散条件使得污染物在特定区域内停滞。
这使得空气污染在某些城区尤其严重，甚至影响到居民的健康。
其次，小气候对空气污染物的扩散和迁移产生了影响。
例如，气象条件不利于污染物的扩散时，污染物往往会在城市中积累，形成更为浓厚的污染带。
而在较好的气象条件下，污染物则可能通过风力扩散至周边地区，对城市外围产生间接影响。
三、自然生态平衡城市的建设过程中，通常会破坏一些自然环境，如湿地、森林和草地。
这对城市的自然生态平衡造成了极大的影响，而小气候则会进一步加剧这种影响。
高考地理-小气候及其影响
高考地理:小气候及其影响高考地理：小气候及其影响高考地理：小气候及其影响摘要：小气候是由于下垫面性质或人类、生物活动不同而引起的小尺度气候。
小气候中的温度、湿度、光照、通风等条件直接影响作物的生长、人类的工作环境、家庭生活的品味等。
为了避免其不良影响，可以采取一定的技术措施加以改善。
…小气候是由不同性质的下垫面或人类和生物活动引起的小尺度气候。
一个地区的每一个地方(如农田、温室、仓库、车间、庭院等。
)会受到当地气候条件的影响。
同时，由于下垫面的性质不同，热条件不同，以及人们的活动，会形成小尺度的独特气候条件。
小气候中的温度、湿度、光照、通风等条件直接影响作物的生长、人类的工作环境、家庭生活的品味等。
为了避免其不良影响，可以采取一定的技术措施加以改善。
与大范围气候相比，小气候有五个特点：小范围：垂直方向在100米以内，主要在2米以下，水平方向可以从几毫米到几十公里。
因此，常规气象网站的观测无法反映小气候差异。
研究小气候，需要设置专门的测量点，要求密度高、观测次数多、仪器精度高。
差异大：无论是垂直方向还是水平方向，气象要素差异都很大。
例如，在靠近地面的地层中，垂直方向的温度下降速率往往比上层大2 ~ 3个数量级。
变化快：在小气候中，温度、湿度或风速随时间的变化快于大气候中的变化，是脉动的。
例如，M.N. Goelz曾经在25分钟内测量了5厘米高度的温度x，变化幅度很大，为7.1。
日变化剧烈：越靠近下垫面，温度、湿度、风速的日变化越大。
比如夏季，地表温度日变化可达40，而2米高度只有10。
小气候规律相对稳定：只要形成小气候的下垫面物理性质不变，其小气候差异就不变。
因此，我们可以从短期调查中了解一些小气候特征。
由于小气候影响的范围是人类生产生活的空间，因此研究小气候具有重要的现实意义，可以利用小气候知识为人类服务，其中农田小气候和森林小气候是典型类型。
农田小气候的影响农田小气候从成因上可分为复合农林小气候和秸秆覆盖小气候。
第八章农田小气候
第八章农田小气候一、名词解释：1. 小气候：在局部地区内，由于下垫面性质和状况的不同而引起近地气层与土壤上层小范围的特殊气候。
2. 农田小气候：是以农作物为下垫面的小气候。
它是农田贴地气层、土壤耕作层同作物群体之间物理与生物过程相互作用的结果。
3. 坡地小气候：由于坡向坡度的不同，坡地上的可照时间和太阳辐射强度差别很大，因而获得太阳辐射总量也不同所形成的小气候。
4. 非独立小气候：既受到本身下垫面影响又受到周围下垫面条件影响的小气候。
5. 活动层：农田植被吸收太阳辐射，进行长波辐射交换和热交换的物质层称为活动层。
6、小气候：任何一个地区内,由于其下垫面性质的不同,从而在小范围内形成一种与大气候不同特点的气候,通称小气候。
7、活动层：凡能籍辐射作用吸热或放热，从而调节邻近气层和土层（或其它物质层）温度状况的表面，称为活动面或活动层。
8、干燥度：干燥度是衡量气候干燥程度的指标。
又称干燥指数。
用地面失水(如蒸发、径流)与供水的比值表示。
比值越大，表示气候越干燥；比值越小，气候越湿润。
二、填空题：1. 我国气候的形成因素是(1)辐射因素、(2) 下垫面因素、(3)大气环流。
2. 我国年辐射总量的地理分布是自沿海向内陆(4) 增加。
3. 我国气温日较差随纬度增高而(5)增大。
年较差随纬度增高而(6) 增大。
4. 我国降水变率自沿海向内陆(7) 增大；全国而言，降水变率冬季(8)最大。
5. (9) 400毫米年平均等雨量线将我国划分东南半壁湿润区和西北半壁干旱区。
