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-气象学-第 10 页第一章 地球大气第一节 大气的组成1.大气由 干洁大气 、水汽和大气杂质所构成2.大气中的臭氧主要集中在 1050 km高度，称为大气臭氧层，其最大浓度层出现在2030 km高度处。3.大气臭氧层能够强烈吸收 太阳紫外线 辐射，形成平流层逆温，并对地球生物形成重要的保护作用。4.大气中的 二氧化碳 、甲烷等能够强烈吸收地面辐射并放射大气辐射，对地面形成温室效应。第二节 大气的铅直结构1.根据大气温度随高度的分布特点 和 大气铅直运动的状况 ，可将地球大气层分为对流层、平流层、中间层、热成层和散逸层。2.对流层中存在着强烈的平流、对流和 乱流 运动。3.对流层分为下层（摩擦层、行星边界层）、中层、上层和 对流层顶 。4.贴地层是指距地面 2 m的气层。5.对流层和中间层大气的温度随高度的增加而降低 ，对流运动强烈。6.平流层和热成层大气的温度随高度的增加而升高 。7.习惯上将 极光 出现的最大高度（ 10001200 km）作为大气上界。第三节 气象要素1.气象要素包括日照、辐射、 温度 、湿度 、气压、 风 、云、 降水、蒸发、能见度、天气现象等。2. 天气现象 是指大气中或地面上产生的降水、水汽凝结物（ 云 除外）冻结物、干质悬浮物和光、电现象，也包括一些风的特征。第二章 辐射第一节 辐射的基本知识1.太阳短波辐射：l mm，lM mm 0.14微米 8地面长波红外辐射：l 380mm，lM10mm大气长波红外辐射：l 4120mm，lM15mm2.辐射通量密度：单位时间通过单位面积的辐射能。单位J/(sm2) 或 W/m2 。3.光通量密度（照度）：单位面积上接收的光通量。单位： lm/m2 （流明） 。第二节 太阳辐射1. 太阳高度角（h） ：太阳光线与地平面之间的夹角。2.正午时刻的太阳高度角 h90 。- + （ 观测点纬度，观测时间的太阳倾角即赤纬，太阳直射点纬度）春秋分 0。，夏至 23.5。，冬至-23.5。 3. 太阳方位角 ：阳光在地平面上的投影与当地子午线之间的夹角。4. 可照时数（昼长） ：一天中从日出到日落所经历的时间数。5.可照时数 北半球 冬至夏至 加长 ，夏至冬至 缩短 。6.可照时数 随纬度增加 而加长 ， 夏季尤为显著。7. 光照时间 可照时数曙幕光时间。8.曙幕光时间 夏长冬短，随纬度增加而 加长 。9.大气对太阳辐射的减弱方式：吸收作用、散射作用、反射作用。第三节 地面辐射平衡方程1.地面辐射平衡方程：R（SD）Rr（EgEa）（SD）·（1r）E0R（地面净辐射；地面辐射差额）S（太阳直接辐射） D （太阳散射辐射；天光漫射）SD （太阳总辐射） Rr（SD）· r （地面反射辐射） r （地面反射率） 1r （地面吸收率） （SD）Rr（SD）·（1r） （短波净辐射） Eg （地面辐射） Ea （大气辐射） E0EgEa（地面有效辐射；长波净辐射）2.h增大，S和D均 增大；p（大气透明度）增大，S增大而 散射辐射 减小。3.地面反射率的影响因子：地面性质、太阳高度角、入射辐射波长地面状况 r雪r土r水；湿度增大，颜色加深，粗糙度增大，r 减小 。h增大，r减小。辐射波长l增大，r增大。4.大气中的 水汽 和 二氧化碳 能够强烈吸收地面辐射。5.大气温室效应 ：地球大气能够让大量的太阳短波辐射透射到地面，同时能够大量地吸收Eg，并以Ea的形式将部分能量返还给地面，从而形成保温作用。6.