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1、五、计算题 1.任意时刻太阳高度角的计算：计算武汉(30N)在冬至日上午10时的太阳高度角。 解：上午 10 时：(t12)15(1012)1530 冬至日：=2327 武汉纬度：=30 sinh = sin30sin(2327)cos30cos(2327)cos(30)=0.48908 h=2917 2.正午太阳高度角的计算。计算当太阳直射 20S 时(约11月25日)在 40S 的正午太阳高度角。解：已知=40(在南半球) =20h=90(40)+(20)=110 计算结果大于 90，故取补角，太阳高度角为：h=180110=70也可用上述后一公式直接得h=90| = 90|40(20)|
2、=70 3.计算可照时间计算11月25日武汉的可照时间。解：由附表3可查得=20，武汉纬度=30 cos0 =tgtg=tg30tg(20)=0.210138 0 =77.87 即：日出时角为77.87(相当于真太阳时6时49分)， 日落时角为77.87(相当于真太阳时17时11分)。可照时间=20/15=277.87/15=10.38 小时 4.计算水平面上的太阳直接辐射通量密度。计算北京(取=40N)冬至日上午 10 时水平面上的太阳直接辐射通量密度(设 Rsc=1367 瓦?米-2 ，a=0.8)。 解：已知=40,=2327(冬至日)，=30 sinh=sin40sin(2327) +
3、 cos40cos(2327) cos(30)=0.352825 m=1/sinh=1/0.352825=2.8343 Rsb=Rsc?am sinh=13670.82.83430.352825=256.25 (瓦?米-2 ) ，计算武汉(为 30N)在夏至日正午时的太阳直接辐射通量密度(已知 a=0.8)。 解：已知=30，=2327，正午太阳高度角为h=90=90302327=8327 m=1/sinh=1.00657 Rsb=Rsc?am sinh=13670.81.00657 sin8327=1084.87 (瓦?米-2) 例 3 当太阳直射南半球纬度 18时，试求我国纬度 42处地面
4、上正午时的直接辐射通量密 度(已知大气透明系数为 0.7，太阳常数为 1367 瓦?米-2)。 解：已知=42 =18 a=0.7 正午时：h=90+=904218=30 m=1/sinh=1/sin30=2 Rsb=Rsc?am sinh=1367(0.7)2 sin30=334.9 (瓦?米-2 ) 5.某地在200米处气温为19.9，在1300米处气温为7.8。试求2001300米气层中干空气块的大气稳定度。解：据题意先求出：(19.97.8)/(1300200)1.1/100 米再进行比较判断：d 1/100 米 d 在 2001300 米的气层中，对干空气块是不稳定状态。 6.某作物
5、从出苗到开花需一定有效积温，其生物学下限温度为 10，它在日均气温为 25条件下，从出苗到开花需要50天。今年该作物5月1 日出苗，据预报 5 月平均气温 为 20.0，6 月平均气温为 30.0，试求该作物何月何日开花？所需活动积温及有效积温各是多少？解：(1) 求某作物所需有效积温(A)：由公式 n=A/(TB)得A=n(TB)则A=(2510)50=750(2)求开花期：5月份有效积温为：A5 = (2010)31=310从五月底至开花还需有效积温：750310=440 还需天数 n = 440 / (3010)=22 天，即 6 月 22 日开花 (3) 求活动积温与有效积温：活动积温
6、=20313022=1280 有效积温=750 答：该作物于6月22日开花，所需要的活动积温和有效积温分别为1280和750。 7.育种过程中，对作物进行杂交，要求两亲本花期相遇，已知杂交品种由播种到开花，母本不育系和父本恢复系各要求大于10的有效积温分别为765和 1350，试问父本播 种后，母本何时播种为宜？已知父本播种后，天气预报日平均温度为25。 解：A 母 =765， A 父 =1350， T=25， B=10 n(A 父 A 母 )/(TB) =(1350765)/(2510)=585/15=39 天 答：父本播种后 39 天母本播种。8.某作物品种 5 月 1 日出苗，7 月 3
7、1 日成熟。其生物学下限温度为 10，这期间各月 平均温度如下表。试求全生育期的活动积温和有效积温。 月份月平均温度() 5 6 7， 21.3 25.7 28.8解： 已知： =21.3， t5 n=31 天， =25.7， t6 n=30 天， =28.8， n=31 天， B=10 t7 (1) Y=t10 =n1t1n2t2n3t3=3121.33025.73128.8=2324.1 (2) A=(TB) =n1 (t1B)n2 (t2B)n3 (t3B)=3111.33015.73118.8=1404.1答：活动积温和有效积温分别为 2324.1和 1404.1。 9.离地面 200
