搜索
第一章大气1、大气：由于地球引力的作用，地球的周围聚集着一层深厚的空气层，称为地球大气，简称大气。2、气象：大气现象的统称。其中除冷、热、燥、湿、流动等现象，由温度、湿度、风等要素直接表现外，还可归纳为凝结现象、光学现象、电学现象、声学现象等。3、气象学：研究大气中发生的各种物理现象和物理过程的学科。4、气象要素：用来定性或定量的描述大气物理现象和大气状态特征的物理量。5、主要气象要素：太阳辐射、土壤温度、空气温度、空气湿度、气压、风、云、降水等6、气温:通常指地面气象观测场内处于通风防辐射条件下的百叶箱离地面1.5m出的干球温度计读数。7、降水:是指从天空降落到地面的液态或固态水包括雨、雪、冰雹等(mm)。降水量表示降雨/雪的多少。8、降水量的划分:（雨量等级为24h的降水量mm）：日降水量≤0.1mm微雨0.1～9.9mm为小雨10.0～24.9mm中雨，25.0～49.9mm大雨50.0～99.9mm为暴雨，100.0～199.9mm为大暴雨，＞200mm特大暴雨；日降水量≤2.4mm小雪，2.5～5.0mm中雪，＞5mm大雪。9、风指空气的水平运动，是矢量（向量），有方向和速度。风向指风的来向，有16个方位的风，农业常用9个方位：东、南、西、北、东北、西北、东南、西南和静风10、农业气象要素：与农业生产密切相关的气象要素，包括：光、热、水、气11、天气：某一地区短时段内各种气象要素的综合反映。如：阴、晴、雨、雪、风等。12、天气学：研究天气及其演变规律，并预测预报未来天气变化的学科。13、气候：一个地方多年间发生的天气状况，包括最常见的一般的天气情况和特殊年份出现的极端天气情况，即：平均状态和极端状态。14、气候学：研究气候形成、分布和变化规律的学科。15、臭氧（O3)来源：臭氧是氧分子在太阳紫外线的作用下分解为氧原子，然后又与氧分子结合而成。含量很小，占大气的0.00006%。分布:臭氧在大气中的分布极不均匀，近地面空气层中臭氧含量很小，5km以上含量逐渐增多，40—50km形成明显臭氧层。作用:保护伞:臭氧吸收的中短波区紫外线，对地球生命有很大的危害作用；而不吸收的长波区紫外线对生物有益，具有杀菌、促进人体钙吸收、加快植物细胞壁和纤维素合成等作用。随着“臭氧空洞”的出现及其在面积、深度和延伸时间三维结构中的发展，地面紫外线增多，白内障、皮肤癌患者也增多。温室气体：臭氧吸收太阳紫外线使臭氧层大气增温，向大气、地球发射更多的长波辐射，对地球起保暖增温作用，并影响大气温度铅直结构分布。大气污染：人类活动或自然过程使排放到大气中的物质的数量、浓度及持续时间超过了大气环境的容量，直接或间接对人类生产生活产生不良影响。大气在垂直方向上分为5层：对流层、平流层、中间层、热成层和外层1、对流层：对流层是大气最底层，在低、中、高纬度地区平均厚度分别为17~18km、10~12km、8~9km。主要特点：1)气温随海拔高度的上升而降低：平均为-0.65℃/100m;2）空气具有强烈对流运动。3）气象要素水平分布不均匀。4)集中了整个大气质量的3/4和几乎全部的水汽。气温直减率:描述大气温度在垂直方向的变化，常采用垂直温度梯度概念，简称气温直减率，用γ表示，并规定：温度随高度的升高而降低为正值。γ=－ΔT/ΔZγ数值正负的意义：γ＞0，表示气温随高度升而降→递减层结→大气密度上大下小，下层空气上升，上层空气下沉，产生对流，属于不稳定层结，有利于污染物扩散；γ＜0，表示气温随高度的升高而升高→逆温层结→大气密度上小下大，属于稳定层结，不利于污染物扩散。阴天和早晨易产生逆温。γ=0表示气温随高度的升高基本不变，属于中性层结。多发生在风速较大的阴天或多云天。第二章辐射1、地球的自转和公转自转——地球围绕着地轴不停的自西向东运动。地球自转周期为24小时。公转——地球在自转的同时，还沿着一条椭圆形轨道自西向东绕太阳转动。