地面有效辐射的影响因子：地面温度、空气温度、空气湿度、云况、风力、海拔、地面状况和植被等地面温度升高，E0 增大 ；大气温度升高，E0 减弱 ；空气湿度增大，天空云量加大、云层加厚，E0减弱 ；地面状况 E0粗糙 > E0平滑，E0潮湿 > E0干燥；风改变局地空气温湿度；海拔高度增大，E0增大 。第四节 太阳辐射与农业P531.不同波谱段太阳辐射的生物学意义：紫外线：生物学效应；可见光 光合作用 ；红外线：热效应。2. 生理 辐射：能够被绿色植物吸收的辐射能。 光合有效辐射PAR辐射：能够被绿色植物吸收，并用于光合作用形成有机化合物的辐射能。波段：0.38-0.71 mm。3.光饱和点：绿色植物光合效率随光照度增大而增加的光照度上限。 光补偿点：绿色植物的光合作用与呼吸作用强度相等时的光照度。4.太阳能利用率 ：单位面积上作物收获物中所储存的能量与同期投射到该单位面积上的太阳辐射能的百分比。第三章 温度第一节 热量收支1.土壤热容量随土壤湿度增大而 增大 ，随土壤孔隙度增大而 减小 。土壤导热率随土壤湿度增大而 增大 ，随土壤孔隙度增大而 减小 。2.地面热量交换方式： 辐射热交换；传导热交换；流体运动热交换（对流、平流、乱流）；潜热交换3.大气热量交换方式：辐射热交换；流体运动热交换；潜热交换4.活动面的热量收支方程：昼 R-P-B-LE=0 夜 R+P+B+LE=0 活动层的热量收支方程：昼 +Qs=R-P-B-LE 夜 -Qs=-R+P+B+LE 第二节 土壤温度和水体温度1.温度日较差：一天中的最高温度与最低温度之差。温度年较差：一年中最热月平均温度和最冷月平均温度之差。 2.地面最高温度和最低温度均出现在地面热量 收支相抵 时。3.土壤温度日较差的主要影响因素：土壤湿度、土壤颜色、土壤机械组成和腐殖质、地面覆盖物、地形条件和天气条件4.随着深度增加，土壤温度的日、年较差 减小 ，位相 落后越多 。5.一天中，土壤温度的铅直分布型可分为四种：（图） 日射（受热）型、辐射（放热） 型、上午转变 型、傍晚转变 型。6.水体热量的主要支出项为 水体蒸发潜热LE 第三节 空气温度1.随着高度增加，气温日较差 减小，位相 不断落后。2.气温日较差的主要影响因素：地理纬度、下垫面性质、地形条件、季节、天气状况3.气温年较差的主要影响因素：地理纬度、下垫面性质（距海远近）4.一天中，近地层气温的铅直分布型可分为四种：（图） 日射 型、辐射 型、上午转变 型、傍晚转变 型。5.对流层的平均铅直温度梯度为 0.65/hm。6.逆温：气温随高度增加而 增加 ，< 0。逆温可分为：辐射逆温、平流逆温、湍流逆温、下沉逆温、锋面逆温、地形逆温、融雪逆温7.空气做绝热上升运动时，其温度 下降 ；空气做绝热下沉运动时，其温度 上升 。8.干绝热温度直减率d 1/hm湿绝热温度直减率m 0.5 /hm9.ggdgm时，气层处于 绝对不稳定 状态；ggmgd时，气层处于 绝对稳定 状态；gdggm时，气层处于 条件不稳定 状态。第四节 温度与农业1.生物学三基点温度：维持生物正常生长发育的生物学下限温度、上限温度和最适温度。五基点温度：生物学三基点温度、最低致死温度和最高致死温度。2.活动温度：高于生物学下限温度的日平均温度。 活动积温：生物某发育期或整个生育期中活动温度的总和。3.有效温度：活动温度减去生物学下限温度。 有效积温：生物某发育期或整个生育期中有效温度的总和。4.净效温度：日平均温度在生物学下限温度与最适温度之间时，取日平均温度减去生物学下限温度；日平均温度高于最适温度时，取最适温度减去生物学下限温度。 净效积温：生物某发育期或整个生育期中净效温度的总和。