农业气象学第三章
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《气象学》课程笔记第一章绪论一、农业气象学的基本概念1. 定义:农业气象学是研究农业与大气环境相互关系的一门学科,它涉及到气象学、农业科学、生态学和环境科学等多个领域。
农业气象学的核心任务是研究大气环境对农业生产、农产品品质及农业生态环境的影响,以及农业生产活动对大气环境的反馈作用。
2. 研究内容:(1)农业气象条件对作物生长发育、产量和品质的影响:研究温度、降水、光照、风等气象因素对作物生长周期的影响,以及如何通过调控这些因素来优化农业生产。
(2)农业气象灾害的成因、规律及防御措施:分析干旱、洪涝、霜冻、高温热浪等气象灾害的成因,探讨其发生规律,并提出相应的防御和减灾措施。
(3)农业生态环境的气象问题:研究农业活动对气候变化的贡献,以及气候变化对农业生态环境的影响。
(4)农业气候资源分析与农业气候区划:评估不同地区的农业气候资源,进行农业气候区划,为农业生产布局提供依据。
(5)农业小气候及其调控技术:研究农田小气候的形成机制,探讨如何通过农业技术措施改善农田小气候,促进作物生长。
二、农业气象学的研究方法1. 观察法:- 实地观测:通过气象站、农田试验站等设施,对农业气象要素进行长期观测。
- 调查研究:对农业生产过程中的气象问题进行调查研究,收集一手资料。
2. 实验法:- 田间试验:在自然条件下,通过设置不同的处理,研究农业气象因素对作物的影响。
- 人工气候室试验:在人工控制的环境下,模拟不同的气象条件,研究作物生长响应。
3. 数值模拟法:- 气象模型:利用气象模型模拟大气环流,预测天气变化。
- 农业模型:结合作物生长模型和气象模型,预测作物产量和品质。
4. 统计分析法:- 相关分析:分析农业气象数据之间的相关性,找出影响作物生长的关键因素。
- 回归分析:建立农业气象要素与作物产量、品质之间的数学模型。
5. 遥感与GIS技术:- 遥感监测:利用遥感图像监测农业气象灾害、作物长势等。
- GIS分析:通过地理信息系统分析农业气象资源的空间分布及变化规律。
农业气象学主要知识点绪论1.气象要素:表明大气物理状态,物理现象的各项要素。
主要有:气温,气压,风,湿度,云,降水以及各种天气现象。
2.平行观测:同时观测气象要素和农作物生长发育状况的研究方法。
第一章大气1.大气的主要组成成分大气是由各种气体混合组成的,按其成分可分为干洁空气,水汽和气溶胶粒子3类。
气溶胶是指大气中处于悬浮状的花粉和孢子,盐粒,火山和宇宙尘埃等固体小颗粒及小水滴冰晶等。
2.对流层的主要特点对流层是靠近地表的大气最底层,夏季厚,冬季薄。
厚度占大气层厚度的1%,质量占大气质量的3∕4,是水汽的主要聚集区域。
①气温随高度增加而降低。
气温直减率:每上升100米,气温约平均下降0.65℃。
②空气具有强烈的对流运动。
受热多,气流上升,降水多;受热少,气流下沉,降水少。
③气象要素水平分布不均匀。
受纬度,海陆,地形因素影响。
3.大气CO2浓度变化对作物的影响①环境中的CO2浓度升高将使光合速率加快,积累更多的光合产物。
②CO2浓度升高,减小气孔导度,降低植物蒸腾作用,提高水分利用率。
③CO2浓度升高,C3植物增产百分率高于C4植物。
④植物长期生长在高CO2浓度下,有利于减轻其它环境因子对植物的胁迫作用。
⑤CO2浓度升高,植物体内类胡萝卜素含量提高,能为叶绿素提供保护。
⑥高CO2浓度条件下,植物体内C素含量增加,使C/N比升高,影响作物品质。
⑦CO2浓度升高引起气温升高,导致虫害加剧,影响作物品质。
