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1、农林气象学农林气象学2012/6/282本本 章章 内内 容容农林农林气象学气象学的概念、研究任务和方法的概念、研究任务和方法大气的组成大气的组成及垂直结构及垂直结构绪绪 论论2012/6/283第一节第一节 农林气象学的概念、任务及研究方法农林气象学的概念、任务及研究方法 uu气象气象: :在地球大气中每时每刻都在发生着风、云、雨、在地球大气中每时每刻都在发生着风、云、雨、 雪、雷电、旱涝、寒暑等等各种各样的自然现象，这雪、雷电、旱涝、寒暑等等各种各样的自然现象，这 些现象统称为大气物理现象，简称为气象。些现象统称为大气物理现象，简称为气象。uu气象学：研究大气中所发生的各种物理现象和物理过
2、气象学：研究大气中所发生的各种物理现象和物理过程的形成原因、时空分布和变化规律的科学。程的形成原因、时空分布和变化规律的科学。uu 气象要素气象要素: :构成和反映大气状态、大气现象的基本因构成和反映大气状态、大气现象的基本因素。如：温度、湿度、太阳辐射、能见度等。素。如：温度、湿度、太阳辐射、能见度等。一、气象学的概念一、气象学的概念2012/6/284气象要素随时间和空间而变化，对其进行观测气象要素随时间和空间而变化，对其进行观测和记录，可为天气预报、气候分析和有关科学研究和记录，可为天气预报、气候分析和有关科学研究提供基础资料。提供基础资料。气象学的分支学科很多。如气象学的分支学科很多。
3、如大气物理学、天气大气物理学、天气学、气候学、应用气象学等。学、气候学、应用气象学等。应用气象学又有许多分应用气象学又有许多分 支，如水文气象学、医疗气象学、农业气象学等。支，如水文气象学、医疗气象学、农业气象学等。2012/6/285uu农农林林气象学气象学 ：研究农：研究农、林、林业生产与气象条件之间关系业生产与气象条件之间关系及相互作用规律的一门学科。及相互作用规律的一门学科。是应用气象学的重要组成是应用气象学的重要组成部分。部分。二、农林气象学的概念二、农林气象学的概念农林气象学的研究对象包括两个方农林气象学的研究对象包括两个方 面：一是研究与农林业生产有关的气象面：一是研究与农林业生
4、产有关的气象 条件的发生、变化和发展规律；二是研条件的发生、变化和发展规律；二是研 究受气象条件影响和制约的有关农林业究受气象条件影响和制约的有关农林业 问题及其解决途经。问题及其解决途经。2012/6/286三、农林三、农林气象学的气象学的基本基本任务任务 农林业气象基础理论的研究。农林业气象基础理论的研究。 农林业气象监测农林业气象监测 包括仪器的研制、站网设置、观包括仪器的研制、站网设置、观测方法等。测方法等。 农林业气象情报和预报。农林业气象情报和预报。 农林业气候资源的开发、利用与保护。农林业气候资源的开发、利用与保护。 农林业小气候的调节与利用。农林业小气候的调节与利用。 农林业气
5、象灾害规律的掌握及灾害预防。农林业气象灾害规律的掌握及灾害预防。2012/6/287四四、研究方法、研究方法|分期播种法分期播种法 |地理播种法地理播种法 |地理分期播种法地理分期播种法 |人工气候实验法人工气候实验法 |气候分析法气候分析法研究中要求遵循研究中要求遵循平行观测平行观测的原则，在此原则指导下采的原则，在此原则指导下采用以下方法：用以下方法：2012/6/288第二节第二节 大气的组成及垂直结构大气的组成及垂直结构一、大气的组成一、大气的组成1.1.大气的成份大气的成份地球大气由三个部分组成：干洁大气（即干空气）、地球大气由三个部分组成：干洁大气（即干空气）、水汽、悬浮在大气中的
