《农业气象学温度讲诉》由会员分享，可在线阅读，更多相关《农业气象学温度讲诉（90页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 温度 一、空气温度 二、土壤温度 三、温度与农业 1 空气温度 一、大气的热量传输 二、气温的时空变化 一、大气的热量传输 1、气温的非绝热变化：空气与外界有热 量交换而引起的温度变化。 2、气温的绝热变化：空气与外界不发生 热量交换，而是由外界压力的变化对空 气做功，使空气体积变化而引起的温度 变化。 1、气温的非绝热变化 包括分子传导、辐射、流体流动热交换 、潜热交换。 （1）分子传导 分子传导：依靠分子的热运动将能量从 一个分子传递给另一个分子，而达到热 量平衡的传热方式。 地面和大气是热的不良导体，通过这种 方式传递的热量很少，其作用仅在贴地 气层较为明显。 （2）辐射 辐射是
2、物体之间根据各自温度高低通过 辐射交换热量的传热方式。 大气主要靠吸收地面长波辐射而增热， 地面也吸收大气逆辐射，空气团之间也 可以通过辐射交换能量。 （3）流体流动热交换 有对流、乱流（湍流）、平流三种 对流 暖空气上升 ，冷空气下 降，这种升 降运动叫对 流。 是对流层中 热量交换的 重要方式。 湍流 空气的不规则 运动叫湍流。 在空气层间发 生摩擦或沿粗 糙不平的下垫 面运动产生。 对近地层小气 候的形成起主 要作用。 平流 大规模空气 的水平运动 叫平流。 是水平方向 传递热量的 主要方式。 （4）潜热交换 是水汽在蒸发或 凝结时吸收或放 出的热量。 大气中水汽集中 在5km以下大气
3、层中，故潜热交 换主要发生在对 流层下半层。 地面和大气之间热量交换，以辐射为主 。 在气层内，以对流和湍流为主，其次是 潜热交换。 在不同纬度和地区之间的热量交换以平 流为主。 2、空气绝热变化 绝热冷却：气块上升时体积膨胀对外做功而降温。 绝热增温：气块下沉时体积减小，外界对其做功而 增温。 对于垂直运动的气团，其温度变化取决 于气团内水汽含量的多少，所以绝热变 化又分为干绝热变化和湿绝热变化两种 。 （1）干绝热变化： 定义：干空气或未饱和的湿空气，在绝 热上升或下降过程中的温度变化。 干绝热直减率rd：干绝热过程中其温度随 高度的变化率，大概地，rd=1/100m （2）湿绝热变化 定
4、义：饱和湿空气，在绝热上升或下降 过程中温度变化。 湿绝热直减率rm：湿绝热过程中其温度 随高度的变化率，平均值rm=0.5/100 m 为什么rm 冬季，最大在春季 因夏季太阳高度角大，白天较长，增温 较快，但是夜晚也短，地面来不及冷却 ，使最低温度下降不够低，因此春季出 现气温日较差最大值。最小值出现在冬 季。 c、地形：凹地凸地 凹地（谷地、盆地、河川地等），白天 因与地面的接触面比平地广，因此增热 较多，加上通风不良，热量不易散失， 故温度高；夜间冷空气沿坡地下滑聚集 谷底，加上辐射冷却使温度很低。 凸地（高地、山地、小丘等）因风速大 ，热交换迅速，使气温日较差小。 d、下垫面性质：
5、海洋粘土、浅色土 、潮湿紧密土壤 e、天气： 晴天阴天，无风有风 f、 高度 在对流层中温度日变化的幅度随着离地 面高度的增加而急剧减小。 在23km的高度，气温日较差很小，约 0.11 ，因为气层越高，其温度受地面 影响越小。 2、气温的年变化 在北半球，最热月在7月，最冷月在1月 在海洋和沿海地区，最热月在8月，最冷月 在2月。 气温年较差：一年中月平均气温最高值与最 低值之差。 影响气温年较差的因子： （1）纬度 （2）距海远近 （3）地形和天气状况 （1）纬度：随纬度增加而增大。 （2）距海远近：离海近，年变化小；内 陆地区年变化大。 （3）地形和天气状况： 凹地凸地，雨季可使气温年较