第二章辐射1.辐射概念:物质以电磁波的形式向外发射能量,这种放射方式成为辐射。
高于绝对零度的物质都能向外放出辐射。
四个特点:①辐射要有温度。
②辐射是一种物质运动。
③辐射具有热效应。
④辐射具有波粒二象性。
2.太阳高度角概念:是太阳光线与地球表面切线所成的夹角。
在0~90度之间变化。
太阳高度角越小,等量的太阳辐射能光束所分散的面积越大,地表单位面积所获得的太阳辐射能就越少。
计算方法:sin h=sinφsinδ+cosφcosδcosωh:太阳高度角;φ:观测点纬度;δ:观测时太阳直射点所在的纬度;δ的绝对值=23.5°sinN; N表示观测日期离春分或秋分中较短的日数。
农业气象学原理第一章绪论1生物有机体的生长发育和产量形成生物体的全部生命过程,既存在它内部生命活动的矛盾,又存在它与外界自然环境的矛盾,这些矛盾构成一个辩证的统一整体,生物体的生命活动就是这些矛盾作用下的结果。
生物有机体发展的内因充满着各种矛盾,同化和异化则是基本矛盾,贯穿于生命活动的始终。
生物有机体生长发育的外因也是一个复杂的外部矛盾的总体,既有不同的外界自然因子如土壤、气候、地形地势等与生物有机体的矛盾,又有外界人为因素如农业措施,社会经济条件条件等与其生育的矛盾,外部矛盾是生物体发展的条件,它和内部矛盾一起,影响生物体发展的进程,参与决定生物体发展的性质和方向。
2、农业生产与气象条件在影响农业生产的外界自然环境的诸因子中,气象因子是十分重要的,它是动植物生活所必需的基本因子。
农业生产的一个特点是地域性和季节性都很强,发展农业生产,必须“因时因地制宜”,所谓时,实际是指气象条件,说明气象条件对农业生产的重要意义。
我国农业生产的优良传统之一,就是推行精耕细作技术体系,这也是我国农业生产一个显著特点。
3、农业气象学的定义农业气象学是研究农业生产与气象条件的相互关系及其规律的科学,它是根据农业生产的需要,运用农学和气象科学技术来不断揭示和解决农业生产中的农业气象问题,以谋求合理利用气候资源战胜不利气象因素,促使农业发展的实用性学科。
农业气象学的研究对象不能单指生物体及其生产过程,也不能单指生物体所处的气象环境,而是生物体与气象条件两者相互作用的规律及其影响,一方面研究农业生产对气象条件的要求和反应,气象条件对农业生产的影响;同时,另一方面也研究农业生产对气象条件的影响。
4、农业气象学的主要内容大体可归纳为以下几个方面(一)农业气象基本方法与理论的研究(二)农业小气候研究(三)农业气象灾害规律及防御措施的研究(四)农业气候资源分析及其开发利用研究(五)农业气象情报、预报方法研究与服务(六)因地制宜开展专业气象研究和服务第二章太阳辐射与农业生产1、光是生物体生命活动的能量源泉到达地球上的太阳辐射就其最主要的作用而言是产生光合效应、热效应和光的形态效应。
农业气象学课程简介●课程性质●教学内容和学时分配●考核形式●基本要求及目标●教材及参考书课程性质●是应用气象学的重要组成部分;●是应用气象学专业的主干课程;●是植物营养学科的专业基础课程。
教学内容和学时分配第一章绪论 2 学时第二章太阳辐射与农业生产12 学时第三章热量条件与农业生产12 学时第四章水分条件与农业生产14 学时第五章二氧化碳、风与农业生产 6 学时第六章农业气象模式简介 6 学时总学时:52 学时上课:46 学时实习:6 学时基本要求及目标●掌握农业气象学的基本概念与基本理论;●掌握农业气象学分析、研究的基本方法;●提高分析问题、解决问题的能力。