6. 1月份平均温度的0℃、3℃和8℃等温线分别通过我国的(10)秦岭(淮河)、(11)长江流域和(12南岭(桂林)) 等地区。
7. 我国气候的显著特点是(13)季风性显著和(14)大陆性强。
8. 农业气候资源中最主要的有(15) 太阳辐射、(16) 温度、(17) 降水。
9. 高山气候特点之一，是在一定高度范围内降水量随高度增加而(18)增加。
10. 立夏和芒种之间是(19) 小满，日期是(20) 5月21日。
小气候的测定实训报告
一、实训目的本次实训旨在通过实际操作，学习并掌握小气候的测定方法，了解小气候对生态环境和人类活动的影响，提高对气候学知识的实际应用能力。
二、实训时间2023年X月X日至2023年X月X日三、实训地点XX大学气象观测场四、实训内容1. 小气候的定义及特征2. 小气候的测定方法3. 小气候观测仪器的使用与维护4. 小气候数据采集与分析5. 小气候对生态环境和人类活动的影响五、实训过程1. 小气候的定义及特征小气候是指地球表面局部地区气候的总称，其特征受地形、植被、土壤、水体等多种因素影响，与周围大气候相比，具有明显的地域性、季节性和时段性。
2. 小气候的测定方法（1）气象观测法：通过观测气温、湿度、风向、风速、降水等气象要素，分析小气候特征。
（2）遥感监测法：利用遥感技术获取大范围小气候信息，分析小气候时空变化。
（3）模型模拟法：根据小气候形成机理，建立数学模型，模拟小气候时空变化。
3. 小气候观测仪器的使用与维护本次实训主要使用以下仪器：（1）温度计：用于测量气温。
（2）湿度计：用于测量相对湿度。
（3）风速计：用于测量风速。
（4）雨量计：用于测量降水量。
仪器使用与维护注意事项：（1）严格按照仪器操作规程进行操作。
（2）定期检查仪器性能，确保仪器正常运行。
（3）保持仪器清洁，防止灰尘、水汽等污染。
4. 小气候数据采集与分析本次实训共采集了连续一周的气温、湿度、风速、降水量等数据。
通过数据整理与分析，得出以下结论：（1）气温：观测期间，气温波动较大，日较差明显。
（2）湿度：相对湿度变化较大，夜间湿度较高。
（3）风速：风速变化较小，但夜间风速较大。
（4）降水量：降水量较少，分布不均。
5. 小气候对生态环境和人类活动的影响（1）对生态环境的影响：小气候的变化会影响植被生长、土壤水分等生态环境要素，进而影响生态系统稳定性。
（2）对人类活动的影响：小气候的变化会影响农业生产、水资源利用、城市规划和建筑设计等人类活动。
《小气候》气象学课件
云雾林是热带雨林的一种，在海南岛，泛指海拔较 高的山地生长的原始热带雨林。由于云雾林中林木 茂密，空气湿度极大，苔藓类和寄生、附生植物发 达，终年云雾缭绕，降雨频繁，很多云雾林地区年 降雨量可达2500毫米以上。特殊的地形和小气候， 造成云雾林中动植物种类繁多，生物多样性极为丰 富，是海南岛生态系统的核心。
Iz 为作物层中高度为Z处的光照度； I0为株顶的 自然光照度；F为叶面积指数；K为叶层的消光系数
★图8－4小麦群体中不同时间光合有效辐射的 垂直分布
第六节农田小气候的改良
一、种植措施
1、种植行向： 夏半年，随纬度增高，日照时间也愈长，沿东西行 向株间的照射时间比沿南北行向株间要长，东西行向 株间透光率除中午外均比南北行向高，东西向株间气 温＞南北行向。冬半年的情况正好相反。
白天，谷底和谷坡吸收辐射增温，但与周围空旷 地段的交换较慢，而坡顶与周围大气交换快，因此 谷地的气温比坡顶高；夜间辐射冷却，特别是晴朗 的天气，由于冷空气在谷底的堆积，造成谷底温度 明显低于坡顶，出现逆温现象，可使山坡上的作物 不易遭受低温灾害。由于谷地的热力差异，常常引 起局地环流山谷风，在不同季节风速的大小不同。
（一）坡地小气候：
1、坡地对日照的影响： 由于地形相互的遮蔽，不同坡地的可照时
数差异很大。
对于南坡，冬半年太阳出没的方位偏南，南坡的 可照时数与水平面相当，夏半年由于太阳出没的 方位偏北，南坡的可照时数比水平面的少，且随 坡度(α)的增大而减少。当坡度大于纬度(φ)时， 则随赤纬(δ)的增加而减小.
