《农业气象学》实验报告

专业：植保10-1   姓名：   学号：   实验时间：20##年9月24日

实验一、日照时数和光照强度的测定

实验目的：

1.了解使用天空辐射表的使用，正确观测太阳直接辐射、闪射辐射和净辐射。

2.掌握照度计的使用，测量光照强度。

3.计算日照时数和日照百分率。

实验原理：

辐射表通过对光照强度的感应产生热效应，再转化为电动势，带动电流表指针偏转，显示在表盘上。

实验器材：

天空辐射表、净辐射表、紫外线照度计

实验步骤：

1.      用天空辐射表测量总辐射值。

2.      用净辐射表测量净辐射值。

3.      用照度计测量光照强度。

4.      用紫外线照度计测量紫外线强度。

5.      计算日照时数和光照百分率。

实验结果：

实验结果分析：

1.      下午随时间推移，净辐射、总辐射、直接辐射、紫外强度都逐步降低。总辐射和直接辐射在之后显著降低。

2.      光照强度与总辐射、净辐射成正比。

3.      紫外线强度与总辐射和净辐射成正比。

4.      云层的阻挡是影响各指标的直接原因。

5.      太阳辐射是地面获得热量的最主要方式。

6.      数据中有部分出现了净辐射大于总辐射的情况，这主要是由于仪器的误差。

实验二、土壤温度、气温的测定

实验目的：

1.      掌握干球温度及、湿球温度计和最高、最低温度计的原理。

2.      掌握干球温度及、湿球温度计和最高、最低温度计的读数。

3.      掌握差算空气温度的方法。

实验原理：

农业气象学中的温度计分普通温度计、最高温度及和最低温度计之分。

（1）最高温度及的构造特点是在球部和毛细管相连的地方有一个狭窄的通道。当感应球部放入被测介质中，温度升高，液体膨胀通过狭窄的通道。当被测介质温度又下降时，温度计中的液体收缩，液体在狭窄通道处被截断。下部分液体继续收缩，而毛细管中的液体因与下部分液体分离而停留不下降。即使温度再次上高，甚至超过前面的最高温度，原理类似，最高温度计始终保留最高温度示数。为了测得下一次测试的准确度，必须用力将毛细管中的液柱甩回感应球中。

（2）最低温度计用于测定一段时间内的最低温度。最低温度计所用的液体为酒精，毛细管较一般的温度计粗。在毛细管中有一哑铃状游标，用于记录指示最低温度示数。当温度下降后，毛细管中的液柱从哑铃状游标处断开，游标随下降的液面下降并记录最低温度。特别应当注意的是，最低温度计必须水平放置使用。

（3）干球温度计是测定空气温度的干温表，需配合湿球温度计使用。湿球温度计不同于干球温度计的地方在于感应球被包上了润湿的纱布。当空气的水汽未达到饱和时，纱布上的水分就不断蒸发，从而带走热量，同时从流经温度计表面的空气吸收热量。当耗散的热量和吸收的热量达到平衡时，温度计就不在变化。空气湿度越小，蒸发越快，湿球温度计下降得越快，与干球温度计的差值越大。

实验器材：

通风按时表、地面温度计、最低温度计

实验步骤：

1.      空气温度测定。

2.      空气相对湿度、水汽压、饱和水汽压、露点温度查算。

3.      地面温度、最低温度观测。

实验结果：

   