第一章绪论主要内容§1 农业生产与气象条件§2 农业气象学的定义及其主要内容§3 农业气象学的诞生与发展本章重点●农业与气象的关系●农业气象学的定义●农业气象学的主要内容§1 农业生产与气象条件●影响农业生产的外界自然条件●气象条件对农业生产影响的主要方面●农业生产中应该重视的几个气象问题●“土壤—植物—大气”系统(SPAS)一、影响农业生产的外界自然条件主要包括:土壤:土壤性质(沙、壤、粘)、PH值土壤肥力—有机质、氮、磷、钾气候:光、热、水、气地形地势:海拔、坡度坡向、小地形、水体二、气象条件对农业生产影响的主要方面1、气象条件作为自然资源,直接或间接地为农业生物的生长发育及其产量形成提供必需的能量与物质。
2、农业生物的生命过程既然是在外界自然环境中完成,就不可避免地会受到有利和不利气象条件的影响。
即使今后农业生产技术达到了极高水平,人们还是要根据以至于控制气象条件来安排农业生产。
3、气象条件还会通过其它外界环境条件如土壤、水文和地面覆盖物的作用来影响农业生产。
4、在气象条件中,光、热、水、气诸因子既不能互相代替,又互相制约,综合地影响着农业生产,其不同的组合对农业生产会有不同的影响。
不利的组合将导致减产,有利的组合必使农业增产,而最优的组合才有可能使农业生产高产、优质、高效。
绪论:气象学:专门研究大气中物理现象和物理过程的学科。
农业气象学:是研究农业生产中所有气象问题及其解决途径的一门科学。
第一章:大气的组成:干洁空气+ 水汽+ 固体杂质+ 液体微粒= 大气干洁空气:除掉水汽、固体杂质和液体微粒的混合空气。
水汽:其来源于下垫面,因而越靠近地面水汽含量越多。
固杂:尘埃、尘土、污染粒子等。
液微:主要以云、雾的形式存在于空气中。
包括过冷却水滴、冰晶、云滴,对流层:为云、雾、雨、雪发生的主要层次,是气象学研究的重点层次,但不足大气厚度的1%,平均厚度为十几km。
三大特征:①气温随Z升高而降低,气温直减率γ= -dT/dz;②气象要素水平分布不均匀;③对流运动强。
气象要素:是指表示大气中物理现象的物理量。
如:气压、温度、湿度、风向、风力、云、能、天、降水、日照等。
温度:表示空气冷热程度的物理量。
气压:任一高度的气压就是在这个高度上单位面积所承受的大气柱重量:P=Mg/A=Mg。
大气静力学方程:条件是在铅直方向上大气无运动。
dP= -ρgdz湿度:表示空气潮湿程度或水汽含量多少的物理量。
水汽压e:大气中水汽所具有的压强。
单位同气压,mb、mmHg饱和水汽压E:在一定温度下,单位体积的空气所能容纳的最大水汽压强。
相对湿度f:f=e/E×100﹪,e与E要在同温下的比值才是f。
f反应了空气距离饱和的程度。
饱和差d:d=E – e 在温度相同时,E与e的差值。
d也反应了空气距离饱和的程度:露点温度Td:空气中水汽含量不变,气压一定时,降低温度,使空气饱和,达到饱和时的温度就叫Td。
第二章:辐射:自然界所有物体都以电磁波的形式时刻不停地向外放射能量,这种放射形式称为辐射,放射的能量称为辐射能,又称辐射。
黑体:能全部吸收所有波长的辐射的物体我们称之为黑体:辐射差额(R):在一定时段内,物体吸收的辐射能量与放出的辐射能量的差值。
R=收入-支出基尔霍夫定律:在一定温度下,任何物体对一定波长的放射能力与吸收率之比为一常数。
农业气象学习题绪论名词解释题:1农业气象学农业气象学:研究农业生产与气象条件相互作用及其规律的一门科学。
气象学2气象学:研究大气中各种现象成因和演变规律及如何利用这些规律为人类服务的科学。
3气象要素气象要素: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。
填空题:1农业气象学是研究与相互作用及其规律的一门科学。
农业生产、气象条件2农业气象学是研究农业生产与气象条件的及其规律的科学。
