第八章小气候ppt课件.ppt
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1、资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节第一节小气候小气候 第二节第二节小气候的概念及特点小气候的概念及特点 第三节第三节 各种小气候各种小气候第八章第八章 小气候小气候资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 小气候是指在相同的大气候特点的背景下,因下小气候是指在相同的大气候特点的背景下,因下垫面的影响使近地层和土壤上层的小范围内具有垫面的影响使近地层和土壤上层的小范围内具有一些独特的天气现象和气候特征的现象。受地面一些
2、独特的天气现象和气候特征的现象。受地面性质、地形、土壤状况、地面覆盖状况及植被发性质、地形、土壤状况、地面覆盖状况及植被发育状况的影响形成差异较大的小气候,如农田、育状况的影响形成差异较大的小气候,如农田、森林、地形、温室等等。由于人类的生产活动及森林、地形、温室等等。由于人类的生产活动及农作物生长在近地层和土壤的上层,直接受小气农作物生长在近地层和土壤的上层,直接受小气候的影响,因此人类可以通过改变下垫面的性质,候的影响,因此人类可以通过改变下垫面的性质,在一定范围内控制小气候的变化,使其朝向人类在一定范围内控制小气候的变化,使其朝向人类的意愿变化,以便影响作物的产量和品质。例如:的意愿变化
3、,以便影响作物的产量和品质。例如:城市中合理植树种花,绿化庭院,改善城市下垫城市中合理植树种花,绿化庭院,改善城市下垫面状况,可以使城市居民住宅区或工厂区的小气面状况,可以使城市居民住宅区或工厂区的小气候条件得到改善,减少空气污染。候条件得到改善,减少空气污染。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 第一节第一节 小气候与农田小气候小气候与农田小气候 一、一、小气候的概念小气候的概念 在相同的大气候背景下,在相同的大气候背景下,局部局部地区由于其下垫地区由于其下垫面性质的不同面性质的不同,在小范围内形成一种与
4、大气候不同在小范围内形成一种与大气候不同特点的独特的气候状况特点的独特的气候状况,通称小气候。通称小气候。一一、小气候的概念小气候的概念 资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值1.1.范围较小范围较小 它的垂直尺度大致包括整个贴地气它的垂直尺度大致包括整个贴地气层层(2m(2m以下以下),),水平尺度从几毫米到几十千米或稍水平尺度从几毫米到几十千米或稍大一些大一些。2.2.差别大差别大 因因尺度很小尺度很小,局地差异不易被大规局地差异不易被大规模空气运动所混和模空气运动所混和,故在垂直方向或水平方向上的故在垂
5、直方向或水平方向上的气象要素差异很大。气象要素差异很大。3.3.稳定性强稳定性强 小气候小气候的规律具有相对的稳定性。的规律具有相对的稳定性。但不同季节和天气类型略有差异。但不同季节和天气类型略有差异。二二、小气候的特点小气候的特点 资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 三、小气候形成的理论基础三、小气候形成的理论基础 小气候的形成,主要决定于下垫面的热量平衡、小气候的形成,主要决定于下垫面的热量平衡、水分平衡、近地层的乱流交换。水分平衡、近地层的乱流交换。(一)活动面(作用面)和活动层(作用层)(一)活动
6、面(作用面)和活动层(作用层)活动面又称为作用面,是指能借助于辐射作用吸活动面又称为作用面,是指能借助于辐射作用吸收或放出热量,调节邻近气层和土层温度湿度等要收或放出热量,调节邻近气层和土层温度湿度等要素变化的物质表面。如地面、水面、植物表面等等。素变化的物质表面。如地面、水面、植物表面等等。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 在农田中,进行热量交换的作用面不只是地表面,而是由地面到作物表面的整个层,把这个层称为作用层或活动层。作用层或活动层。在作物幼苗期,活动面主要是地面,到作物生长旺盛期活动面则主要是