结果分析：

1.      由数据可得，下午14:54到15:24土壤温度最高下降，随后保持稳定。因此可知，太阳辐射是地面温度的直接来源。

2.      日出后，地面开始吸收辐射热量，直至下午13:00后开始逐步散失，温度下降。

3.      注意将温度计感应球接触地面。

4.      读书过程中不要将手接触温度计，以防误差。

5.      切忌将最低温度计拿起来读数。

空气湿度是表示空气潮湿程度的物理量。一般采用几种不同的参数量。

（1）    水汽压：空气中由于水汽重力产生的压力称为水汽压，单位用Pa或者hPa表示。

（2）    饱和水汽压：空气中水汽含量达到一定程度后达到某一特定值称为饱和水汽压，用E表示。

（3）    饱和差：一定温度条件下，空气实际水汽压与饱和水汽压的差值叫饱和差。

（4）    露点温度：在空气中，水汽含量不变气压一定的条件下，当空气降低到水汽达到饱和水汽压时称为露点温度。

实验三、风速、风向、气压额测定

实验目的：

了解认识测量风速、风向、气压的仪器及工作原理。

实验原理：

1.      观测气压表并记录气压。

2.      用便携式测试仪测试风速和风向。

实验器材：

风向、风速仪、空盒式气压表

实验结果：

实验结果分析：

（1）    一天中气压的变化在同一地点不明显。

（2）    同一地点短时间内的风向、风速具有不确定性。

（3）    空盒式气压表与水银气压表相比精确度不够高，但有方便携带的优点。

实验四、降水及蒸发额测定

实验目的：

学习掌握雨量器、虹吸式雨量计、蒸发器的使用及其原理。

实验原理：

虹吸式雨量计是一种自动记录，适用于长时间将于观测的雨量计。当雨水进入铜质容器后，附表在浮力的作用下随水面上升而升高。随水量的记录纸自动划线记录。当雨量积满后通过虹吸作用吸出雨水再重复集水，直至降雨结束。通过记录纸观测降雨时间及降雨量。

实验器材：

雨量计、量雨杯、蒸发器

实验结果：

降雨量：11.3mm       

蒸发量：蒸发前18.65mL    降雨后18.45mL

蒸发率：（18.65-18.45）/（18.65*10*10*3.14）=0.01%

实验结果分析：

    由于提起条件限制，降雨量只有通过观察以前测好的记录纸进行试验。

 

第二篇：农业气象学答案

农业气象学试题(有答案)

第一章   大气

一、名词解释题：    1. 干洁大气：除去了水汽和各种悬浮的固体与液体微粒的纯净大气，称为干洁大气。

    2. 下垫面：指与大气底部相接触的地球表面，或垫在空气层之下的界面。如地表面、海面及其它各种水面、植被表面等。

    3. 气象要素：构成和反映大气状态的物理量和物理现象，称气象要素。主要包括气压、气温、湿度、风、云、能见度、降水、辐射、日照和各种天气现象等

二、填空题：       (说明：在有底线的数字处填上适当内容)

    1. 干洁大气中，按容积计算含量最多的四种气体是： (1)、(2)、氩和(3)。

    2. 大气中臭氧主要吸收太阳辐射中的 (4)。

    3. 大气中二氧化碳和水汽主要吸收 (5)辐射。

    4. 近地气层空气中二氧化碳的浓度一般白天比晚上(6)，夏天比冬天 (7) 。

    5. (8) 是大气中唯一能在自然条件下发生三相变化的成分，是天气演变的重要角色。

    6. 根据大气中 (9) 的铅直分布，可以把大气在铅直方向上分为五个层次。

    7. 在对流层中，温度一般随高度升高而 (10) 。

    8. 大气中对流层之上的一层称为 (11) 层，这一层上部气温随高度增高而 (12) 。

    9. 根据大气中极光出现的最大高度作为判断大气上界的标准，大气顶约高 (13) 千米。

答案： (1)氮  (2)氧  (3)二氧化碳  (4)紫外线  (5)长波  (6)低  (7)低  (8)水汽  (9)温度  (10)降低 (11)平流 (12)升高  (13)1200

三、判断题：       (说明：正确的打“√”，错误的打“×”)

    1. 臭氧主要集中在平流层及其以上的大气层中，它可以吸收太阳辐射中的紫外线。

    2. 二氧化碳可以强烈吸收太阳辐射中的紫外线，使地面空气升温，产生“温室效应”。

    3. 由于植物大量吸收二氧化碳用于光合作用，使地球上二氧化碳含量逐年减少。

    4. 地球大气中水汽含量一般来说是低纬多于高纬，下层多于上层，夏季多于冬季。

    5. 大气在铅直方向上按从下到上的顺序，分别为对流层、热成层、中间层、平流层和散逸层。

    6. 平流层中气温随高度上升而升高，没有强烈的对流运动。

    7. 热成层中空气多被离解成离子，因此又称电离层。

答案：1.对，2.错，3.错，4.对，5.错，6.对，7.对。

四、问答题：    1. 为什么大气中二氧化碳浓度有日变化和年变化？

答：大气中的二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料。植物在太阳辐射的作用下，以二氧化碳和水为原料，合成碳水化合物，因此全球的植物要消耗大量的二氧化碳；同时，由于生物的呼吸，有机物的分解以及燃烧化石燃料等人类活动，又要产生大量的二氧化碳。这样就存在着消耗和产生二氧化碳的两种过程。一般来说，消耗二氧化碳的光合作用只在白天进行，其速度在大多数地区是夏半年大，冬半年小；而呼吸作用等产生二氧化碳的过程则每时每刻都在进行。所以这两种过程速度的差异在一天之内是不断变化的，在一年中也随季节变化，从而引起二氧化碳浓度的日变化和年变化。