相互作用(相互关系)3农业气象学是科学与科学交叉、渗透形成的学科。
农业、气象单项选择题:1气象学是研究大气中所发生的物理过程和物理现象的科学,更概括地说研究大气的科学应称为()。
A、大气物理学B、地球物理学C、物理气象学D、大气科学2农业气象学研究所遵循的平行观测原则是()。
A、同时同地进行的农业观测B、同时同地进行的农业观测和气象观测C、同时同地进行的气象观测D、同时同地进行的农业气象要素和气象灾害观测多项选择题:1下列要素是农业气象要素的有()。
A、光照条件B、热量条件C、水分条件D、土壤肥力A、B、C2下列气象要素中,属于农业气象要素的有()。
A、温度B、空气湿度C、能见度D、降水量A、B、D问答题:1农业气象学的研究对象有哪些?答:农业气象学的研究对象包括:(1)农业生物和生产过程对农业气象条件的要求与反应;(2 分)(2)农业生产对象和农业技术措施对农业气象条件的反馈作用。
(3 分)2农业气象学的主要研究内容有哪些?答:(1)农业气象探测、农业气候资源的开发、利用与保护;(1 分)(2)农业小气候利用与调节;(1 分)(3)农业气象减灾与生态环境建设;(1 分)(4)农业气象信息服务;(1 分)(5)农业气象基础理论研究,应对气候变化的农业对策。
(1 分)填空题:农业气象研究过程中通常要进行农业生物或设施状况和环境气象要素二者的观测。
农业气象学复习要点第一章大气1、干洁大气:没有水蒸气以及其它悬浮物颗粒的大气成为干洁大气干洁大气的主要组成成分:N2>O2>Ar>CO22、O2和臭氧的作用①由于动植物需要呼吸以及通过氧化作用获取热量以维持生命,因此氧气是维持人类及其他生物生命的重要气体;有机物质的燃烧以及分解作用都需要氧气②臭氧层可以吸收太阳光中的长波紫外线。
(例如减少温度)3、CO2变化规律及其意义二氧化碳的含量随时间和地点不同会产生差异,一般夏季含量少,冬天多,白天少,夜间多,农村少,城市、工矿区多。
二氧化碳属于温室气体,能够强烈吸收和放射长波辐射,对空气和地面有增温效应。
4、大气的垂直结构从下到上依次为对流层、平流层、中间层、热层、散逸层。
对流层特征:①气温随高度增加而降低②空气具有强烈的对流运动③受地面影响大,气象要素水平分布不均。
平流层特征:①气温随高度增加而增加②空气以水平运动为主③水汽含量少,大多数时间天气晴朗。
中间层特征:①气温随高度增加而迅速降低②气流具有强烈的垂直运动热层特征:①气温随高度的增高而迅速增高②空气处于高电离状态思考题:1.大气中的二氧化碳浓度的日变化、年变化规律和原因。
答:①二氧化碳浓度的日变化规律:夜间二氧化碳的浓度高于白天二氧化碳的浓度,由于植物的光合作用白天吸收二氧化碳释放氧气,夜间由于呼吸作用吸收氧气释放二氧化碳,因此二氧化碳白天的浓度低于夜间的浓度。
②二氧化碳的年变化规律:在北半球,夏季气温高,日照强,空气含水量高,植物的光合作用最大,导致二氧化碳浓度低;冬季北半球气温低,日照弱,空气含水量低,外加植物落叶或枯萎,导致植物的光合效率达到最低,CO2浓度在一年中最高。
2.对流层的主要特点答:①温度随高度的增加而降低。
由于对流层和地面相接触,空气从地面吸收热量,温度随高度的增加而降低。
②空气具有强烈的对流运动。
由于地面的不均匀受热,产生了空气的垂直运动,高层和低层的空气能够相互交换,对成云致雨有重要作用③气象要素分布不均匀。
《农业气象学》课程笔记第一章:绪论一、农业气象学研究内容1. 农业气象学概念农业气象学是介于农业科学和气象学之间的边缘学科,它研究气象条件对农业生产的影响,以及农业生产活动对气候的反馈作用。
农业气象学的目标是理解和预测气象条件对作物生长、产量、品质以及农业生态环境的影响,为农业生产提供科学依据。