公转周期为365天5时48分46秒近日点：地球距太阳最近的时候，1月3日远日点：地球距太阳最远的时候，7月4日2、昼夜和季节的形成1）昼夜的形成——地球在自转过程中，总有半个球面面向着太阳，有半个球面背着太阳，分别称为昼半球、夜半球，分别对应着白天和黑夜。昼夜半球的分界线称为晨昏线，晨昏线把各纬圈分为两段弧，处于白天的叫昼弧，处于黑夜的叫夜弧。地球自西向东自转，夜半球自西向东跨过晨昏线，变为白天，此时晨昏线又称晨线；昼半球自西向东跨过晨昏线，变为黑夜，晨昏线又称作昏线太阳高度角（h）：太阳光线与地平面的夹角，范围为[0,90]。正午太阳高度角一天内最大。计算公式如下：sinh⊙=sinφsinδ+cosφcosδcos15(t-12)h=90-φ+δφ—纬度δ—太阳赤纬t—地方时（正午为12，1～24h）赤纬（δ）：太阳直射点所在的地理纬度。太阳直射点在南北回归线之间移动，赤纬变化范围为[-23.5°，23.5°]，赤纬在北半球为正，南半球为负。夏至（6月22日）直射北回归线，δ=23.5°；冬至（12月22日）直射南回归线，δ=-23.5°春、秋分太阳直射赤道，δ=0°。昼夜长短变化特点：时间变化特征：对于同纬度地区来讲，昼夜长短随太阳直射点而变；正午太阳高度角越大昼长越长，太阳直射时正午太阳高度角最大为90°；夏半年昼长大于夜长，冬半年夜长大于昼长，春秋分昼夜平分。空间（纬度）变化特征：北半球夏半年，北半球越往高纬去，白昼时间越长，北极出地区出现极昼现象，而在南半球，越往高纬去，白昼时间越短，南极地区出现极夜现象，夏至，太阳直射北回归线时，极昼、极夜现象范围最大，覆盖北、南极圈；北半球冬半年，南北半球昼夜长短变化特点与夏半年完全相反；春、秋分，太阳直射赤道，全球昼夜等长。3、四季的形成:地球围绕太阳公转时地轴始终和公转轨道（黄道）平面保持66.5°的倾角，所以地球始终斜着自转,因而一年中太阳有时直射北半球有时直射南半球。对于我国各省而言：“长夏无冬，秋去春来”—福建、两广、台湾四省;“四季皆夏”—海南省;“长冬无夏，春秋相连”—黑龙江省;四季交换明显的是黄河、长江中下游地区4、二十四节气:古代人们把公转轨道的一周等分为24等分，每一份为一个节气，一个节气15天；将每个节气3等分，每一候为5天，共72候。春雨惊春清谷天，夏满芒夏署相连。秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。用候均温划分四季。候均温稳定通过10℃、22℃的时间划分春夏秋冬四季。气候带划分指标：最热月气温10℃为温带和寒带分界线，最冷月气温18℃为热带和温带分界线。第二节辐射的基本知识1、辐射：自然界中的一切物体,只要温度在绝对温度零度以上,都以电磁波的形式时刻不停地向外传送热量,这种传送能量的方式称为辐射。物体通过辐射所放出的能量，称为辐射能，简称辐射。2、(1).太阳辐射是短波辐射，地球辐射是长波辐射。╳（地球发射的λ＝0.1～3.0μm的短波辐射Ee）.太阳发出的长波辐射比地球的长波辐射少。╳作业1：求太阳和地球发射的辐射通量密度(W/m2）？已知：太阳半径＝6·96×105Km，T=6000K，ε＝1.0；地球平均半径＝6.37×103Km，T=288K，ε＝0.95。太阳：ET=εδT4=5.67×10-8×（6×103）4＝7.35×107（W/m2）地球：ET=εδT4=0.95×5.67×10-8×2884＝3.7×102（W/m2）作业2.求太阳和地球一天（24小时）发射的辐射能量（KJ）？太阳一天发射辐射能：E’=7.35×107×24×3600×4×3.14×（6.96×108）2＝3.86×1028地球一天发射辐射能：E’=3.7×102×24×3600×4×3.14×（6.37×106）2＝1.63×1019（KJ）作业1：分别求算太阳和地球发射辐射的波长峰值？太阳发射辐射峰值λmax=0.48μm短波地球发射辐射峰值λmax=10.06μm长波作业2：求人体发射辐射的波长峰值？