在一天中，从日出开始，随着太阳辐射的增强，植物光合速率不断增大，空气中的二氧化碳浓度也随之不断降低，中午前后，植被上方的二氧化碳浓度达最低值；午后，随着空气温度下降，光合作用减慢，呼吸速率加快，使二氧化碳消耗减少；日落后，光合作用停止，而呼吸作用仍在进行，故近地气层中二氧化碳浓度逐渐增大，到第二天日出时达一天的最大值。

在一年中，二氧化碳的浓度也主要受植物光合作用速率的影响。一般来说，植物夏季生长最旺，光合作用最强，秋季最弱。因此二氧化碳浓度秋季最小，春季最大。

此外，由于人类燃烧大量的化石燃料，大量的二氧化碳释放到空气中，因而二氧化碳浓度有逐年增加的趋势。

    2. 对流层的主要特点是什么？

答：对流层是大气中最低的一层，是对生物和人类活动影响最大的气层。对流层的主要特点有：    (1)对流层集中了80%以上的大气质量和几乎全部的水汽，是天气变化最复杂的层次，大气中的云、雾、雨、雪、雷电等天气现象，都集中在这一气层内；

    (2) 在对流层中， 气温一般随高度增高而下降， 平均每上升100米， 气温降低0.65℃，在对流层顶可降至－50℃至－85℃；

    (3) 具有强烈的对流运动和乱流运动，促进了气层内的能量和物质的交换；

    (4) 温度、湿度等气象要素在水平方向的分布很不均匀，这主要是由于太阳辐射随纬度变化和地表性质分布的不均匀性而产生的。

第二章   辐射

一、名词解释题：    1. 辐射：物体以发射电磁波或粒子的形成向外放射能量的方式。由辐射所传输的能量称为辐射能，有时把辐射能也简称为辐射。

    2. 太阳高度角：太阳光线与地平面的交角。是决定地面太阳辐射通量密度的重要因素。在一天中，太阳高度角在日出日落时为0，正午时达最大值。

    3. 太阳方位角：太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的交角。以正南为0，从正南顺时钟向变化为正，逆时针向变化为负，如正东方为－90°，正西方为90°。