2. 研究内容详细阐述(1)农业气象条件对作物生长发育、产量和品质的影响- 研究不同气象因子(如温度、降水、光照、风等)对作物种子发芽、植株生长、开花、结果等各个生长发育阶段的影响。
- 分析气象条件对作物产量形成和品质特性的作用机制。
(2)农业气象条件对农业生态环境的影响- 研究气象条件对土壤水分、土壤温度、土壤肥力等土壤环境的影响。
- 探讨气象条件对农业生物多样性、农业病虫害发生与流行的影响。
(3)农业气象灾害的成因、规律及防御措施- 研究干旱、洪涝、霜冻、高温热浪、低温冷害等农业气象灾害的成因和发生规律。
- 提出农业气象灾害的预测、预警和防御措施。
(4)农业气候资源的分析与评价- 分析不同地区的农业气候资源分布特征,如光、热、水等。
- 评价农业气候资源的利用效率和潜力。
(5)农业气象预报与服务- 研究和开发针对农业生产的气象预报技术。
- 提供农业气象信息服务,指导农业生产。
二、农业气象模式发展举例1. 经典农业气象模式(1)瓦德-皮尔逊模型- 介绍模型的原理和主要参数。
- 分析模型在作物生长模拟中的应用。
(2)蒙德-弗洛斯特模型- 阐述模型的构建方法和适用范围。
- 讨论模型在作物产量预测中的作用。
2. 现代农业气象模式(1)作物生长模型- 介绍CERES、APSIM等模型的原理和结构。
- 分析模型在作物生长发育模拟中的应用实例。
(2)农业气象灾害评估模型- 介绍干旱、洪涝等灾害评估模型的方法和步骤。
- 讨论模型在灾害预警和损失评估中的应用。
三、农业气象学研究方法1. 观察法- 描述田间试验和观测的基本方法。
绪论单元测试1.大气科学的研究对象是覆盖整个地球的大气圈()A:错B:对答案:A2.天气是以气象要素值和天气现象表征的某一段时间内大气的平均状况()A:错B:对答案:A3.农业是对环境气象条件最为敏感和依赖性最强的产业,同时农业生产也对气象条件产生强烈影响()A:对B:错答案:A4.气象条件不但对农业生产过程有影响,对农产品的加工、运输、储藏等产后活动也有很大的影响()A:错B:对答案:B5.我国农业气象学的发展已经取得了巨大的进步和成就,以完全能满足当前生产需求。
()A:错B:对答案:A第一章测试1.对流层的温度随高度的升高而升高()A:错B:对答案:A2.二氧化碳属于温室气体,对农业生产十分不利()A:对B:错答案:B3.臭氧层可以减少紫外线对地球生物的伤害,所以应该不断提供臭氧浓度()A:错B:对答案:A4.酸雨、温室效应、臭氧层破坏都属于全球性的大气污染()A:对B:错答案:A5.短日照植物南种北引,将提前开花。
A:对B:错答案:B第二章测试1.当地面有效辐射增大时,夜间地面降温速度将变慢()A:对B:错答案:B2.太阳直接辐射、散射辐射和大气逆辐射之和称为总辐射。
()A:对B:错答案:B3.大气透明度与大气中的水汽、尘埃等有关,这些物质越多,大气透明度越差,透明系数越小。
()A:错B:对答案:B4.辐射是能量传播的方式之一,也是太阳能传输到地球的唯一途径()。
A:对B:错答案:A5.物体表面越粗糙度,反射率越减小()。
A:对B:错答案:A第三章测试1.土壤空隙度越大热容越小,温度变化越大()。
A:错B:对答案:B2.热导率大的土壤,当土壤表面得失热量时,向深层传递热量较多,因而土表日较差小()。
A:错B:对答案:B3.若土壤深度按算术级数增加,土壤温度的振幅也按几何级数增加()。
A:错B:对答案:A4.凸起地温度日较差比平地大,凹地土壤表面温度日较差小于平地。
()A:错B:对答案:A5.植物生命温度的范围高于生长温度,更高于发育温度。