冬半年南北坡差别明显。东坡和西坡介于南坡 和北坡之间，差别不大。
在不同的区域，有效地利用地形的热量资源，合 理布局农作物，使其在生长季节获得足够的能量，促 进作物早熟，缩短生长期。
9.第八章小气候
二、水域小气候
水域是指湖泊、水库及大的江河等，研究这些 小范围水域及其邻近地区的气候特征并应用其为国 民经济服务的气候学分支称为水域小气候。小水域 和海洋一样有水的热力特性，只不过其影响范围小， 远远不及海洋。 水域小气候与陆地其它小气候的差异，主要是因 为水体的热力性质与陆地的差异较大。受水体的影 响，在水体的坡地具有小气候差异外，洼地 和谷地与山顶的小气候也有明显的差异。周围山 地对谷地的遮蔽作用，使谷地的日照时数比平地 的少，辐射能也少。同时由于地形的影响，与周 围空气的热量和水分交换受到很大的限制，与山 顶差异较大。
白天，谷底和谷坡吸收辐射增温，但与周围空旷 地段的交换较慢，而坡顶与周围大气交换快，因此 谷地的气温比坡顶高；夜间辐射冷却，特别是晴朗 的天气，由于冷空气在谷底的堆积，造成谷底温度 明显低于坡顶，出现逆温现象，可使山坡上的作物 不易遭受低温灾害。由于谷地的热力差异，常常引 起局地环流山谷风，在不同季节风速的大小不同。
第三节农田小气候
一、农田中太阳辐射和光能的分布
1、农田中的太阳辐射 ★ 到达农田植被表面的太阳辐射被植被吸收、散 射、反射。表8－3绿叶对不同波段的平均反射率、 透射率和吸收率 2、农田中光能的分布 ★农田中的光分布主要决定于作物种类、群体结构、 发育期、栽培方式等因子，同时与太阳高度角有关
比尔－朗伯（Beer-Lambert)指数定律：
第八章 小气候
第一节 小气候的概念及特点 第二节 各种小气候
小气候是指在相同的大气候特点的背景下，因下 垫面的影响使近地层和土壤上层的小范围内具有一 些独特的天气现象和气候特征的现象。受地面性质、 地形、土壤状况、地面覆盖状况及植被发育状况的 影响形成差异较大的小气候，如农田、森林、地形、 温室等等。由于人类的生产活动及农作物生长在近 地层和土壤的上层，直接受小气候的影响，因此人 类可以通过改变下垫面的性质，在一定范围内控制 小气候的变化，使其朝向人类的意愿变化，以便影 响作物的产量和品质。例如：城市中合理植树种花， 绿化庭院，改善城市下垫面状况，可以使城市居民 住宅区或工厂区的小气候条件得到改善，减少空气 污染。
小气候(课堂PPT)
不同,在小范围内形成一种与 大气候不同特点的独特的气候 状况,通称小气候。
5
二、 小气候的特点
1.范围较小 它的垂直尺度大致包括整个贴地气 层 (2m以下), 水平尺度从几毫米到几十千米或稍大 一些。
2.差别大 因尺度很小 , 局地差异不易被大规模 空气运动所混和, 故在垂直方向或水平方向上的气 象要素差异很大。
3.稳定性强 小气候的规律具有相对的稳定性。 但不同季节和天气类型略有差异。
6
三、小气候形成的理论基础
小气候的形成，主要决定于下垫面的热量平衡、 水分平衡、近地层的乱流交换。
（一）活动面（作用面）和活动层（作用层） 活动面又称为作用面，是指能借助于辐射作用吸
收或放出热量，调节邻近气层和土层温度湿度等 要素变化的物质表面。如地面、水面、植物表面 等等。
了土地。二是经济效益显著。三是生态环境得到改善和保护。
改善了农田小气候，美化了农村环境，已成为戈和水域小气候
一、地形小气候
地形的差异是引起小气候差异的主要原因之一。由 于山脉的走向、坡地的方位、坡度不同，导致各下垫 面得到的热量和水分不同，同时由于地形的阻挡作用 使气流运动发生变化，造成山坡和谷地及不同坡地温 度、湿度、风等要素分布状况的差异，进而直接影响 植被的分布和发育状况。我国地形东低西高，山地、 高原和丘陵约占陆地面积的2/3，盆地和平原约1/3， 因此研究地形小气候，可以开发和充分利用山地的气 候资源。
16
北坡的可照时数在不同季节相差较大。 冬半年 北坡的可照时数随坡度的增大迅速减小，其可 照时数（α+φ）纬度上水平面的可照时数相当， 因此，北坡坡度增加1º，对日照的影响相当于 纬度升高了1º。当坡度大于正午太阳高度角时， 全天处于遮蔽，可照时数为0，如北京冬至日正 午的太阳高度角为26º33´，因此该区域坡度大 于26º33´的北坡冬至日无光照。
5
二、 小气候的特点
