华中农业大学农业气象学复习要点

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>CO2

2、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。由于对流层和地面相接触，受地表影响最大，导致对流层

中温度、湿度、二氧化碳等的水平极不均匀

④在对流层和平流层中间的对流层顶空气平稳，适合喷气式飞机的飞行。

第二章辐射

第一部分

1、辐射：辐射是以电磁波形式传递能量的一种方式。自然界中的一切温度高于绝对零

度的物体，就会不停地以电磁波形式向外传递能量，这种传递能量的方式称为辐射。以辐射方式传递的能量成为辐射能，简称辐射。

辐射的单位焦耳（J）

2、黑体与灰体：自然界中，所有物体在放出辐射的同时必然会接收到其他物体投射过

来的辐射。物体吸收的辐射与投射到物体上的辐射的比称为吸收率。吸收率等于1的物体称为黑体。如果物体的吸收率是小于1的常数，并不随波长而变化，这种物体成为灰体。

3、辐射的基本定律

基尔霍夫定律：在一定温度T下，物体对某波长λ的吸收率a等于该物体在同温度下对该波长的发射率b。即对不同物体，吸收能力强的，辐射能力也强

4、普朗克定律的意义

温度高的物体，发出的辐射比温度低的物体发出的辐射大，波长范围比温度低的物体广，辐射总量比温度低的物体要多，发射辐射的波长峰值随温度降低而增大。

5、斯蒂芬-玻尔兹曼定律

在温度T下黑体的总辐射为E=σT^4 σ=5.67*10^-8W/(m^2*K^4)

对于非黑体或者灰体，E=εσT^4

6、维恩公式

黑体辐射极大值对应的波长λ=2897/T λ单位μm

7、太阳常数和太阳辐射光谱：

当日地距离为平均值，垂直于太阳光线，每秒每平方米的面积上，获得的太阳辐射能量称为太阳常数，用Rsc表示，单位为W/m^2。

太阳辐射中辐射能按波长的分布，成为太阳辐射光谱。

8、太阳辐射在大气中的减弱

由于大气对太阳辐射有一定的吸收、散射和反射作用，通过大气层后，太阳总辐射有明显的减弱。①大气中的某些成分具有选择吸收一定波长辐射能的特性，如水汽、二氧化碳、氧气、臭氧及尘埃等固体杂质等。②太阳辐射进入大气时遇到空气分子、雨粒尘

埃等固体杂质等，都会产生散射现象，散射并不吸收辐射，而是改变了辐射的方向，使得原来方向上的辐射减弱。

9、分子散射规律（为什么天空和海洋的颜色为蓝色、太阳接近地平线时发出的光呈红色？）

由雷利散射定律可知，散射率与波长的四次方成反比，所以短波越短，散射的就越多，所以在七种颜色的可见光中，蓝紫光波长最短，红橙光波长最长，因此，在晴朗的天气，天空呈蓝色，在早上或晚上，太阳高度角小，太阳光在大气中路径最长，蓝紫光等短波长的光被散射掉，红橙光等波长较长的光被散射的少，因此看到的太阳光呈红色，当空气浑浊的时候，大气的散射是粗粒散射，散射率与波长无关，因此散射光由其中颜色混合二层，天空呈乳白色。

10、粗粒散射定律

※※第二部分

1.到达地面太阳辐射组成部分：一是太阳以平行光照射在地面上的直接辐射，用Rsb

表示；二是太阳辐射经过散射后到达地面的，称为散射辐射，用Rsd表示；Rs为总辐射，Rs=Rsb+Rsd

2.太阳高度角定义：太阳的平行光线于水平面的夹角称为太阳高度角。

太阳高度角的计算：sinh=sinφsinδ+cosφcosδcos15*(t-12) fai是地区的纬度，deta是时间对应太阳的纬度，t是该地区的小时如12时，15*(t-12)是时角

3.大气质量数：m=1/sinh

4.大气透明度：a=Rs/Rsc 到达地面的太阳辐射与大气上界的太阳辐射的比值

5.散射辐射的计算：Rsd=0.5Rsc*(1-a^m)sinh

6.总辐射的计算：Rs=Rsb+Rsd=0.5Rsc(1+a^m)sinh