7、作物茎叶最密集的面,称为外活动面外活动面,此时地面称为内活动面内活动面。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值(二)小气候形成的理论基础(二)小气候形成的理论基础 1 1、活动面的辐射平衡、活动面的辐射平衡:小气候的形成主要决定于活动面对太阳辐射的吸收、小气候的形成主要决定于活动面对太阳辐射的吸收、近地层的乱流交换和土壤热交换。形成小气候差异的因素近地层的乱流交换和土壤热交换。形成小气候差异的因素有测点的坡向、坡度、下垫面的特征、地平的遮蔽程度、有测点的坡向、坡度、下垫面的特征、地平的遮蔽程度、天气条件等。天
8、气条件等。辐射平衡是气候形成的重要因素,也是热量平衡的基础。辐射平衡是气候形成的重要因素,也是热量平衡的基础。影响辐射平衡的因素:纬度、地形、下垫面的性质影响辐射平衡的因素:纬度、地形、下垫面的性质辐射平衡是的时空分布:以农田活动层为例,辐射平衡是的时空分布:以农田活动层为例,图图8 81 1 表表8 81 1、图、图8 82 2资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 2 2、活动面的热量平衡:、活动面的热量平衡:对于不同的下垫面,其热量平衡方程的形式是相同对于不同的下垫面,其热量平衡方程的形式是相同的,既有
9、乱流热通量、蒸发耗热、土壤热通量,但在农的,既有乱流热通量、蒸发耗热、土壤热通量,但在农田和森林里,各分量的大小与裸地差异很大。如水稻田田和森林里,各分量的大小与裸地差异很大。如水稻田的蒸发耗热多,沙漠中的乱流热交换则更明显。的蒸发耗热多,沙漠中的乱流热交换则更明显。表表8 82 2棉花发育期热量平衡分量值棉花发育期热量平衡分量值 资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第二节第二节 地形和水域小气候地形和水域小气候一、地形小气候一、地形小气候 地形的差异是引起小气候差异的主要原因之一。由于山脉的走向、坡地的方
10、位、坡度不同,导致各下垫面得到的热量和水分不同,同时由于地形的阻挡作用使气流运动发生变化,造成山坡和谷地及不同坡地温度、湿度、风等要素分布状况的差异,进而直接影响植被的分布和发育状况。我国地形东低西高,山地、高原和丘陵约占陆地面积的2/3,盆地和平原约1/3,因此研究地形小气候,可以开发和充因此研究地形小气候,可以开发和充分利用山地的气候资源。分利用山地的气候资源。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值(一)坡地小气候:(一)坡地小气候:1 1、坡地对日照的影响:、坡地对日照的影响:对于南坡对于南坡,冬半年太
11、阳出没的方位偏南,南坡的可照时数与水平面相当,夏半年由于太阳出没的方位偏北,南坡的可照时数比水平面的少,且随坡度()的增大而减少。当坡度大于纬度()时,则随赤纬()的增加而减小,由于地形相互的遮蔽,不同坡地的可照时数差异很大。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 北坡北坡的可照时数在不同季节相差较大。冬半年北坡的可照时数随坡度的增大迅速减小,其可照时数(+)纬度上水平面的可照时数相当,因此,北坡北坡坡度增加坡度增加11,对日照的影响相当于纬度升高了,对日照的影响相当于纬度升高了11。当坡度大于正午太阳高度角
12、时,全天处于遮蔽,可照时数为0,如北京冬至日正午的太阳高度角为2633,因此该区域坡度大于2633的北坡冬至日无光照。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 东西坡东西坡上的可照时数都小于水平面上。不论冬半年和夏半年都随坡度增大而减小,但随赤纬的增大而增大,随赤纬的减小而减小。纬度越高,可照时数年变化越大。与水平面相比,坡度和坡向总是减小与水平面相比,坡度和坡向总是减小日照时数日照时数。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值
13、2 2、坡地对辐射的影响:、坡地对辐射的影响:由于坡地日照的差异很大,因此不同坡向的辐射(主要是直接辐射)分布也相差很大。南坡和北坡坡度的大小,对辐射总量的影响最大,东坡和西坡的影响最小。在中纬度地区,南坡的坡度增加在中纬度地区,南坡的坡度增加11,相当于水,相当于水平面的纬度向南移平面的纬度向南移11,北坡则相当于纬度北移,北坡则相当于纬度北移11。即坡度为的南坡上的可能辐射总量与比其纬度偏低度的水平面的辐射总量接近(冬季和夏季因太阳出没的位置不同而不同)。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 夏半年夏半