1.范围较小 它的垂直尺度大致包括整个贴地气 层 (2m以下), 水平尺度从几毫米到几十千米或稍大 一些。
2.差别大 因尺度很小 , 局地差异不易被大规模 空气运动所混和, 故在垂直方向或水平方向上的气 象要素差异很大。
3.稳定性强 小气候的规律具有相对的稳定性。 但不同季节和天气类型略有差异。
6
三、小气候形成的理论基础
小气候的形成，主要决定于下垫面的热量平衡、 水分平衡、近地层的乱流交换。
（一）活动面（作用面）和活动层（作用层） 活动面又称为作用面，是指能借助于辐射作用吸
收或放出热量，调节邻近气层和土层温度湿度等 要素变化的物质表面。如地面、水面、植物表面 等等。
了土地。二是经济效益显著。三是生态环境得到改善和保护。
改善了农田小气候，美化了农村环境，已成为戈和水域小气候
一、地形小气候
地形的差异是引起小气候差异的主要原因之一。由 于山脉的走向、坡地的方位、坡度不同，导致各下垫 面得到的热量和水分不同，同时由于地形的阻挡作用 使气流运动发生变化，造成山坡和谷地及不同坡地温 度、湿度、风等要素分布状况的差异，进而直接影响 植被的分布和发育状况。我国地形东低西高，山地、 高原和丘陵约占陆地面积的2/3，盆地和平原约1/3， 因此研究地形小气候，可以开发和充分利用山地的气 候资源。
16
北坡的可照时数在不同季节相差较大。 冬半年 北坡的可照时数随坡度的增大迅速减小，其可 照时数（α+φ）纬度上水平面的可照时数相当， 因此，北坡坡度增加1º，对日照的影响相当于 纬度升高了1º。当坡度大于正午太阳高度角时， 全天处于遮蔽，可照时数为0，如北京冬至日正 午的太阳高度角为26º33´，因此该区域坡度大 于26º33´的北坡冬至日无光照。
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另外，坡地对局地的风和降水也都有影响，由于地形 对气流的阻挡作用，山坡的迎风面和两侧风速大，背风 坡风速小。对降水的影响远没有高大地形的显著。
（二）谷地小气候
在山区，不同的坡地具有小气候差异外，洼地和谷地 与山顶的小气候也有明显的差异。周围山地对谷地的遮蔽
作用，使谷地的日照时数比平地的少，辐射能也少。同时
（一）坡地小气候： 1、坡地对日照的影响：
由于地形相互的遮蔽，不同坡地的可照时数差异很大。 对于南坡，冬半年太阳出没的方位偏南，南坡的可 照时数与水平面相当，夏半年由于太阳出没的方位偏 北，南坡的可照时数比水平面的少，且随坡度(α)的 增大而减少。当坡度大于纬度(φ)时，则随赤纬(δ)
的增加而减小，
透射率和吸收率
2、农田中光能的分布 ★农田中的光分布主要决定于作物种类、群体结构、 发育期、栽培方式等因子，同时与太阳高度角有关
比尔－朗伯（Beer-Lambert)指数定律：
Izபைடு நூலகம்= I0 * e-KF
Iz 为作物层中高度为Z处的光照度； I0为株顶的自然光照 度；F为叶面积指数；K为叶层的消光系数
★图8－4小麦群体中不同时间光合有效辐射的 垂直分布
第六节农田小气候的改良
一、种植措施
1、种植行向：
夏半年，随纬度增高，日照时间也愈长，沿东西行向株 间的照射时间比沿南北行向株间要长，东西行向株间透光率除 中午外均比南北行向高，东西向株间气温＞南北行向。冬半
年的情况正好相反。
结论：★ 对热量需求突出的秋播作物，应考虑NS行向 ★对光照要求较高的春播作物，采取EW行向均能获 得较好的透光条件。
臵随季节、天气和土壤状况不同而略有变化，一般是西南
坡温度最高。这是因为受天气条件和土壤湿度的影响，上 午的太阳辐射能量主要用于地面凝结物和土壤的蒸发，午 后的能量则主要用于土壤热通量和感热通量。
各坡地上的气温变化趋势与地温一致，但各坡地
气温的差异比地温缓和。且随着离坡地高度的增加，
由于乱流混合作用的加强及天气的影响，坡地对气温 的影响逐渐减小。在阴雨天气条件下无影响。
第八章 小气候
第一节 小气候
第二节 第三节
小气候的概念及特点 各种小气候