    4. 可照时间：从日出到日落之间的时间。

    5. 光照时间：可照时间与因大气散射作用而产生的曙暮光照射的时间之和。

    6. 太阳常数：当地球距太阳为日地平均距离时，大气上界垂直于太阳光线平面上的太阳辐射能通量密度。其值为1367瓦?米-2。

    7. 大气质量数：太阳辐射在大气中通过的路径长度与大气铅直厚度的比值。

    8. 直接辐射：以平行光线的形式直接投射到地面上的太阳辐射。

    9. 总辐射：太阳直接辐射和散射辐射之和。

    10. 光合有效辐射：绿色植物进行光合作用时，能被叶绿素吸收并参与光化学反应的太阳辐射光谱成分。

    11. 大气逆辐射：大气每时每刻都在向各个方向放射长波辐射，投向地面的大气辐射，称为大气逆辐射。

    12 . 地面有效辐射：地面辐射与地面吸收的大气逆辐射之差，即地面净损失的长波辐射。

    13. 地面辐射差额：某时段内，地面吸收的总辐射与放出的有效辐射之差。

二、填空题：    1. 常用的辐射通量密度的单位是 (1) 。

    2. 不透明物体的吸收率与反射率之和为 (2) 。

    3. 对任何波长的辐射，吸收率都是1的物体称为 (3) 。

    4. 当绝对温度升高一倍时，绝对黑体的总辐射能力将增大 (4) 倍。

    5. 如果把太阳和地面都视为黑体，太阳表面绝对温度为6000K，地面温度为300K，则太阳表面的辐射通量密度是地表面的 (5) 倍。

    6. 绝对黑体温度升高一倍时，其辐射能力最大值所对应的波长就变为原来的 (6) 。

    7. 太阳赤纬在春秋分时为 (7) ，冬至时为 (8) 。

    8. 上午8时的时角为 (9) ，下午15时的时角为 (10) 。

    9. 武汉(30°N)在夏至、冬至和春秋分正午时的太阳高度角分别为 (11) ， (12) 和 (13) 。

    10. 冬半年，在北半球随纬度的升高，正午的太阳高度角 (14) 。

    11. 湖北省在立夏日太阳升起的方位是 (15) 。

    12. 在六月份，北京的可照时间比武汉的 (16) 。

    13. 在太阳直射北纬10°时，北半球纬度高于 (17) 的北极地区就出现极昼。

    14. 由冬至到夏至，北半球可照时间逐渐 (18) 。

    15. 光照时间延长，短日照植物的发育速度就会 (19) 。

    16. 在干洁大气中，波长较短的辐射传播的距离比波长较长的辐射传播距离　(20) 。

    17. 随着太阳高度的降低，太阳直接辐射中长波光的比 (21) 。

    18. 地面温度越高，地面向外辐射的能量越 (22) 。

    19. 地面有效辐射随空气湿度的增大而 (23) ，随地面与空气温度之差的增大而 (24) ，随风速的增大而 (25) 。

    20. 地面吸收的太阳总辐射与地面有效辐射之差称为 (26) 。

答案： (1)瓦.米－2

； (2)1； (3)绝对黑体； (4)15； (5)160000； (6)二分之一； (7)0°；(8)－23°27'；

(9)－60°； (10)45°； (11)83°27'； (12)36°33'；

(13)60°； (14)减小； (15)东偏北； (16)长； (17)80°；

(18)延长； (19)减慢； (20)短；(21)增加； (22)多； (23)减小； (24)增大； (25)减小； (26)地面辐射差额。

三、选择题：     (说明：在四个答案中，只能选一个正确答案填入空格内。)

    1. 短日照植物南种北引，生育期将________。

     A. 延长；   B.缩短；

     C. 不变；   D.可能延长也可能缩短。

    2. 晴朗的天空呈蓝色，是由于大气对太阳辐射中蓝紫色光________较多的结果。

     A. 吸收；  B. 散射；  C. 反射；  D.透射。

    3. 对光合作用有效的辐射包含在________中。

     A. 红外线；   B. 紫外线；

     C. 可见光；   D. 长波辐射。

    4. 在大气中放射辐射能力最强的物质是________。

     A. 氧；      B. 臭氧；

     C. 氮；      D. 水汽、水滴和二氧化碳。

    5. 当地面有效辐射增大时，夜间地面降温速度将____。

     A. 加快；  B. 减慢；  C. 不变；  D. 取决于气温。

答案： 1. A；  2. B；  3. C；  4. D；5. A

四、判断题：    1. 对绝对黑体，当温度升高时，辐射能力最大值所对应的波长将向长波方向移动。

    2. 在南北回归线之间的地区，一年有两次地理纬度等于太阳赤纬。

    3. 时角表示太阳的方位,太阳在正西方时,时角为90°。

    4. 北半球某一纬度出现极昼时，南半球同样的纬度上必然出现极夜。

    5. 白天气温升高主要是因为空气吸收太阳辐射的缘故。

    6. 光合有效辐射只是生理辐射的一部分。

    7. 太阳直接辐射、散射辐射和大气逆辐射之和称为总辐射。

    8. 地面辐射和大气辐射均为长波辐射。

    9. 对太阳辐射吸收得很少的气体，对地面辐射也必然很少吸收。

    10. 北半球热带地区辐射差额昼夜均为正值，所以气温较高。

答案： 1. 错； 2. 对； 3. 错； 4. 对； 5. 错； 6. 对；  7. 错；  8. 对； 9.错； 10. 错。

五、计算题

1. 任意时刻太阳高度角的计算

根据公式Sinh＝sinφsinδ＋cosφcosδcosω

大致分三步进行：

(1) 计算时角ω，以正午时为0°，上午为负，下午为正，每小时15°；如以“度”为单位，其计算式是ω＝(t－12)×15°其中t为以小时为单位的时间；如以“弧度”为单位，则ω＝(t－12)×2π/24建议计算时以角度为单位。

