《农业气象学》绪论

中的许多化学过程，对有机物质的燃烧、腐败和分解
起着极其重要的作用
1.1.1.3 臭氧（O3）
形成：1、高层大气中的臭氧主要是在太阳紫外辐射作用下通 过光化学作用由氧分子分解为氧原子后再和另外的氧分子 结合而形成。
2、低层大气中的臭氧主要通过有机物氧化和雷暴闪电 作用形成
含量：臭氧在大气中按容积计算平均不到万分之一，随时间 和空间变化很大，在近地面层向上逐渐增加，在5～10km以 上含量增加特别显著，到20～25km气层达最大值，形成臭 氧层。在水平方向上一般是由赤道向两极增加。最大值出 现在春季，最小值出现在夏季
1.3 大气污染
由于人类活动或自然过程，使局部、甚至 全球范围的大气成分发生对生物界有害的 变化称为大气污染。
大气中的污染物质主要集中在3km以下的低 层大气中。一般来讲，城市多，农村少； 陆地多，海洋少；冬季多，夏季少；清晨 和夜间多，午后少
• 1.3.1、污染源 • 大气污染物质有两大来源： • 1、自然过程形成，如火山爆发、风吹扬沙和沙尘
1.1.1.1 氮（N2） 氮气是大气中含量最多的成分，约占大气容积的78%。它 是地球上有机体的基本组成部分，也是合成氮肥的基本原 料，它大部分以蛋白质的形式存在于有机体中。
1.1.1.2 氧（O2） 氧是大气中次多的成分，约占大气容积的21%。它是人类 和动植物维持生命活动的极为重要的气体，积极参加大气
农业气象学
绪论
第一章 大气 第二章 辐射 第三章 温度 第四章 水分 第五章 气压与空气运动 第六章 天气 第七章 灾害性天气与农业气象灾害 气候资料的统计和整理
第一 节 气象学与农业气象学
一、气象学的意义和任务 二、农业气象
一、气象学的意义和任务
大气圈（又称为地球大气）是由环绕地球外围的整个空气层组成.一 种是根据大气中物理现象极光出现的最大高度，作为大气的物理上界， 高度为1,000～1,200km。另一种是以大气密度接近星际气体密度的高 度作为大气上界的标准，按人造卫星探测资料，大气上界约在2,000～ 3,000km高度处
(1)、化石燃料的燃烧、有机物质的燃烧、火山爆发 (2)、海洋、土壤中有机物和碳酸盐的分解
变化： 1、随高度：大都集中在20km以下的气层中，在20km以上，二氧化碳
含量显著减少。
2、随时间：白天、晴天、夏季比黑夜、阴天、冬季为小。 3、随空间：一般城市含量较多，可超过0.05%，农村较少，一般低于
• 对流层分层：
• 按气流和天气现象特点，可把对流层细分为下层、 中层、上层和对流层顶等：
• A下层 ：1 – 2KM 50 －100M近地面层
2M以下称为贴地气层
• B 中层：2 – 6KM 对流活动 最剧烈的层次、云雨多发生在该层次
• C 上层：6 – 对流层最上端
• D对流层顶： 对流层以上1 －2KM厚的层次
0.02%
1.1.2 水汽
A 来源：江、河、湖、海、潮湿陆面的水分蒸发以及植物表面的蒸 腾。
B 浓度：沙漠干燥地区的值不足0.01%到热带雨林地区的4%左右， 平均说来，在大气中的含量不到0.5%
C 位置：水汽主要集中低层大气层中，1.5～2.0km高度上的水汽只 有地面的1/2，在5km高度上只有1/10，在8～10km以上水汽含量 就更少了。
• 1.2.5散逸层
• 在热成层以上的大气层称为散逸层，它是地球大 气的最高层，这一层中的大气物质具有向星际空 间散逸的特性，是大气圈与星际空间的过渡地带。 此层内空气受地球引力作用很小，运动较快的空 气分子，常可挣脱地球重力场的作用而扩散到太 空中去，但同时也有宇宙空间的气体分子闯入大 气，两者在某一高度上达到动态平衡
D 作用：
a 在天气气候变化中扮演了重要角色。水汽的相变会引起云、雾、 雨、雪等一系列的天气现象产生，并伴随有热能释放和吸收过程。 输送和交换物质和能量，形成了各种各样的天气和气候。
B 水汽还能强烈吸收地面辐射并放出长波辐射，影响大气和地面的 温度状况。
C 参与温室效应。
1.1.3气溶胶粒子
大气中沉降速率极小、尺度在10-4μm到100μm之间 的固态和液态微粒，称为气溶胶粒子。