小气候是指在相同的大气候特点的背景下，因下 垫面的影响使近地层和土壤上层的小范围内具有 一些独特的天气现象和气候特征的现象。受地面 性质、地形、土壤状况、地面覆盖状况及植被发 育状况的影响形成差异较大的小气候，如农田、 森林、地形、温室等等。由于人类的生产活动及 农作物生长在近地层和土壤的上层，直接受小气 候的影响，因此人类可以通过改变下垫面的性质， 在一定范围内控制小气候的变化，使其朝向人类 的意愿变化，以便影响作物的产量和品质。例如： 城市中合理植树种花，绿化庭院，改善城市下垫 面状况，可以使城市居民住宅区或工厂区的小气 候条件得到改善，减少空气污染。
★ 镇压与耕翻的效应相反，使土表紧实，反射率增大， 空隙度减小，毛细管作用加强，使上层土壤的热容量和 导热率明显增加，因此白天土壤表层为降温作用，深层 土壤为增温作用，夜间则相反。日较差减小。
★
不同的土壤在不同的天气条件下，镇压的效 应有差别。
第四节设施农业小气候
一、地膜覆盖
改变地表辐射和热量平衡，从而使土壤上层和贴地空气 层小气候发生变化
区域坡度大于26º 33´的北坡冬至日无光照。
东西坡上的可照时数都小于水平面上。不论冬半
年和夏半年都随坡度增大而减小，但随赤纬的增大而增
大，随赤纬的减小而减小。纬度越高，可照时数年变化
越大。
与水平面相比，坡度和坡向总是减小 日照时数。
2、坡地对辐射的影响：
由于坡地日照的差异很大，因此不同坡向的辐射
主要是地面，到作物生长旺盛期活动面则主要是
作物茎叶最密集的面，称为外活动面，此时地面
称为内活动面。
（二）小气候形成的理论基础
小气候的形成主要决定于活动面对太阳辐射的吸收、 近地层的乱流交换和土壤热交换。形成小气候差异的因素
有测点的坡向、坡度、下垫面的特征、地平的遮蔽程度、
天气条件等。
1、活动面的辐射平衡：
二、水域小气候
水域是指湖泊、水库及大的江河等，研究这些小范围 水域及其邻近地区的气候特征并应用其为国民经济服务的 气候学分支称为水域小气候。小水域和海洋一样有水的热
力特性，只不过其影响范围小，远远不及海洋。
水域小气候与陆地其它小气候的差异，主要是因为水体 的热力性质与陆地的差异较大。受水体的影响，在水体的
★水面上蒸发旺盛，空气湿度大，但由于水温升温缓
慢，水域上方空气稳定，年降水量和云量都减少，雷雨云 都沿水域周围移动，强雷暴(如冰雹等)过程越过水域时， 强度也减弱，待越过水域一定距离后又逐渐加强。
★水域表面平滑，空气流动时摩擦力小，因
此，水域上风速一般比陆地大 水域的小气候特征，可通过水域和陆地之间的局 地环流，进行热量、水汽的交换，影响周围邻近区域，
三、小气候形成的理论基础
小气候的形成，主要决定于下垫面的热量平衡、 水分平衡、近地层的乱流交换。 （一）活动面（作用面）和活动层（作用层）
活动面又称为作用面，是指能借助于辐射作用吸 收或放出热量，调节邻近气层和土层温度湿度等要 素变化的物质表面。如地面、水面、植物表面等等。
在农田中，进行热量交换的作用面不只是地 表面，而是由地面到作物表面的整个层，把这个 层称为作用层或活动层。在作物幼苗期，活动面
辐射平衡是气候形成的重要因素，也是热量平衡的基础。
★影响辐射平衡的因素：纬度、地形、下垫面的性质 ★辐射平衡是的时空分布：以农田活动层为例，图8－1
表8－1、图8－2
2、活动面的热量平衡：
对于不同的下垫面，其热量平衡方程的形式是相 同的，既有乱流热通量、蒸发耗热、土壤热通量，但在 农田和森林里，各分量的大小与裸地差异很大。如水稻
的位臵不同而不同）。
夏半年偏南坡地上的辐射总量，在低纬度地区（如
20º N以南的海南岛）比水平面的少，并随坡度的增大迅速 减少；中高纬度(如40º N以北)地区则比水平面的多，在一 定限度内随坡度的增大而增多。偏北坡地的辐射总量与南 坡相反。南北坡的差别在夏季较小。 冬半年偏南坡地上的辐射总量，都比水平面的多，且 在一定坡度以下，纬度越高，坡度越大，增加越多。偏
三、日光温室
温室布局与大气候：
美国：60%集中在南部的加州，佛罗里达等地 日本：主要集中在35°N以南地区 荷兰：最大的温室群在南部冬季较暖地区。 我国冬季温度低于世界同纬，如北京低10°C，小于-5°C的
(主要是直接辐射)分布也相差很大。南坡和北坡坡度 的大小，对辐射总量的影响最大，东坡和西坡的影响 最小。在中纬度地区，南坡的坡度增加1º ，相当于水 平面的纬度向南移1º ，北坡则相当于纬度北移1º 。即 坡度为α的南坡上的可能辐射总量与比其纬度偏低α 度的水平面的辐射总量接近（冬季和夏季因太阳出没
2、种植密度：