(2) 计算sinh值(所需的δ值可从教材附表3中查到，考试时一般作为已知条件给出)。

(3) 求反正弦函数值h，即为所求太阳高度角。

例：计算武汉(30°N)在冬至日上午10时的太阳高度角。

解：上午10时：ω＝(t－12)×15°＝(10－12)×15°＝－30°

冬至日：δ=－23°27' 武汉纬度：φ=30°

∴sinh = sin30°sin(－23°27')＋cos30°cos(－23°27')cos(－30°)=0.48908

h=29°17'

2. 正午太阳高度角的计算

根据公式：

    h=90°－φ＋δ

进行计算；特别应注意当计算结果h>90°时，应取补角(即用180°－h作为太阳高度角)。

也可根据

    h=90°－|φ－δ|

进行计算，就不需考虑取补角的问题(建议用后一公式计算)。还应注意对南半球任何地区，φ应取负值；在北半球为冬半年(秋分至春分)时，δ也取负值。

例 计算当太阳直射20°S时(约11月25日)在40°S的正午太阳高度角。

解：已知φ= －40°(在南半球) 　 δ=－20°

∴h=90°－(－40°)+(－20°)=110°

计算结果大于90°，故取补角，

太阳高度角为：h=180°－110°=70°

也可用上述后一公式直接得

h=90°－|φ－δ| = 90°－|－40°－(－20°)|=70°

3. 计算可照时间

大致分三步：

(1) 根据公式： cosω0 = －tgφtgδ 计算cosω0 的值。

(2) 计算反余弦函数值ω0 ，得日出时角为－ω0 ，日落时角为+ω0

(3) 计算可照时间2ω0 /15°(其中ω0 必须以角度为单位)。

例 计算11月25日武汉的可照时间。

解：由附表3可查得δ=－20°，武汉纬度φ=30°

cosω0 =－tgφtgδ=－tg30°tg(－20°)=0.210138

ω0 =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=2ω0/15°=2×77.87°/15°=10.38小时

4. 计算水平面上的太阳直接辐射通量密度

根据公式： Rsb=Rsc?am sinh

大致分三步进行计算：

(1) 计算太阳高度角的正弦sinh (参看第1，2两部分)。

(2) 计算大气质量数，一般用公式 m=1/sinh

(3) 计算Rsb

例1 计算北京(取φ=40°N)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φ=40°,δ=－23°27'(冬至日)，ω=－30°

sinh=sin40°sin(－23°27') + cos40°cos(－23°27') cos(－30°)=0.352825

m=1/sinh=1/0.352825=2.8343

∴Rsb=Rsc?am sinh=1367×0.82.8343×0.352825=256.25 (瓦?米-2 )

例2 计算武汉(φ为30°N)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φ=30°，δ=23°27'，

正午太阳高度角为h=90°－φ－δ=90°－30°－23°27'=83°27'

m=1/sinh=1.00657

Rsb=Rsc?am sinh=1367×0.81.00657 ×sin83°27'=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φ=42° δ=－18° a=0.7

正午时：h=90°－φ+δ=90°－42°－18°=30°

m=1/sinh=1/sin30°=2

Rsb=Rsc?am sinh=1367×(0.7)2 sin30°=334.9 (瓦?米-2 )

5. 计算坡面的太阳直接辐射通量密度

坡面上的直接辐射通量密度计算式为：

Rsb坡=Rsc?am sinα

其中α为太阳光线与坡面的夹角。

Rsb坡的计算步骤与上述水平面上Rsb的计算类似，但在第2步(计算m)后，应确定夹角α。

例1 计算武汉(φ为30°N)冬至日坡度为20°的南坡和北坡在正午时的太阳直接辐射通量密度(设透明系数a=0.8)。

解：已知φ=30°，δ=－23°27'，正午太阳高度角为：h=90°－|φ－δ|=90°－|30°－(－23°27')|=36°33'

m=1/sinh=1/sin36°33'=1.6792(注意：此处计算m时不能用α代替h)。

对于南坡，正午时α=h+坡度=36°33'+20°=56°33'

Rsb南坡=Rsc?am sinα=1367×0.81.6792 ×sin56°33'=784.14 (瓦?米-2 )