（三）、研究方法
原则：平行观测。即在进行各项气象要素观察的同时，
也进行农作物生长、发育状况，农业气象灾害的观察 及田间管理工作的记载等
研究方法：1、分期播种法 2、地理播种法 3、地理分期播种法 4、田间或人工控制条件的对比
分析。地理移置或小气候栽培，人工气候室（箱）5、 气候分析法 其它：卫星遥感技术，数理统计（聚类分析，线性规 划，模糊数学等）
• 作用：
• 1、可以吸收掉过多的太阳紫外辐射，不致太多的 紫外线到达地面对生物构成伤害，又能透过少许 的紫外线杀灭地面对动植物有害的一些病菌。
• 2、对高层大气有明显的增温作用，使20~50km高
度附近形成一暖区。
• 3、强氧化剂吸湿性弱的气体氧化成吸湿性强的
气体
1.1.1.4 二氧化碳（CO2） 含量：四五十年代：0.032%，八十年代：0.045%。 来源
二 、大气垂直 分层
1、分层依据： 气温的垂直分布
• 1.2.1对流层
• 对流层是地球大气的最低层，其底部直接与地面接 触，受地面影响最大，而上界为对流层顶。其厚度
随纬度、季节而有变化。一般低纬度地区平均 厚度为17～18km，中纬度地区平均为10～ 12km，高纬度地区平均为8～9km。夏季厚度大
暴、雷击森林失火等；
• 2、人为过程造成，如工业和交通上煤炭、石油、 天然气的使用，农业上化肥、农药的喷施，生活 上制冷采暖的排放与泄漏等。这些过程都或多或 少地增加了大气中有害气体的浓度。据统计，目 前世界每年排入大气的有害气体成分约6～7×108 吨。
1.3.2、污染物
• 1.2.3 中间层
• 自平流层顶到85km高度的气层为中间层。 这层的特点是气温随高度增高而迅速下降， 其顶部气温可降至-83℃以下，原因是该层 无O3，而N2和O2等气体所能直接吸收的太 阳辐射，大部分被上层吸收而达不到该层。 该层有强烈的铅直运动，故又称"高空对流 层
• 1.2.4 热成层
（二）、气象学分支
（1） 普通气象学 （2） 大气探测与遥感
学 （3） 大气物理学 （4） 大气化学 （5） 天气与天气预报
学 （6） 气候与气候变化
学
（7） 动力气象学 （8） 边界层气象学 （9） 大气环流学 （10）应用气象学 （11）灾害气象学
普通气象学:
研究气象学的基本理论和一般问题；介 绍有关大气状态、运动变化的基本知识 基本理论及处理方法
大气中的气溶胶粒子小于于10um的称飘尘，大于10um 的称降尘，小于100um的称总悬浮颗粒（TSP)。
A 固体质粒可分为有机和无机两类
A1 有机质的数量较少，大多为植物花粉、微生物和细菌等； A2 无机质的数量较多，主要来源：岩石或土壤风化后的尘粒，
地面燃烧升起的烟粒，海洋中浪花飞溅的盐粒，流星飞逝后 留下的灰烬火山爆发时喷射出的火山尘埃等。
变率、频率等。
应用气象学:
包括：农业气象、林业气象、水文气象、 海洋气象、病虫气象、森林气象学、医 疗气象、局地气候与小气候、应用气候 等。
（三）、任务：
（1）观测和研究各种各样的大气现象、大气层 与下垫面之间的相互作用及人类活动所产生的 气象效应；
（2）系统地、科学地解释这些现象、作用和效 应，阐明它们的发生和演变规律；
相关的气象要素。 辐射 温度 湿度 蒸发 降水 风 等。
（一）、对象
1、研究与农业ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ产有关、对农业生产有意义 的气象条件的发生、变化和分布规律。
2、研究受气象条件影响和制约的有关生产对 象的问题及解决途径
（二）、任务：
为农林牧渔生产、储运、加工中的气象问 题寻求最佳解决方案
1 农业气象学基本方法和基本理论的研究 2 农业气象情报和预报。 3 农业气候资源的开发利用和保护 4 农业小气候的利用和调节 5 农业气象灾害规律的研究及灾害预防 6 农业气象监测
• 特点 ：该层温度随高度基本不变
• 1.2.2 平流层 • 从对流层顶到55km高度。对流层和平流层集中了大
约99%的大气质量。