生育初期，影响不大，随着植株的长大，密度增加＞ 郁闭程度随之增加＞光强减小。 对温度的影响：白天明显，密度增加＞温度降低，＞农田 消耗水分量增多，土壤湿度降低，空气湿度上升。
密度过大还使农田中植被对气流的阻力增加，阻碍农田内 外的空气交换。
二、灌溉措施
1、灌溉影响农田的辐射和热量平衡 ：
由于地形的影响，与周围空气的热量和水分交换受到很大 的限制，与山顶差异较大。
白天，谷底和谷坡吸收辐射增温，但与周围空旷地段 的交换较慢，而坡顶与周围大气交换快，因此谷地的气
温比坡顶高；夜间辐射冷却，特别是晴朗的天气，由于
冷空气在谷底的堆积，造成谷底温度明显低于坡顶，出 现逆温现象，可使山坡上的作物不易遭受低温灾害。由 于谷地的热力差异，常常引起局地环流山谷风，在不同 季节风速的大小不同。
上方和内部形成独特的小气候。
水域气候的主要特征是: ★由于水面对太阳辐射的反射率小，透射率大，水面获
得的辐射能量比陆面多，而且通过传导和对流将热量贮存于 深层水体，起到“热汇”作用；冷却时，它又能通过水下的 湍流交换和水面辐射交换及蒸发将热量送回到邻近空气，起 到“热源”作用。因此，水域上方气温变化缓慢。
田的蒸发耗热多，沙漠中的乱流热交换则更明显。
表8－2棉花发育期热量平衡分量值
第二节 地形和水域小气候
一、地形小气候
地形的差异是引起小气候差异的主要原因之一。由于山 脉的走向、坡地的方位、坡度不同，导致各下垫面得到的 热量和水分不同，同时由于地形的阻挡作用使气流运动发 生变化，造成山坡和谷地及不同坡地温度、湿度、风等要 素分布状况的差异，进而直接影响植被的分布和发育状况。 我国地形东低西高，山地、高原和丘陵约占陆地面积的2/3， 盆地和平原约1/3，因此研究地形小气候，可以开发和充分 利用山地的气候资源。
地面复盖物：
不透明的：瓦片、草帽、泥瓦盆、蒲包、草席等。夜间覆盖 透明：纸罩、纸垅、玻璃窗、塑料薄膜等。
二、塑料大棚
对蔬菜育苗及早熟栽培，解决周年供应，扩大 栽培面积，提高产量等方面都有很大作用 结论： ★ 对热量需求突出的秋播作物，应考虑NS行向 ★对光照要求较高的春播作物，采取EW行向均能获 得较好的透光条件。
形成有限水域岸边的小气候。
有限水域对其岸边的影响与水域的面积、深浅、 距水域的远近及盛行的风向有关。面积越大、水越深 影响越大，对下风方向的岸边影响最大。
第三节农田小气候
一、农田中太阳辐射和光能的分布
1、农田中的太阳辐射 ★ 到达农田植被表面的太阳辐射被植被吸收、散 射、反射。表8－3绿叶对不同波段的平均反射率、
第一节
小气候与农田小气候
一、 小气候的概念 一、小气候的概念
在相同的大气候背景下，局部地区由于其下垫
面性质的不同,在小范围内形成一种与大气候不同
特点的独特的气候状况,通称小气候。
二、 小气候的特点
1.范围较小 它的垂直尺度大致包括整个贴地气 层 (2m以下), 水平尺度从几毫米到几十千米或稍 大一些。 2.差别大 因尺度很小 , 局地差异不易被大规 模空气运动所混和, 故在垂直方向或水平方向上的 气象要素差异很大。 3.稳定性强 小气候的规律具有相对的稳定性。 但不同季节和天气类型略有差异。
（二）谷地小气候
在山区，不同的坡地具有小气候差异外，洼地和谷地 与山顶的小气候也有明显的差异。周围山地对谷地的遮蔽
作用，使谷地的日照时数比平地的少，辐射能也少。同时
（一）坡地小气候： 1、坡地对日照的影响：
由于地形相互的遮蔽，不同坡地的可照时数差异很大。 对于南坡，冬半年太阳出没的方位偏南，南坡的可 照时数与水平面相当，夏半年由于太阳出没的方位偏 北，南坡的可照时数比水平面的少，且随坡度(α)的 增大而减少。当坡度大于纬度(φ)时，则随赤纬(δ)
的增加而减小，
透射率和吸收率
2、农田中光能的分布 ★农田中的光分布主要决定于作物种类、群体结构、 发育期、栽培方式等因子，同时与太阳高度角有关
比尔－朗伯（Beer-Lambert)指数定律：
Izபைடு நூலகம்= I0 * e-KF
Iz 为作物层中高度为Z处的光照度； I0为株顶的自然光照 度；F为叶面积指数；K为叶层的消光系数
★图8－4小麦群体中不同时间光合有效辐射的 垂直分布
第六节农田小气候的改良
一、种植措施
1、种植行向：