T=305Kλmax=2897/T＝9.48μm远红外（长波）第三节太阳辐射太阳时刻不断的向周围空间放射出巨大的能量，太阳辐射能，简称太阳辐射。三、太阳辐射RS1、天文辐射——穿过可视为透热体的星际空间到达大气上界的太阳辐射太阳常数（S0）：当地球位于平均距离时（约14960万千米），在地球大气上界投射的垂直于太阳光线的太阳辐射通量密度，平均为1367w/m2。2、大气对太阳削弱作用：吸收、散射、反射3、（1）m大气质量(air-mass)太阳光通过大气路径的长度与大气垂直厚度的比值称为大气质量。当太阳高度角的范围为30°~90°时，大气质量可近似表示为：m=1/sinhh为太阳高度角当太阳高度角为90°即太阳垂直投射到地面时的大气质量为1，称为一个大气质量(2)a大气透明系数(atmospherictransmissioncoefficient)太阳辐射透过一个大气质量后的辐射强度与透过总的辐射强度之比称为大气透明系数。即：在标准状况下，大气透明度是垂直到达地面的太阳辐射通量密度与太阳常数之比。a小于1，表明辐射通过大气后的削弱程度。不同波长削弱程度不同，a仅表示对各种波长的平均削弱程度。大气透明系数与大气中的水汽、尘埃杂质等有关。这些物质越多，太阳被削弱的越强，大气透明系数越小。总之，到达地面的太阳可以概括为两部分：直接辐射（Rsb）：以平行光形式到达地面散射辐射（Rsd）：通过散射到达地面3、到达下垫面的太阳辐射：（直接辐射+散射辐射1）太阳直接辐射RSb：太阳直接辐射强度是单位时间内，以平行光的形式投射到单位面积地表水平面的太阳辐射。m与RSb是正比还是反比关系？m越大，空气质量数越大，被空气质点吸收、反射、散射的太阳辐射量就越多，太阳辐射被削减得越多。2）天空散射辐射RSd：太阳辐射被大气散射后，单位时间内以散射光的形式到达单位面积地表水平面上的太阳辐射能。例：求广州（φ=23.5°N）夏至日正午a=0.9时的直接辐射和散射辐射。解：已知φ=23.5°，δ=23.5°，正午太阳高度h=90°-φ+δ=90°，m=1/sinh=1，a=0.9，Rsc=1382w/m2则：Rsb=Rscamsinh=1243.8w/m2Rsd=0.5Rsc(1-am)sinh=69.1w/m2太阳总辐射：RS=RSb+RSd=0.5RSc(1+am)sinhθ第四节地球辐射与辐射平衡一、地球辐射又称地球长波辐射（Length），它包括地面长波辐射和大气长波辐射，记作RLu和Rld。RLu—地面辐射：地面昼夜不停的向外放射能量。辐射波长范围为3~80μm发射辐射量:RLu=εσT4（ε为发射率，与物体本身性质有关，可由实验测定）二、RLd－大气辐射：大气昼夜不停向外发射辐射，波长范围为7~120μm，最大辐射波长为15μm。大气辐射有一部分向上进入宇宙空间，有一部分向下到达地面，这一部分辐射因与地面辐射的方sinhscmsbRaRsinh)1(212/sinh)sinh(mSCmscscsdaRaRRRLdLuLnRRR向相反，称为大气逆辐射。大气辐射光谱:即物体能吸收什么样的光，也能发射同样的光。大气对长波辐射的吸收非常强烈：大气中水汽、液态水、二氧化碳和臭氧是长波辐射的主要吸收者，吸收均具有选择性。CO2：13.5~16.5μm有很强的吸收率（红外测CO2仪），8~12μm几乎不吸收，全部透过，这一波段称为“大气天窗”，而这一波段是地面辐射最强的波段，因此地面辐射的20%透过大气进入宇宙。（红外测温仪）H2O：4~8μm及19μm以上强烈吸收3、地面有效辐射:Rln地面发射的辐射（RLU）与地面吸收的大气逆辐射（RLd）之差：通常，地面温度高于大气温度，因此地面有效辐射为正值。只有当近地面层出现很强的逆温层或空气湿度很大的情况下，近地面层大气温度才会高于地面温度，地面有效辐射为负。夜间地面有效辐射的大小，可决定地温的高低和地温降低的快慢。有效辐射强，地面温度降低得剧烈，容易出现露、霜或雾，在早春或晚秋能导致霜冻危害作物。1、地面辐射平衡地面净辐