• 特点： （1）气温在25km以上，随高度增加而显著升高， 到55km高度上可达-3℃，平流层顶气温一般为3℃～-17℃。这与臭氧层有关； （2）该层空气以水平运动为主，无明显的垂直运 动； （3）水汽和尘埃含量极少，晴朗少云，大气透明 度好，气流比较平稳，适宜于飞机航行
• 天气：在一定时间、一地区内各种气象要素的一定的 结合所决定的大气状态。
• 温度:18-25 、 风 风向 东南 风速 2-3级 、 晴天
• 特点 1、时间短 2、不稳定 3、变化快 • 天气学：研究天气过程的发生、发展变化规律，并 用
这些规律来预报未来天气变化。
• 气候：某地区多年来综合的天气特征。 • 特点 时间长、稳定、变化慢 • 气候学：研究气候形成、变化规律及分布的科学。 • 气候要素：气象要素多年的平均值、极端值、
第1章 大气
1、1大气的组成 1、2大气的垂直结构
思考题 推荐参考文献
一 、大气组成
（一）组成 大气是由三个部分组成的: 干洁大气（即干空气） 水汽 悬浮在大气中的固液态杂质等。
1.1.1干洁大气 干洁大气：除去水汽、悬浮在大气中的固、液体质粒 以外的整个混合气体。 主要成分：氮、氧和氩，约占大气总容积的99.95%。 其他气体：如二氧化碳、氖、氦、氟、氢和臭氧等的 总含量约为0.05%。 干洁大气的主要成分和含量在100-120KM以下比例基 本保持不变。分子量约为29 在自然条件下，干空气是永久气体
气象：地球大气中发生的各种物理过程和现象。
气象要素 表示大气的物理过程、物理现象及大气状态的各种物理量 统称为气象要素。例：温度、 湿度、 风 、蒸发、 降水 、 云、日 照 辐射等。
（一）、概念 气象学：研究大气中物理过程和物理现象的形成原因， 时、空分布和变化规律的科学 研究内容： 1、研究大气的一般特性（组成、结构、运动变化） 2、大气中物理过程和物理现象的能量来源和特征 3、大气现象和过程的本质，从而达到预测和控制天气、 气候的目的
（3）根据所认识的规律分析、诊断和预测过去、 现在和未来的天气、气候，为国民经济和人们 的日常生活服务；
（4）从理论和实践上探索和模拟人为天气过程、 人为气候环境，为人工影响天气、气候提供科 学依据
二、 农业气象
概念 研究农业生产中所有气象问题及解决
途径的科学。 农业气象要素 ：气象要素中和农业生产密切
2）气溶胶粒子作用
它的存在对大气中的物理过程和物理现象的 产生有着极大的作用： ① 吸收太阳辐射，使空气温度增高，但也削弱 了到达地面的太阳辐射； ② 缓冲地面辐射冷却，部分补偿地面因长波有 效辐射而失去的热量； ③ 降低大气透明度，影响大气能见度； ④ 充当水汽凝结核，对云、雾及降水的形成有 重要意义。
于冬季。对流层与人类的生活和生产关系最为密切， 因此是气象学研究的主要对象。
• 对流层的主要特点有：
（1）对流层厚不及大气层的1%，但集中了
80%以上的大气质量和几乎所有的水汽，天 气变化天气现最复杂。
（2）温度随高度升高而降低。
（3）对流层空气具有强烈的垂直运动和不
规则的乱流运动。
（4）气象要素水平分布不均匀
• 又称热层或暖层。范围从中间层顶向上伸展到 800km高度。在这一层内，温度随高度上升而迅速 增高。据人造卫星观测，在300km高度上，气温可 达1,000K以上1,500km处可达1,200K，其顶部温度 可达2,000K。该层空气密度很小，空气质点在太 阳紫外辐射和宇宙高能粒子作用下，产生电离现 象。在这一层，空气多被离解成离子，故又称电 离层，它具有很强的反射无线电波的能力，对无 线电通讯具有重要的作用。
极光（Polar light，aurora）是由于太阳带电粒子（太阳风）进入地球 磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。 在南极称为南极光，在北极称为北极光
地球大气总不断进行着各种各样的物理过程（增热和冷却、蒸发和凝 结）。伴随着大气的物理过程大气中每时每刻都在发生着风、云、雨、 雪、雷电、旱涝、寒暑等等各种各样的物理现象.