8、 米高处的气温为 20。此高度以上气层的气温垂直递减率平均为0.65 /100 米，试求离地面1200米高处的气温。若1200米处空气是未饱和状态，当气块从此高度下沉至地面，其温度为若干？ 解：已知 Z1 =200 米，Z2 =1200 米，t1 =20 r=0.65/100 米 rd =1/100米设1200米处气温为t2 ，气块下沉至地面时的温度为 t。 (1) (t2 t1 )/(Z2 Z1 )=r t2 =t1 r(Z2 Z1 )=200.65/100 米(1200200)米=13.5 (2) (t2 to )/Z2 =rd to =t2 +rd Z2 =13.51/100 米1200
9、 米=25.5 答：离地面 1200 米高处的气温为13.5；气块下沉至地面时的温度为25.5。 10.某水稻品种5月25日开始幼穗分化，从幼穗分化到抽穗的有效积温为242，生物学下限温度为 11.5，天气预报5月下旬至6月中旬平均温度为 22.5，试问抽穗日期是何时？ 解：已知 A=242，T=22.5，B=11.5 n=A/(TB)=242 / (22.511.5)=242 / 11=22 (天) 答：6 月 16 日抽穗。11.当饱和差为1hPa，相对湿度为 80，求饱和水汽压是多少？解：已知 d=Ee =1hpa U = e / E=0.8 则：e = E1 又(E1)/E=0.8 E
10、= 5 (hPa) 答：饱和水汽压为 5hPa。 12.当气温为15.0时，饱和水汽压为17.1hPa，在气温为26.3时，饱和水汽压为34.2hPa，现测得气温为26.3，水汽压为17.1hPa，试求相对湿度和露点是多少？ 解： U = e / E100，据题意当 t =26.3，则：E=34.2hPa，e =17.1hPa U =17.1 / 34.2100=50 又当 t=15.0，则 E=17.1hPa，此时 t=td (露点温度) 答：相对湿度为50，露点温度为15。 13.温度为 20，水汽压为17.1hPa的一未饱和气块，从山脚海平处抬升翻越 1500m 的高山，凝结产生的水滴均
11、降在迎风坡，求该气块到达山背风坡海平面处的温度和相对湿度(已 知 rd =1/100 米，rm=0.5/100 米，且温度为10，15，20，25时的饱和水汽压分别为 12.3，17.1，23.4，31.7hPa，忽略未饱和气块升降时露点的变化)。解：e=17.1hPa 当 t =15时， 则水汽饱和：E15 =17.1hPa 凝结高度为：Zd =(2015)100=500 米 t2000 米=20(1.0500/100)0.5(1500500)/100=10 t 山背脚 =10+11500/100=25 U = e/E100 =12.3/31.7100=39 答：背风坡海平面上的气温为25，
12、相对湿度为 39%。 14.温度为25，水汽压为22hPa 的空气块，从迎风坡山脚处向上爬升，已知山高1500 米，凝结产生的水滴均降在迎风坡。试求空气块的凝结高度、山顶处的温度和相对湿度。气温为19和25的饱和水汽压依次是22.0hPa 和31.7hPa，忽略空气上升时露点的变化。 解：（1）to =25 td =19 rd =1/100 米 (tdto )/Zd =rd 凝结高度为：Zd =(totd )/rd =(2519) /(1/100 米)=600 米 (2) 已知 rm =0.5/100 米 (t 山顶td )/(ZZd )=rm t 山顶 =td rm (ZZd ) =190.
13、5/100 米(1500600) =190.5/100 米900 米 =14.5 （3）因气块到达山顶时水汽是饱和的，所以相对湿度r=100% 15.某地夏季(68 月)各月降水量及平均温度资料如下表： 月 份 6 7降水量(毫米) 平均温度() 209.5 156.2 25.7 28.88 119.4 28.3试求夏季干燥度，并说明其干湿状况。解：K=0.16T10/R=0.16(3025.7+3128.8+3128.3)(209.5+156.2+119.4)=0.16(771+892.8+877.3)/(209.5+156.2+119.4) =(0.162541.1) / 485.1=0.
14、84 K0.99 故为湿润状态。16. 在百叶箱中，自然通风状况（风速0.4m/s）下，用球状干湿表测得干湿球温度分别为30.0和20.0，当时大气压为1010.0hPa，请分别计算当时空气的水汽压、绝对湿度、相对湿度、饱和差和露点温度。解：1.分别计算空气及湿球表面的饱和水汽压E6.107810(7.5t/(237.3+t) 6.107810（7.530/（237.3+30）42.43(hPa)Etw 6.107810(7.5tw/(237.3+tw) 6.107810(7.520/(237.3+20)23.38(hPa)。2.由题意可知：A0.85710-3-1。3.计算当时空气中的水汽压
15、：eEtwAP(ttw) 23.380.85710-31010（3020）14.72(hPa)。4. 计算绝对湿度：a218.4e/T218.414.72/（273.15+30）10.6g.m-3。5. 计算相对湿度：RHe/E10014.72/42.4310034.7。6. 计算饱和差：dEe42.4314.7227.71(hPa)。7. 计算露点温度：td237.3lg（e/6.1078）/（7.5lg （e/6.1078） 237.3lg（14.72/6.1078）/（7.5lg （14.72/6.1078）12.7（）17.请分别计算1Ei波长为0.5微米和频率为2450MHz的光量子的能量。E1