14、年偏南坡地上的辐射总量,在低纬度地区(如20N以南的海南岛)比水平面的少,并随坡度的增大迅速减少;中高纬度(如40N以北)地区则比水平面的多,在一定限度内随坡度的增大而增多。偏北坡地的辐射总量与南坡相反。南北坡的差别在夏季较小。冬半年冬半年偏南坡地上的辐射总量,都比水平面的多,且在一定坡度以下,纬度越高,坡度越大,增加越多。偏北坡地上的辐射总量总比水平面的少,并且随坡度和纬度的增加而迅速减少。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 冬半年南北坡差别明显。东坡和西坡介于南坡和北坡之间,差别不大。在不同的区域,有
15、效地利用地形的热量资源,合理布局农作物,使其在生长季节获得足够的能量,促进作物早熟,缩短生长期。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 受各坡向辐射总量的影响,各坡向的温度状况不同。一般南坡温度比北坡高,西坡比东坡高,西南坡高于东北坡。土壤温度的最低值一般出现在北坡,最高值出现的位置随季节、天气和土壤状况不同而略有变化,一般是西南坡温度最高。这是因为受天气条件和土壤湿度的影响,上午的太阳辐射能量主要用于地面凝结物和土壤的蒸发,午后的能量则主要用于土壤热通量和感热通量。3 3、坡地对温度分布的影响:、坡地对温度
16、分布的影响:资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 各坡地上的气温变化趋势与地温一致,但各坡地气温的差异比地温缓和。且随着离坡地高度的增加,由于乱流混合作用的加强及天气的影响,坡地对气温的影响逐渐减小。在阴雨天气条件下无影响。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 另外,坡地对局地的风和降水也都有影响,由于地形对气流的阻挡作用,山坡的迎风面和两侧风速大,背风坡风速小。对降水的影响远没有高大地形的显著。坡地的湿度受温度和热量的
17、影响,一般偏南坡的土温高,蒸发快,土壤干燥;偏北坡温度低,蒸发慢,土壤潮湿。坡地对空气湿度的影响,由于受天气的影响,与土壤湿度的分布的趋势略有不同。在比较干燥的条件下,偏南坡的空气湿度比偏北坡的小;湿润条件下则相反。阴雨和大风天气差异减小,甚至没有。4 4、坡地对湿度分布的影响、坡地对湿度分布的影响 资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值(二)谷地小气候(二)谷地小气候 在山区,不同的坡地具有小气候差异外,洼地和谷地在山区,不同的坡地具有小气候差异外,洼地和谷地与山顶的小气候也有明显的差异。周围山地对谷地的遮
18、蔽与山顶的小气候也有明显的差异。周围山地对谷地的遮蔽作用,使谷地的日照时数比平地的少,辐射能也少。同时作用,使谷地的日照时数比平地的少,辐射能也少。同时由于地形的影响,与周围空气的热量和水分交换受到很大由于地形的影响,与周围空气的热量和水分交换受到很大的限制,与山顶差异较大。的限制,与山顶差异较大。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 白天,谷底和谷坡吸收辐射增温,但与周围空旷地段的交换较慢,而坡顶与周围大气交换快,因此谷地的气温比坡顶高;夜间辐射冷却,特别是晴朗的天气,由于冷空气在谷底的堆积,造成谷底温度
19、明显低于坡顶,出现逆温现象,可使山坡上的作物不易遭受低温灾害。由于谷地的热力差异,常常引起局地环流山谷风,在不同季节风速的大小不同。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值二、水域小气候二、水域小气候 水域是指湖泊、水库及大的江河等,研究这些小范围水域及其邻近地区的气候特征并应用其为国民经济服务的气候学分支称为水域小气候。小水域和海洋一样有水的热力特性,只不过其影响范围小,远远不及海洋。水域小气候与陆地其它小气候的差异,主要是因为水体的热力性质与陆地的差异较大。受水体的影响,在水体的上方和内部形成独特的小气候。