第四章 大气中的水分第一节 空气湿度1.水汽压：空气中水汽的分压强。随水汽含量的增大而 增大 。饱和水汽压取决于温度，随温度的升高而 增大。2.相对湿度：空气中实际水汽压与同温下饱和水汽压的比值，用百分数来表示。 相对湿度随水汽含量的增大而 增大 ，随温度的升高而 减小 。日变化：在绝大多数地区，相对湿度的日变化与气温的日变化反相；在大型水体的周围，相对湿度的日变化与气温的日变化同相。年变化：在大多数地区，相对湿度的年变化与气温的年变化反相；在季风气候区，相对湿度的年变化与气温的年变化同相。3.饱和差：同温度下的饱和水汽压与实际水汽压之差。饱和差随水汽含量的增大而 减小，随温度的升高而 增大 。4.露点温度：对于含有水汽的湿空气，在不改变气压和水汽含量的情况下，降低温度而使空气达到饱和状态时的温度。露点温度随水汽含量的增大而 上升 。第二节 蒸发和蒸散1.蒸发速率：单位时间从单位面积上蒸发掉的水量。日蒸发量：一日内因蒸发而损失的水层厚度。 单位：mm/d 。2.道尔顿蒸发公式：WA（Ee）/ P3.水面蒸发速率的主要影响因子：气象因子、土壤因子（温度、空气湿度、气压、风、蒸发面性质、蒸发面形状、含盐度）气压 气压升高，W 减小；风 风速增大，W 增大。第三节 凝结和凝结物1.空气中的水汽发生凝结的必要条件：水汽达到饱和或过饱和；有凝结核存在2.降温冷却凝结方式：辐射冷却、接触冷却、混合冷却、绝热冷却3.根据浓度可将雾分为 （轻雾110km）、（ 雾5001000m）、（ 浓雾50500m）、 （强浓雾<50m）。根据成因可将雾分为 辐射雾、平流雾、平流辐射雾（ 混合雾）。4.根据云底高度可将云分为 低云、中云 和 高云 三个云族。高云包括 卷云、卷积云、卷层云。中云包括 高积云、高层云。低云包括 积云、积雨云、层积云、层云、雨层云。第四节 降水1.降水量：从大气降落到地面的未经蒸发、渗透、流失而在水平面上积聚的水层厚度。单位：mm 。2.降水变率：绝对变率、平均绝对变率、相对变率、平均相对变率3.根据降水性质可将降水分为： 连续性降水（ 雨层 云）、 阵性降水（ 积雨 云）、间歇性降水（层积云、高层云）、毛毛状降水（层云）4.根据降水强度（mm/日）可将降水分为：雪：小雪（2.5）、中雪（2.5 5.0）、大雪（5.0）雨：小雨（0.1 10.0）、中雨（10.125.0）大雨（25.150.0）、暴雨（50.1100.0） 大暴雨（100.1200.0）、特大暴雨（200.0）5.干燥度：一地某时期的水面可能蒸发量与同期的降水量的比值。第五节 作物水分利用和调控1.作物水分利用效率：作物蒸腾消耗单位质量的水分所产生的干物质（或产量）的质量。2.作物水分有效利用率：农田蒸散消耗单位质量的水分所产生的干物质（或产量）的质量。第五章 气压和风第一节 气压1.气压的国际标准单位：帕斯卡 和 百帕 。2.海平面气压场为 等高面上的等压线图 。高空气压场通常采用的是 等压面上的等高线图 ，等值线的单位为 位势米 。第二节 作用于空气的力1.水平气压梯度力 G ：与 水平方向气压梯度 成正比。与空气密度成反比。方向：垂直于等压线，由高压指向低压 。2.水平地转偏向力 A ：与 物体运动速度 、地球自转角速度 成正比。方向：与运动方向垂直，北半球指向运动方向的右侧，南半球相反。3.惯性离心力 C ：与 空气运动速度平方 成正比，与 曲率半径 成反比。方向：与空气运动方向相垂直，并自路径曲线的曲率中心指向外缘。4.摩擦力 R ：与 （地表粗糙程度）摩擦系数 、风速 成正比。方向：与运动方向相反。第三节 风1.近地层中风的阵性是由于 乱流（湍流）所造成的。