6、固、液态杂质。水汽、悬浮在大气中的固、液态杂质。干洁大气干洁大气n n干洁大气的定义：干洁大气的定义：除去水汽及其他悬浮在大气中的固、液体质粒以外的整除去水汽及其他悬浮在大气中的固、液体质粒以外的整 个混合气体个混合气体. .2012/6/289n n干洁大气成分的变化：干洁大气成分的变化：vv0 090km90km，主要成分和含量比，主要成分和含量比例基本保持不变。例基本保持不变。vv90km90km以上，氮稍有减少以上，氮稍有减少, ,氧稍氧稍有增多有增多, ,氩和二氧化碳明显减氩和二氧化碳明显减少少, ,其中氧分子和氮分子开始其中氧分子和氮分子开始离解离解 。2012/6/2810大气各
7、成分的含量：大气各成分的含量：气体成分气体成分所占体（所占体（% %）临界温度（临界温度（ ）临界压强（大压）临界压强（大压）氮氮78.0878.08-147.2-147.233.533.5氧氧20.9520.95-118.9-118.940.740.7氩氩0.930.93-122.0-122.048.048.0二氧化碳二氧化碳0.0320.03231.031.073.073.0臭氧臭氧0.000060.00006-5.0-5.092.392.3干洁大气干洁大气100100-140.7-140.737.237.2干洁大气的成分（高度干洁大气的成分（高度25km25km以下以下 ）2012/6/
8、28112.2.几种有重要意义的气体几种有重要意义的气体uuN N2 2的作用的作用a a 冲淡氧的浓度，减弱氧化作用；冲淡氧的浓度，减弱氧化作用；b b 有机体的组成部分，植物的固氮作用需要大有机体的组成部分，植物的固氮作用需要大气中的氮。气中的氮。uuO O2 2的作用的作用: :a a 动植物呼吸作用的重要气体；动植物呼吸作用的重要气体；b b 决定着有机物的燃烧、腐败及分解过程。决定着有机物的燃烧、腐败及分解过程。c c 积极参与大气中的许多过程。积极参与大气中的许多过程。2012/6/2812uuO O3 3的作用：的作用：a Oa O3 3能大量吸收太阳紫外线，使能大量吸收太阳紫外
9、线，使O O3 3层增暖，层增暖，影响大气温度的垂直分布。影响大气温度的垂直分布。b b 保护地球上的生物免受紫外线的危害。保护地球上的生物免受紫外线的危害。O O3 3洞：洞：8080年代中期首次在南极发现臭氧空洞年代中期首次在南极发现臭氧空洞,“,“臭臭氧空洞氧空洞”是指臭氧含量减少。是指臭氧含量减少。2012/6/2813这幅地图显示的是这幅地图显示的是臭氧洞。臭氧洞。19861986年，南极年，南极的臭氧量仅是的臭氧量仅是3030年前的年前的一半。一半。20052005年臭氧空洞面年臭氧空洞面积达到积达到2424万平方千米，万平方千米，相当于北美洲的面积。相当于北美洲的面积。 2012
10、/6/281420092009年南极臭氧空洞的大小年南极臭氧空洞的大小2012/6/2815n nCOCO2 2的作用：的作用：a a 植物进行光合作用不可缺少的原料。植物进行光合作用不可缺少的原料。b b 吸收和放出长波辐射，产生吸收和放出长波辐射，产生“温室效应温室效应”。含量：含量：大气中大气中COCO2 2含量很少，其平均含量约占大气容积含量很少，其平均含量约占大气容积 的的0 0. .0303，NOAANOAA的数据显示的数据显示20082008年全球大气中二年全球大气中二 氧化碳的平均含量为氧化碳的平均含量为384.9ppm384.9ppm，比，比20072007年提高了年提高了
11、2.2ppm2.2ppm，与多年平均水平相比则上升了，与多年平均水平相比则上升了1.8ppm1.8ppm。 与与 2020世纪八十与九十年代相比，近十年，大气中二氧世纪八十与九十年代相比，近十年，大气中二氧 化碳含量年均增速也在加快。化碳含量年均增速也在加快。 2012/6/2816随时间，白天、夏季、晴天比夜晚、冬季、阴天少。随时间，白天、夏季、晴天比夜晚、冬季、阴天少。随空间，城市、矿区多（可达到随空间，城市、矿区多（可达到0.05%0.05%），农村少（低），农村少（低于于0.02%0.02%），大陆比海洋多。），大陆比海洋多。uu分分 布：布：随高度，主要集中于大气底部随高度，主要集中