对于北坡，正午时α=h－坡度=36°33'－20°=16°33'(如果北坡坡度大于h时则无直射光，即 Rsb北坡 =0)

Rsb北坡=Rsc?am sinα=1367×0.81.6792 ×sin16°33'=267.71 (瓦?米-2 )

由此题可知冬季南坡暖而北坡冷的一个重要原因在于Rsb南坡和Rsb北坡的差别。

例2  在46.5°N的某地欲盖一朝南的玻璃温室，为了减小反射损失，要使冬至日正午时太阳直接光线垂直于玻璃面，试问玻璃面与地平面的夹角应是多少？冬至日正午时到达玻璃面上的直接辐射通量密度为多少(已知太阳常数为1367瓦/米2 ，透明系数为0.8)？

解：已知φ=46.5°，δ=－23.5°，a=0.8

(1) h=90°－φ+δ=90°－46.5°－23.5°=20°

  m=1/sinh=1/sin20°=2.923804

玻璃面与地平面的夹角β=90°－h = 90°－20°= 70°

(2) 玻璃面上的直接辐射通量密度为

Rsb坡=Rsc?am sinα =1367×(0.8)2.923804 ×sin90°=711.9 (瓦?米-2 )

例3 在北纬36.5°处有一座山，其南北坡的坡度为30°，试求冬至日正午时水平地面上及南北坡面上的太阳直接辐射通量密度(设大气透明系数为0.8， 太阳常数为1367瓦?米-2) 。

解：已知φ=36.5°，δ=－23.5°，a=0.8，坡面坡度β=30°

h=90°－φ+δ=90°－36.5°+(－23.5°)=30°

m=1/sinh=1/sin30°=2

水平地面上直接辐射能量密度Rsb=Rsc?am sinh =1367×(0.8)2×sin30°=437.4 (瓦?米-2 )

南坡：Rsb南坡=Rsc?am sinα=Rsc?am sin(h+β)=1367×(0.8)2 ×sin60°= 757.7(瓦?米-2 )

北坡：Rsb北坡=Rsc?am sinα=Rsc?am sin(h－β)=Rsc?am sin0°=0

由此题可知，一般来说冬季正午南坡上的太阳直接辐射最强，而对坡度大于太阳高度角的北坡，则无太阳直接辐射。所以南坡为温暖的阳坡，北坡为阴冷的阴坡。

六、问答题：

   1. 太阳辐射与地面辐射的异同是什么？

答：二者都是以电磁波方式放射能量；二者波长波不同，太阳辐射能量主要在0.15~4微米，包括紫外线、可见光和红外线，能量最大的波长为0.48微米。地面辐射能量主要在3~80微米，为红外线，能量最大的波长在10微米附近。二者温度不同，太阳表面温度为地面的20倍，太阳辐射通量密度为地面的204倍。

   2. 试述正午太北半球阳高度角随纬度和季节的变化规律。

答：由正午太阳高度角计算公式h=90°－｜φ－δ｜可知在太阳直射点处正午时h最大，为90°；越远离直射点，正午h越小。因此正午太阳高度角的变化规律为：

随纬度的变化：在太阳直射点以北的地区(φ>δ)，随着纬度φ的增大，正午h逐渐减小；在直射点以南的地区，随φ的增大，正午h逐渐增大。

随季节(δ)的变化：对任何一定的纬度，随太阳直射点的接近，正午h逐渐增大；随直射点的远离，正午h逐渐减小。例如北回归线以北的地区，从冬至到夏至，正午h逐渐增大；从夏至到冬至，正午h逐渐减小。

在｜φ－δ｜>90°的地区(极圈内)，为极夜区，全天太阳在地平线以下。

   3. 可照时间长短随纬度和季节是如何变化的？

答：随纬度的变化：在北半球为夏半年时，全球随纬度φ值的增大(在南半球由南极向赤道φ增大)，可照时间延长；在北半球为冬半年时,全球随纬度φ值的增大可照时间缩短。

随季节(δ)的变化：春秋分日，全球昼夜平分；北半球随δ增大(冬至到夏至)，可照时间逐渐延长；随δ减小(夏至到冬至)，可照时间逐渐缩短；南半球与此相反。

在北半球为夏半年(δ>0)时，北极圈内纬度为(90°-δ）以北的地区出现极昼，南极圈内同样纬度以南的地区出现极夜；在北半球冬半年(δ<0)时，北极圈90°+δ以北的地区出现极夜，南极圈内同样纬度以南出现极昼。