2.自由大气层平直等压线的气压场中的风- 地转 风。（图）3.自由大气层弯曲等压线的气压场中的风- 梯度 风。（图）4.自由大气层中的白贝罗风压定律：北半球，背风而立，低压在左，高压在右，南半球相反5.摩擦层平直等压线的气压场中的风。（图）6.摩擦层弯曲等压线的气压场中的风。（图）7.摩擦层中的白贝罗风压定律：北半球，背风而立，低压在左前方，高压在右后方，南半球相反第四节 风与农业第六章 大气环流第一节 大气环流1.大气环流的影响因子：太阳辐射、地球自转、地球表面的不均匀性2.三圈环流：哈德莱（低纬度、热带、信风）环流、极地（高纬度）环流、费雷尔（中纬度）环流。3.气压带：极地高压带、副极地低压带、副热带高压带、赤道低压带。4.行星风带：极地东风带、（盛行）西风带、副热带无风带、东北信风（贸易风带）带、赤道辐合带（赤道无风带）、东南信风带。4.北半球的半永久性大气活动中心：夏威夷高压、阿留申低压、亚速尔高压、冰岛低压。北半球的季节性大气活动中心：冬 蒙古高压 、北美高压，夏 印度低压 、北美低压。第二节 季风1.季风：盛行风向有明显的季节变化，且这两种风向的性质（主要是潮湿程度）和她们所带来的天气现象都有明显差别的风。2.东亚季风的主要成因：海陆冬夏热力差异（主）、行星风带的季节性移动、青藏高原影响。3.南亚季风的成因：行星风带的季节性移动。 第三节 地方性风1.在 天气其稳定晴好 的天气条件下，海陆风、山谷风较为显著。2.海陆风的成因：海陆昼夜热力差异。3.焚风：沿着山坡向下吹的炎热而干燥的风。4.海陆风、山谷风、焚风的成因示意图。第七章 天气系统和天气过程第一节 天气系统1.天气 ：一地短时间内的大气状况及其变化的总称。 天气系统：具有一定结构特征，并能产生一定天气的大气运动系统。2.气团的地理分类： 北极（冰洋）气团、极地（极地大陆气团、极地海洋气团）气团、热带（热带大陆气团、热带海洋气团）气团、赤道气团（赤道海洋气团）。3.中国主要气团：冬季为 西伯利亚 气团。夏季东部地区为 热带太平洋 气团，西部地区为热带大陆气团。4.根据锋的移动方向可将锋分为：冷锋、暖锋、准静止锋、锢囚锋。锋面降水：第一型冷锋(缓行冷锋)通常为锋后连续性降水；第二型冷锋(急行冷锋)为锋前降水； 暖锋 为锋前连续性降水；静止锋 为北侧连续性降水。5.静止锋主要有：华北静止锋、江淮静止锋、华南静止锋、南海静止锋。在静止锋的北侧为偏北、东北风，南侧为 偏南 风。6.气旋的地理分类：温带气旋气旋、热带气旋。气旋内部，气流辐合上升，多 阴雨 天气。7.东亚气旋包括北方气旋（蒙古气旋、东北气旋、黄河气旋、黄海气旋），南方气旋（江淮气旋、东海气旋）。8.反气旋的地理分类：极地反气旋、 温带 反气旋、 副热带 反气旋。反气旋内部，气流辐散下沉，多 晴朗 天气。9.控制和影响我国天气的反气旋主要有：副热带反气旋、温带反气旋（移动型冷高压）10.副高的范围以500hPa588线描述，位置以500hPa 120°E 副高脊线描述。副高脊线：春季 1520°N 华南前汛 期；初夏 2025°N （第一次北跳）江淮梅雨期（第二次北跳）；盛夏 2530°N 华北、东北 雨季。11.槽后脊前，上升运动，阴雨天气；槽前脊后 ，下沉运动，晴朗天气。12.切变线：低空风向发生 气旋性 切变（逆时针偏转）的不连续线。切变线附近，气流辐合上升，多 阴雨 天气。13.切变线主要有：冷式切变线、暖式切变线、准静止式切变线。14.西南涡形成于四川西部，气流辐合上升，多阴雨 天气。15.低空急流：对流层下部，强而窄的气流带，最大风速12m/s。第二节 天气过程1.