6、差减小。 泼水节是我国云南傣族的新年约4月15日，这 里每年雨季前的4月最热，而印度夏季风带来 雨季开始于5月上旬，雨水带来风调雨顺，所 以泼水节又是“求雨节”“祈年节”。 （二）气温的非周期性变化 气温除因太阳辐射作用引起周期性的日 、年变化外，在大气水平运动时还会发 生非周期性变化。 如“倒春寒”“秋老虎”现象。 一地的气温变化是由周期性变化和非周 期性变化共同作用的结果，总的说来， 气温日、年周期性变化是主要的。 （三）气温的垂直分布 对流层中气温的垂直分布随高度增加而降 低，因为地面是大气增温的主要来源，离 地面越近，大气吸收的地面长波辐射越多 。 1、气温垂直梯度 气温垂直梯度（r）
7、：又叫气温直减率。 r=0.65/100m。 实际上r随时间和高度不同而变化。 （1）日射型：随 高度增加而降低 。12 h （2）辐射型： 随高度增加而增 加。0 h （3）上午转变 型：上面为辐射 型，下面为日射 型。6 h （4）傍晚转变 型：上面为日射 型，下面为辐射 型。18 h 气温垂直分布类型 2、大气中的逆温 逆温：对流层中气温随海拔高度增高而 升高的现象。 有：辐射逆温、平流逆温、下沉逆温和 锋面逆温等。 辐射逆温：因地面强烈辐射冷却而形成 的逆温。 平流逆温：暖空气平流到冷的下垫面上 形成的逆温。 在农业上，利用逆温可以防霜冻；在清 晨喷洒农药；山区的山腰处适宜种植怕 冻果
8、树，又叫“山腰黄金带”。 2 土壤温度 一、土壤热特性 二、土壤温度的日、年变化 三、土壤温度的垂直分布 一、土壤热特性 1、热容量 2、导热率 3、导温率 1、热容量 热容量：物体温度变化1所需吸收或放 出的热量。 分质量热容量和容积热容量两种。 在研究土壤温度时，多采用容积热容量 。 容积热容量（热容量）CV：单位体积的土 壤，温度变化1所需要吸收或放出的热 量。 热容量大的土壤，在得到或失去相 同热量的条件下，升温和降温的数 值小。 土壤热容量大小取决于土壤的组成 成分及其组成比例。 土壤是由固体成分和不定量的水及 空气组成，一般各固体成分的热容 量差别不大。 在土壤组成成分中，热容量大
9、小为： 水土壤固体颗粒空气，因此影响土壤热 容量的主要因素是土壤中水分和空气所占 比例。 土壤湿度大时，空气含量少，热容量增大 ；而土壤干燥时，空气含量多，热容量小 热容量还随土壤孔隙度的增大而减小。 2、导热率 导热率：在单位距离（厚度1cm）内温度 相差1 时，在单位截面上，每秒钟所 通过的热量。 土壤的导热率越大，表示传热越快。 土壤导热率取决于它的前三种主要成分 所占的比例。 一般地，土壤固体成分很少变化，且各 固体组成成分的导热率相差也很小。 土壤导热率主要取决于土壤中水分 和空气含量的多少，即土壤含水量 和土壤空隙度。 土壤组成成分中，其导热率是: 土壤固体颗粒水空气 土壤湿度增加