  4. 光照时间长短对不同纬度之间植物的引种有什么影响？

答：光照长短对植物的发育，特别是对开花有显著的影响。有些植物要求经过一段较短的白天和较长的黑夜才能开花结果，称短日照植物；有些植物又要求经过一段较长的白天和较短的黑夜才能开花结果，称长日照植物。前者发育速度随生育期内光照时间的延长而减慢，后者则相反。对植物的主要生育期(夏半年)来说，随纬度升高光照时间延长，因而短日照植物南种北引，由于光照时间延长，发育速度将减慢，生育期延长；北种南引，发育速度因光照时间缩短而加快，生育期将缩短。长日照植物的情况与此相反。

而另一方面，对一般作物来说，温度升高都会使发育速度加快，温度降低使发育速度减慢。因此，对长日照植物来说，南种北引，光照时间延长将使发育速度加快，温度降低又使发育速度减慢，光照与温度的影响互相补偿，使生育期变化不大；北种南引也有类似的光温互相补偿的作用。所以长日照植物不同纬度间引种较易成功。而对短日照植物，南种北引，光照和温度的改变都使发育速度减慢，光照影响互相叠加，使生育期大大延长；而北种南引，光温的变化都使发育速度加快，光温影响也是互相叠加，使生育期大大缩短，所以短日照植物南北引种一般不易成功。但纬度相近且海拔高度相近的地区间引种，不论对长日照植物和短日照植物，一般都容易成功。

    5. 为什么大气中部分气体成分对地面具有“温室效应”？

答：大气对太阳短波辐射吸收很少，绝大部分太阳辐射能透过大气而到达地面，使地面在白天能吸收大量的太阳辐射能而升温。但大气中的部分气体成分，如水汽、二氧化碳等，都能强烈地吸收地面放射的长波辐射，并向地面发射大气逆辐射，使地面的辐射能不致于大量逸出太空而散热过多，同时使地面接收的辐射能增大(大气逆辐射)。因而对地面有增温或保暖效应，与玻璃温室能让太阳辐射透过而又阻止散热的保温效应相似，所以这种保暖效应被称为大气的“温室效应”。

6. 什么是地面有效辐射？它的强弱受哪些因子的影响？举例说明在农业生产中的作用。

答：地面有效辐射是地面放射的长波辐射与地面所吸收的大气逆辐射之差，它表示地面净损失的长波辐射，其值越大，地面损失热量越多，夜晚降温越快。

    影响因子有：(1)地面温度：地面温度越高，放射的长波辐射越多，有效辐射越大。(2)大气温度：大气温度越高，向地面放射的长波辐射越多，有效辐射越小。(3)云和空气湿度：由于大气中水汽是放射长波辐射的主要气体，所以水汽、云越多，湿度越大，大气逆辐射就越大，有效辐射越小。(4)天气状况：晴朗无风的天气条件下，大气逆辐射减小，地面有效辐射增大。(5)地表性质：地表越粗糙，颜色越深，越潮湿，地面有效辐射越强。(6)海拔高度：高度增高，大气密度减小，水汽含量降低，使大气逆辐射减小，有效辐射增大。(7)风速：风速增大能使高层和低层空气混合，在夜间带走近地层冷空气，而代之以温度较高的空气，地面就能从较暖的空气中得到较多的大气逆辐射，因而使有效辐射减小；而在白天风速增大可使有效辐射转向增大。

    举例：因为夜间地面温度变化决定于地面有效辐射的强弱，所以早春或晚秋季节夜间地面有效辐射很强时，引起地面及近地气层急剧降温，可出现霜冻。

    7. 试述到达地面的太阳辐射光谱段对植物生育的作用。

答：太阳辐射三个光谱段是紫外线(0.15－0.4微米)、可见光(0.4－0.76微米)和红外线(0.76－4微米)。紫外线对植物生长发育主要起生化效应，对植物有刺激作用，能促进种子发芽、果树果实的色素形成，提高蛋白质和维生素含量以及抑制植物徒长和杀菌作用等。可见光主要起光效应，提供给绿色植物进行光合作用的光能，主要吸收红橙光区(0.6－0.7微米)和蓝紫光区(0.4－0.5微米)。红外线主要起热效应，提供植物生长的热量，主要吸收波长为2.0－3.0微米的红外线。