夏半年，随纬度增高，日照时间也愈长，沿东西行向株 间的照射时间比沿南北行向株间要长，东西行向株间透光率除 中午外均比南北行向高，东西向株间气温＞南北行向。冬半
年的情况正好相反。
结论：★ 对热量需求突出的秋播作物，应考虑NS行向 ★对光照要求较高的春播作物，采取EW行向均能获 得较好的透光条件。
臵随季节、天气和土壤状况不同而略有变化，一般是西南
坡温度最高。这是因为受天气条件和土壤湿度的影响，上 午的太阳辐射能量主要用于地面凝结物和土壤的蒸发，午 后的能量则主要用于土壤热通量和感热通量。
各坡地上的气温变化趋势与地温一致，但各坡地
气温的差异比地温缓和。且随着离坡地高度的增加，
由于乱流混合作用的加强及天气的影响，坡地对气温 的影响逐渐减小。在阴雨天气条件下无影响。
第八章 小气候
第一节 小气候
第二节 第三节
小气候的概念及特点 各种小气候
小气候是指在相同的大气候特点的背景下，因下 垫面的影响使近地层和土壤上层的小范围内具有 一些独特的天气现象和气候特征的现象。受地面 性质、地形、土壤状况、地面覆盖状况及植被发 育状况的影响形成差异较大的小气候，如农田、 森林、地形、温室等等。由于人类的生产活动及 农作物生长在近地层和土壤的上层，直接受小气 候的影响，因此人类可以通过改变下垫面的性质， 在一定范围内控制小气候的变化，使其朝向人类 的意愿变化，以便影响作物的产量和品质。例如： 城市中合理植树种花，绿化庭院，改善城市下垫 面状况，可以使城市居民住宅区或工厂区的小气 候条件得到改善，减少空气污染。
★ 镇压与耕翻的效应相反，使土表紧实，反射率增大， 空隙度减小，毛细管作用加强，使上层土壤的热容量和 导热率明显增加，因此白天土壤表层为降温作用，深层 土壤为增温作用，夜间则相反。日较差减小。
★
不同的土壤在不同的天气条件下，镇压的效 应有差别。
第四节设施农业小气候
一、地膜覆盖
改变地表辐射和热量平衡，从而使土壤上层和贴地空气 层小气候发生变化
区域坡度大于26º 33´的北坡冬至日无光照。
东西坡上的可照时数都小于水平面上。不论冬半
年和夏半年都随坡度增大而减小，但随赤纬的增大而增
大，随赤纬的减小而减小。纬度越高，可照时数年变化
越大。
与水平面相比，坡度和坡向总是减小 日照时数。
2、坡地对辐射的影响：
由于坡地日照的差异很大，因此不同坡向的辐射
主要是地面，到作物生长旺盛期活动面则主要是
作物茎叶最密集的面，称为外活动面，此时地面
称为内活动面。
（二）小气候形成的理论基础
小气候的形成主要决定于活动面对太阳辐射的吸收、 近地层的乱流交换和土壤热交换。形成小气候差异的因素
有测点的坡向、坡度、下垫面的特征、地平的遮蔽程度、
天气条件等。
1、活动面的辐射平衡：
二、水域小气候
水域是指湖泊、水库及大的江河等，研究这些小范围 水域及其邻近地区的气候特征并应用其为国民经济服务的 气候学分支称为水域小气候。小水域和海洋一样有水的热
力特性，只不过其影响范围小，远远不及海洋。
水域小气候与陆地其它小气候的差异，主要是因为水体 的热力性质与陆地的差异较大。受水体的影响，在水体的
★水面上蒸发旺盛，空气湿度大，但由于水温升温缓
慢，水域上方空气稳定，年降水量和云量都减少，雷雨云 都沿水域周围移动，强雷暴(如冰雹等)过程越过水域时， 强度也减弱，待越过水域一定距离后又逐渐加强。
★水域表面平滑，空气流动时摩擦力小，因
此，水域上风速一般比陆地大 水域的小气候特征，可通过水域和陆地之间的局 地环流，进行热量、水汽的交换，影响周围邻近区域，
三、小气候形成的理论基础
小气候的形成，主要决定于下垫面的热量平衡、 水分平衡、近地层的乱流交换。 （一）活动面（作用面）和活动层（作用层）
活动面又称为作用面，是指能借助于辐射作用吸 收或放出热量，调节邻近气层和土层温度湿度等要 素变化的物质表面。如地面、水面、植物表面等等。
在农田中，进行热量交换的作用面不只是地 表面，而是由地面到作物表面的整个层，把这个 层称为作用层或活动层。在作物幼苗期，活动面
辐射平衡是气候形成的重要因素，也是热量平衡的基础。
★影响辐射平衡的因素：纬度、地形、下垫面的性质 ★辐射平衡是的时空分布：以农田活动层为例，图8－1
表8－1、图8－2
2、活动面的热量平衡：
对于不同的下垫面，其热量平衡方程的形式是相 同的，既有乱流热通量、蒸发耗热、土壤热通量，但在 农田和森林里，各分量的大小与裸地差异很大。如水稻