10、，土壤的导热率增大，导 致潮湿土壤表层昼夜温度变化较小；而 土壤孔隙度增大，则土壤导热率变小， 干燥土壤昼夜温差大。 紧湿土壤温度日变化小，是因为： A、热容量大 B、热容量小 C、导热率大 D、导热率小 3、导温率k 导温率:也叫热扩散率，是在一定的热量 得失情况下，土壤温度变化快慢的一个 物理量。 可用下式表示：k=/c 式中k为导温率，为导热率，c为容积 热容量。 土壤导温率与导热率成正比，与热容量 成反比。 因此，凡影响土壤导热率和热容量的因 素都影响土壤导温率的大小。 k=/c 但土壤湿度对导温率的影响比较复杂，不 是线性关系。 在土壤湿度较小的情况下，随着土壤湿度 的增大导温率k增
11、加;但当土壤湿度超过一 定数值后，因导热率的增加不显著，而 热容量c仍随湿度线性上升，所以导温率k 反而减小。 二、土壤温度的日、年变化 较差：一定周期内最高温度与最低温度 之差。 位相：最高温度和最低温度出现的时间 。 1、日变化 土壤温度日变化：土壤温度在一昼夜间随时 间的连续变化。 晴天时，土表最高温度13h左右，最低温度 在次日近日出时。 为何地面最高温度出现的时间落后于 太阳辐射最大值出现的时间？ 日出后，随着太阳辐射的增强，地面不断得 到热量，到12h后，虽然太阳辐射逐渐减少 但地面仍在得到热量，一直到13h时左右， 地面得到的与失去的能量相当，地面温度达 最大值。 同理，到次日近
12、日出时地面热量收支达到平 衡，出现地面温度最小值。 土表温度日较差最大，越向深层越小，至 一定深度后，日较差为零，该深度为土温 日不变层（日恒温层）深度。 如窑洞、地铁等。 2、影响土壤温度日较差大小的因素： （1）（太阳高度）纬度:随纬度增高而减少。 （2）土壤湿度:湿土浅色土 （4）地形:凸地5的期间叫作 物生长期。 “看万山红遍，层林尽染”； “停车坐爱枫林晚，霜叶红于二月花”； 因为:叶片中含有花青素，它在酸性液中 呈红色。随季节更替，气温、日照相应 减少，对花青素的形成有利，枫树等红 叶树种的叶片细胞这时呈酸性，整个叶 片便呈现偏红的颜色。 因此可见是秋天的气象条件染红了它。 “深闺
13、秋叶何处觅？” 1、北京香山 2、四川阿坝米亚罗 3、长沙岳麓山 4、南京栖霞山 10-春季喜温作物 开始生长，喜凉作 物开始迅速生长。 秋季喜温作物停止 生长。 10的期间为喜温 作物生长期。 15-喜温作物积 极生长，早稻适 宜移栽。 15的期间是喜 温作物安全生长 期。 20-水稻安全抽 穗、开花的指标， 热带植物正常生长 。 20 为热带作物 生长期。 2、积温及其对作物生长发育的影响 积温 (Accumulated temperature) 即某一时段内逐日平均气温总和。 农业气象中常用活动积温和有效积温表示。 (1)活动温度：高于生物学下限温度（B） 的日平均温度。ti 活动积温：
14、生物某一生育期或全生育期 中活动温度的总和。 (2)有效温度：活动温度与生物学下限温度 （B）之差。（ti-B） 有效积温：生物某一生育期或全生育期中 有效温度的总和。 积温在农业上的应用 （1）积温是作物与品种特性的重要指标之一。 在种子鉴定书上标明该作物品种从播种到开花、 成熟所需的积温，可为引种与品种推广提供重要 依据，避免引种与推广的盲目性。 （2）积温是热量资源的主要标志之一。 根据积温的多少，可确定作物在某地能 否成熟，并预计能否高产。 通过积温分析可为各地确定种植制度提 供依据。 （3）农业气象预报服务 可作为物候期预报、收获期预报、病虫 害发生发展时期预报等的重要依据。 假设作物生育期所需要的积温是A，其生 育期下限温度是B，完成该生育期需N天 ，则活动积温可以写成：Y=A+N B 若气象台预报未来某时段平均温度是T, 则Y=N T，所以 Y=A+N B=N T 求出:N=A/(T-B)