寒潮天气：剧烈的降温和大风，有时伴有雨、雪、雨凇、霜冻等。寒潮的降温标准：一次冷空气活动，使长江中下游及以北地区48h内降温 10，冬季长江中下游地区（春秋季江淮地区）Tm 4 。寒潮以春季的34月，秋季的1011月为多，尤其是春季的34月。2.冷空气的关键区是指 中西伯利亚 地区。冷空气入侵我国的路径有：西 路、东 路、西北（中）路、东路加西路。3.中国雨带：3月下旬5月上旬 江南地区（江南春雨 期）；5月中旬6月上旬 华南地区（华南前汛期盛 期）；6月中旬7月上旬 江淮地区（江淮梅雨 期）；7月中旬8月下旬 华北、东北地区（华北、东北 雨季），华南地区（华南后汛期）；9月中旬10月上旬 淮河流域（淮河秋雨 期）。4.梅雨：每年初夏 ，我国湖北 宜昌 以东，2834 °N之间的江淮 流域长时间的连阴雨天气。（ 6月中旬7月上旬）入梅、出梅、丰梅、枯梅、空梅5.梅雨天气形势：对流层中层 高纬地区：阻塞高压；中纬地区：较平直的西风气流，浅槽东移；副热带地区：带状副高；低空：西南涡、西南低空急流、江淮切变线；地面：江淮静止锋（梅雨锋）、江淮气旋。6.台风 ：形成在热带海洋上，具有暖中心结构的强烈发展的热带气旋。7.根据热带气旋的近中心地面最大风力 将热带气旋分为： 热带低压 8级，热带风暴 89级，强热带风暴 1011级， 台风 1213级，强台风 1415级，超强台风 16级。习惯上，我们将 8 级的热带气旋称为台风。8.我国对 180°E以西、赤道 以北的西北太平洋上的台风进行编号和命名。 7 10 月是西北太平洋台风最多的时期，称为台风季节。9.台风水平结构：台风眼区（内圈）、台风涡旋区（中圈）、外围大风区 （外圈）10.台风路径：西移 路径、西北 路径、转向 （ 陆上转向、海上转向）路径。11.一般雷暴天气：雷电、阵雨、阵风、气压涌升、气温下降 、湿度上升 。强雷暴天气（强对流天气）：暴雨、大风、冰雹、龙卷（强对流天气）12.飑 ：随着雷暴云的来临而突然出现的强烈阵风。风向突变 、风速猛增 、气压涌升、气温急降 、湿度骤升 。第三节 气象业务和气象服务第八章 气象灾害第一节 旱灾、干热风、洪涝与湿害1.旱灾（干旱）：某地区某时期的降水量比常年显著偏少造成的危害。按成因分为：土壤 干旱、大气 干旱、生理 干旱。按时间分为： 春 旱、 夏 旱（初夏旱、伏 旱）、秋 旱、冬 旱、季节连旱。2.洪涝与湿害 ：某地区某时期的降水量比常年显著偏多造成的危害。按水分过多的程度分为：洪水、涝害、湿害 按发生季节分为：春涝、夏涝、秋涝第二节 冷害、霜冻、冻害、热害1.冷害 ：农作物生育期间遭受到0以上的低温危害，引起农作物生育期延迟，或使生殖器官的生理活动受阻，造成农业减产。按发生时间分为： 春季冷害、 秋季冷害、夏 季冷害（ 东北 低温冷害）.按受害症状分为：延迟 型冷害、障碍 型冷害、混合（兼发）型冷害.2.霜冻 ：在农业植物积极生长期间，因体温下降到0以下，体内水分发生冻结而造成的伤害。按天气条件分为：平流 型霜冻、辐射 型霜冻、平流辐射 型霜冻.按发生时期分为：早 霜冻（秋/初冬 霜冻）、晚 霜冻（春 / 晚冬 霜冻）.初霜冻、终霜冻3.冻害 ：越冬作物、经济果林及人畜在越冬期间遭遇低于0或长期处于0以下的低温，引起生物体冰冻或丧失一切生理活动，造成植株体死亡或部分死亡，对人畜则引起疾病和残废等现象。冻害主要危害我国的北方冬小麦产区 和南方的亚热带经济林果（主要是柑橘）地区。4.热害 ：高温对农业生物新陈代谢、生长发育和产量形成造成的危害。第三节 风害、雹灾、黑白灾1.风害：瞬时风速超过17 m/s（8级以上）的大风引起的灾害。