的位臵不同而不同）。
夏半年偏南坡地上的辐射总量，在低纬度地区（如
20º N以南的海南岛）比水平面的少，并随坡度的增大迅速 减少；中高纬度(如40º N以北)地区则比水平面的多，在一 定限度内随坡度的增大而增多。偏北坡地的辐射总量与南 坡相反。南北坡的差别在夏季较小。 冬半年偏南坡地上的辐射总量，都比水平面的多，且 在一定坡度以下，纬度越高，坡度越大，增加越多。偏
三、日光温室
温室布局与大气候：
美国：60%集中在南部的加州，佛罗里达等地 日本：主要集中在35°N以南地区 荷兰：最大的温室群在南部冬季较暖地区。 我国冬季温度低于世界同纬，如北京低10°C，小于-5°C的
(主要是直接辐射)分布也相差很大。南坡和北坡坡度 的大小，对辐射总量的影响最大，东坡和西坡的影响 最小。在中纬度地区，南坡的坡度增加1º ，相当于水 平面的纬度向南移1º ，北坡则相当于纬度北移1º 。即 坡度为α的南坡上的可能辐射总量与比其纬度偏低α 度的水平面的辐射总量接近（冬季和夏季因太阳出没
2、种植密度：
生育初期，影响不大，随着植株的长大，密度增加＞ 郁闭程度随之增加＞光强减小。 对温度的影响：白天明显，密度增加＞温度降低，＞农田 消耗水分量增多，土壤湿度降低，空气湿度上升。
密度过大还使农田中植被对气流的阻力增加，阻碍农田内 外的空气交换。
二、灌溉措施
1、灌溉影响农田的辐射和热量平衡 ：
由于地形的影响，与周围空气的热量和水分交换受到很大 的限制，与山顶差异较大。
白天，谷底和谷坡吸收辐射增温，但与周围空旷地段 的交换较慢，而坡顶与周围大气交换快，因此谷地的气
温比坡顶高；夜间辐射冷却，特别是晴朗的天气，由于
冷空气在谷底的堆积，造成谷底温度明显低于坡顶，出 现逆温现象，可使山坡上的作物不易遭受低温灾害。由 于谷地的热力差异，常常引起局地环流山谷风，在不同 季节风速的大小不同。
上方和内部形成独特的小气候。
水域气候的主要特征是: ★由于水面对太阳辐射的反射率小，透射率大，水面获
得的辐射能量比陆面多，而且通过传导和对流将热量贮存于 深层水体，起到“热汇”作用；冷却时，它又能通过水下的 湍流交换和水面辐射交换及蒸发将热量送回到邻近空气，起 到“热源”作用。因此，水域上方气温变化缓慢。
田的蒸发耗热多，沙漠中的乱流热交换则更明显。
表8－2棉花发育期热量平衡分量值
第二节 地形和水域小气候
一、地形小气候
地形的差异是引起小气候差异的主要原因之一。由于山 脉的走向、坡地的方位、坡度不同，导致各下垫面得到的 热量和水分不同，同时由于地形的阻挡作用使气流运动发 生变化，造成山坡和谷地及不同坡地温度、湿度、风等要 素分布状况的差异，进而直接影响植被的分布和发育状况。 我国地形东低西高，山地、高原和丘陵约占陆地面积的2/3， 盆地和平原约1/3，因此研究地形小气候，可以开发和充分 利用山地的气候资源。
地面复盖物：
不透明的：瓦片、草帽、泥瓦盆、蒲包、草席等。夜间覆盖 透明：纸罩、纸垅、玻璃窗、塑料薄膜等。
二、塑料大棚
对蔬菜育苗及早熟栽培，解决周年供应，扩大 栽培面积，提高产量等方面都有很大作用 结论： ★ 对热量需求突出的秋播作物，应考虑NS行向 ★对光照要求较高的春播作物，采取EW行向均能获 得较好的透光条件。
形成有限水域岸边的小气候。
有限水域对其岸边的影响与水域的面积、深浅、 距水域的远近及盛行的风向有关。面积越大、水越深 影响越大，对下风方向的岸边影响最大。
第三节农田小气候
一、农田中太阳辐射和光能的分布
1、农田中的太阳辐射 ★ 到达农田植被表面的太阳辐射被植被吸收、散 射、反射。表8－3绿叶对不同波段的平均反射率、
第一节
小气候与农田小气候
一、 小气候的概念 一、小气候的概念
在相同的大气候背景下，局部地区由于其下垫
面性质的不同,在小范围内形成一种与大气候不同
特点的独特的气候状况,通称小气候。
二、 小气候的特点
1.范围较小 它的垂直尺度大致包括整个贴地气 层 (2m以下), 水平尺度从几毫米到几十千米或稍 大一些。 2.差别大 因尺度很小 , 局地差异不易被大规 模空气运动所混和, 故在垂直方向或水平方向上的 气象要素差异很大。 3.稳定性强 小气候的规律具有相对的稳定性。 但不同季节和天气类型略有差异。