20、资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值水域气候的主要特征是水域气候的主要特征是:由于水面对太阳辐射的反射率小,透射率大,水面获得的辐射能量比陆面多,而且通过传导和对流将热量贮存于深层水体,起到“热汇热汇”作用;冷却时,它又能通过水下的湍流交换和水面辐射交换及蒸发将热量送回到邻近空气,起到“热源热源”作用。因此,水域上方气温变化缓慢。水面上蒸发旺盛,空气湿度大,但由于水温升温缓慢,水域上方空气稳定,年降水量和云量都减少,雷雨云都沿水域周围移动,强雷暴(如冰雹等)过程越过水域时,强度也减弱,待越过水域一定距离后又
21、逐渐加强。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 水域的小气候特征,可通过水域和陆地之间的局地环流,进行热量、水汽的交换,影响周围邻近区域,形成有限水域岸边的小气候。有限水域对其岸边的影响与水域的面积、深浅、距水域的远近及盛行的风向有关。面积越大、水越深影响越大,对下风方向的岸边影响最大。水域表面平滑,空气流动时摩擦力小,因水域表面平滑,空气流动时摩擦力小,因此,水域上风速一般比陆地大此,水域上风速一般比陆地大 资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分
22、资金就是原有资金的时间价值第三节农田小气候第三节农田小气候一、农田中太阳辐射和光能的分布一、农田中太阳辐射和光能的分布1 1、农田中的太阳辐射、农田中的太阳辐射 到达农田植被表面的太阳辐射被植被吸收、散射、到达农田植被表面的太阳辐射被植被吸收、散射、反射。表反射。表8 83 3绿叶对不同波段的平均反射率、透射绿叶对不同波段的平均反射率、透射率和吸收率率和吸收率 农田中的光分布主要决定于作物种类、群体结构、农田中的光分布主要决定于作物种类、群体结构、发育期、栽培方式等因子,同时与太阳高度角有关发育期、栽培方式等因子,同时与太阳高度角有关2 2、农田中光能的分布、农田中光能的分布资金是运动的价值,
23、资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值比尔朗伯(比尔朗伯(Beer-Lambert)Beer-Lambert)指数定律:指数定律:图图8 84 4小麦群体中不同时间光合有效辐射的小麦群体中不同时间光合有效辐射的垂直分布垂直分布I Iz z =I=I0 0*e*e-KF-KFI Iz z 为作物层中高度为为作物层中高度为Z Z处的光照度;处的光照度;I I0 0为株顶的自然光照为株顶的自然光照度;度;F F为叶面积指数;为叶面积指数;K K为叶层的消光系数为叶层的消光系数资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的
24、函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第六节农田小气候的改良第六节农田小气候的改良 夏半年,随纬度增高,日照时间也愈长,沿东西行向株间的照射时间比沿南北行向株间要长,东西行向株间透光率除中午外均比南北行向高,东西向株间气温南北行向。冬半年的情况正好相反。一、种植措施一、种植措施1 1、种植行向:、种植行向:结论:对热量需求突出的秋播作物,应考虑NS行向 对光照要求较高的春播作物,采取EW行向均能获得较好的透光条件。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 生育初期,影响不大,随着植株
25、的长大,密度增加郁闭程度随之增加光强减小。对温度的影响:白天明显,密度增加温度降低,农田消耗水分量增多,土壤湿度降低,空气湿度上升。2 2、种植密度:、种植密度:密度过大还使农田中植被对气流的阻力增加,阻碍农田内外的空气交换。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 根据热量平衡方程各项的分配状况,热量变化较大。二、灌溉措施二、灌溉措施 1 1、灌溉影响农田的辐射和热量平衡、灌溉影响农田的辐射和热量平衡:灌溉后土壤的热容量、导热率、导温率都发生相应的变化,减小土壤温度的日较差,使土壤温度变化缓和。不同季节的灌溉
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