12、于大气底部20km20km的气层内的气层内,20km,20km以上以上明显减少。明显减少。 2012/6/2817n n水汽水汽 来源：来源：主要来自江、河、湖、海、潮湿陆面的水分蒸发以及主要来自江、河、湖、海、潮湿陆面的水分蒸发以及植物表面的蒸腾。植物表面的蒸腾。 作用作用: :a a 天气变化中扮演着主要角色。天气变化中扮演着主要角色。b b 水汽的蒸发和凝结伴随着吸收和放出潜热的过程，影水汽的蒸发和凝结伴随着吸收和放出潜热的过程，影响到地面和空气温度的变化。响到地面和空气温度的变化。c c 水汽能强烈吸收和放出长波辐射，对地面和空气温水汽能强烈吸收和放出长波辐射，对地面和空气温度有一定影
13、响。度有一定影响。 2012/6/2818地球上的水循环地球上的水循环2012/6/28193.3.固体微粒在气象上的作用固体微粒在气象上的作用n n在大气中悬浮着的各种固体和液体微粒（包括气溶胶在大气中悬浮着的各种固体和液体微粒（包括气溶胶粒子和大气污染物质两大部分）。粒子和大气污染物质两大部分）。 n n作用：作用：a a 吸收太阳辐射，使空气温度增高，同时削弱了到达吸收太阳辐射，使空气温度增高，同时削弱了到达地面的太阳辐射。地面的太阳辐射。b b 能阻挡地面辐射，减缓地面辐射冷却的程度。能阻挡地面辐射，减缓地面辐射冷却的程度。c c 成为云雾的凝结核，对降水有重要作用。成为云雾的凝结核，
14、对降水有重要作用。d d 降低了大气透明度，降低了大气透明度，产生极光等大气现象。产生极光等大气现象。2012/6/2820二、大气的垂直结构二、大气的垂直结构1.1.大气上界大气上界 n n大气的物理上界大气的物理上界根据大气中极光出现的最大高度，大气上界的高度根据大气中极光出现的最大高度，大气上界的高度为为100010001200km1200km。是以大气密度接近星际气体密度（空气分子浓度为是以大气密度接近星际气体密度（空气分子浓度为1 1个个/m3,/m3,电子浓度为电子浓度为10102 210103 3个个/m/m3 3) )的高度作为标准，大气的高度作为标准，大气上界约在上界约在20
15、0020003000km3000km高度处。高度处。 n n星际气体上界星际气体上界2012/6/28212. 2.大气的垂直分层大气的垂直分层对流层对流层 厚度变化（厚度变化（ 不及大气层的不及大气层的 1%1%） 空间：随纬度增加，厚度降低。空间：随纬度增加，厚度降低。低纬地区：平均厚度为低纬地区：平均厚度为171718km18km；中纬地区：平均为中纬地区：平均为101012km12km；高纬地区：平均为高纬地区：平均为8 89km9km；时间时间：夏季大于冬季。夏季大于冬季。2012/6/2822 特特 点：点： a a 温度随高度升高而降低（平均高度每升高温度随高度升高而降低（平均高
16、度每升高100m100m，气，气 下降下降0.650.65。）。） b b 空气具有强烈的垂直运动和不规则的乱流运动。空气具有强烈的垂直运动和不规则的乱流运动。 c c 气象要素的水平分布不均匀。气象要素的水平分布不均匀。 分层：分层：下层、中层、上层、对流层顶下层、中层、上层、对流层顶 2012/6/2823uu下层（下层（又叫又叫摩擦层，厚度为摩擦层，厚度为0 02km2km）：其中）：其中0-2m0-2m的气的气层层 ，称作贴地气层，是称作贴地气层，是农业小气候研究的主要层次。农业小气候研究的主要层次。摩擦作用、对流运动和乱流运动最强烈；摩擦作用、对流运动和乱流运动最强烈； 在接近地面约在接近地面约303050m50m高度以下的气层称为近地气高度以下的