按发生原因分为：冷锋后偏北大风、冷高压后偏南大风、温带气旋发展时的大风、热带气旋和台风、龙卷风、雷暴大风.2.雹灾 ：冰雹给农业生物、农业及其它设施造成的损伤和破坏。3.白灾（雪灾）：冬半年，牧区降雪过多，积雪过厚，雪层维持时间过长，掩埋牧草，使牲畜采食困难，挨冻受饿，抵抗力减弱，易罹病死亡。降雪过多积雪过厚，雪层维持时间过长及低温和冰冻对国民生产和人民生活所造成的危害。4.黑灾：冬半年，牧区降雪过少或没有积雪，使牲畜吃不到雪水，无法补充体内水分的消耗，同时由于缺乏草料，牲畜变瘦变弱，甚至大量死亡。第九章 气候第一节 气候形成的因素1.气候：一地多年的大气平均统计状况。气候统计的基本时段为30 年。2.气候的形成因素：太阳辐射、宇宙地球物理因子、下垫面地理环境、大气环流、人类活动。3.中国夏季南北温差小，冬季南北温差大；北方地区春温>秋温，春秋季温度升降快 ；南方地区秋温>春温，春秋季温度升降慢 。4.东亚近海的洋流：黑潮 暖流、亲潮（千岛）寒流。5.厄尔尼诺现象：赤道东太平洋海表温度异常增暖的现象。南方涛动：南太平洋副热带高压与印度洋赤道低压之间气压变化的负相关现象。ENSO：厄尔尼诺现象和南方涛动的合称。6.中国冬、夏大气环流的基本状况。7.人类活动影响气候的方式：改变下垫面性质、改变大气成分、人为释放热量。第二节 世界气候及其分类1.赤道气候带10 °N 10 °S 南海南部热带气候带 10°N 23°27 N 南岭以南副热带气候带 23 °27 N 33 °N 秦岭淮河南岭暖温带气候带 33 °N 45 °N 秦岭淮河以北冷温带气候带 45 °N 66 ° 33 N 新疆、内蒙北部、黑龙江极地气候带（苔原、冻原气候带） 北极圈内2.暖温带大陆西岸为 地中海 气候，大陆东岸为 季风 气候；冷温带大陆西岸为 海洋性 气候，大陆东岸为 大陆性 气候。3.海洋性气候：气温： 年、日较差小，夏季凉爽冬季温和 降水 丰富，全年分配均匀 4.大陆性气候：气温 年、日较差大，夏季炎热冬季寒冷 ；降水 稀少，集中于夏季，冬季干燥 。5.季风气候：季风，夏季 高温湿润多雨，富有海洋性 ；冬季 寒冷干燥少雨，富有大陆性6.地中海气候：夏季 高温干燥少雨，富有大陆性 ；冬季 温暖湿润多雨，富有海洋性 。第三节 中国气候1.中国气候的主要特征： 季风性显著 、 大陆性强 。2.黄河河套以东为东部 季风 气候区，以西为西部 高原 气候区3.盛行风向：长江以北冬季为 偏北 风，夏季为 东南 风。长江以南冬季为 东北 风，夏季为 东南 风、 西南 风。季风属性：东亚 季风（ 温带 季风、 副热带季风）、热带 季风。我国冬季风强于夏季风。4.按大陆度指标，我国的海洋性气候区有：台湾、海南、华南地区 、四川盆地及川黔地区、青藏高原东部 。5.我国的温度年、日较差自东南沿海向西北内陆 增大 。6. 400 mm等年雨量线将我国分为东南半壁湿润区和西北半壁干旱区。7.自然天气季节：隆冬 ： 12月初3月初 ；晚冬 ： 3月初4月中；春季 ： 4月中6月中 ；初夏 ：6月中7月中 盛夏 ： 7月中9月初 ；初秋9月初10月中 初冬 ： 10月中12月初气候四季（温度四季）：以 候平均温度 为标准。冬季 10 ，夏季 22 ，春季、秋季 10 22 。第四节 农业气候1.中国农业气候区域：东部季风农业气候区，西部干旱农业气候区，青藏高原农业气候区。第五节 小气候1. 小气候 ：由于下垫面性质状况的不同，而在小范围内形成的局地气候。2.农业措施的小气候效应：耕耙、垄作、灌溉。3.设施环境下的农业小气候：温室小气候、覆盖地小气候。