第三章 温度

一、名词解释题：    1. 温度(气温)日较差：一日中最高温度(气温)与最低温度(气温)之差。

    2. 温度(气温)年较差：一年中最热月平均温度(气温)与最冷月平均温度(气温)之差。

    3. 日平均温度：为一日中四次观测温度值之平均。即

           T平均 = (T02＋T08＋T14＋T20)÷4。

    4. 候平均温度：为五日平均温度的平均值。

    5. 活动温度：高于生物学下限温度的温度。

    6. 活动积温：生物在某一生育期(或全生育期)中，高于生物学下限温度的日平均气温的总和。

    7. 有效温度：活动温度与生物学下限温度之差。

    8. 有效积温：生物在某一生育期(或全生育期)中，有效温度的总和。

    9. 逆温：气温随高度升高而升高的现象。

    10. 辐射逆温：晴朗小风的夜间，地面因强烈有效辐射而很快冷却，从而形成气温随高度升高而升高的逆温。

    11. 活动面(作用面)：凡是辐射能、热能和水分交换最活跃，从而能调节邻近气层和土层温度或湿度状况的物质面。

    12. 容积热容量：单位容积的物质，升温1℃，所需要的热量。

    13. 农耕期：通常把日平均温度稳定在0℃以上所持续的时期，称为农耕期。

    14. 逆温层：气温随高度升高而升高的现象，称为逆温现象。发生逆温现象的气层，称为逆温层。

    15. 三基点温度：是指生物维持生长发育的生物学下限温度、上限温度和最适温度。

二、填空题：    1. 空气温度日变化规律是：最高温度出现在 (1) 时，最低温度出现 (2) 时。年变化是最热月在 (3) ，最冷月在 (4) 月。

    2. 土温日较差，随深度增加而 (5) ，极值(即最高，最低值)出现的时间，随着深度的增加而 (6) 。

    3. 水的热容量(C)比空气的热容量 (7) 。水的导热率(λ)比空气 (8) 。粘土的热容量比沙土的要 (9) ，粘土的导热率比沙土 (10) 。

    4. 干松土壤与紧湿土壤相比：

      C干松土 <C紧湿土 ；λ干松土 <λ紧湿土

土壤的春季增温和秋季的降温比较：沙土春季升温比粘土 (11) ，秋季降温，沙土比粘土 (12) ，沙土温度日较差比粘土要 (13) 。

    5. 土壤温度的日铅直分布的基本型有：白天为 (14) 型；夜间为 (15) 型；上午为 (16) 型；傍晚为 (17) 型。

    6. 在对流层中，若1000米的温度为16.5℃，气温铅直梯度是0.65℃/百米，到2000米处，温度应是 (18) ℃。

    7. 温度的非周期性变化，常由 (19) 而造成。多发生在 (20) 季节。

    8. 当rd =1℃/100米，r =0.9℃/100米，则此时的大气层结对干空气是 (21) 的。

    9. 我国气温日较差，高纬度地区 (22) ，低纬度地区 (23) ，年较差随纬度的升高而 (24) ，且比世界同纬度地区要 (25) 。

    10. 土、气、水温日较差，以土温 (26) ，气温 (27) ，水温 (28) 。

    11. 日平均气温稳定大于0℃持续日期，称为 (29) 。

    12. 某地某月1～6日的日均温分别是10.2，10.1，9.9，10.5，10.0，10.2℃，若某一生物的生物学下限温度为10℃，则其活动积温为 (30) ℃，有效积温为 (31) ℃。

    答案： (1)14时， (2)日出前后，  (3)7月，  (4)1月，  (5)减小， (6)推迟， (7)大， (8)大， (9)大，(10)大，(11)快，  (12)快，  (13)大，  (14)受热型，(15)放热型， (16)上午转换型， (17)傍晚转换型， (18)10℃，  (19)天气突变及大规模冷暖空气入侵，(20)春夏和秋冬之交，(21)稳定，(22)大，  (23)小， (24)增大， (25)大， (26)最大， (27)其次，(28)最小， (29)农耕期， (30)51℃， (31)1℃。

三、判断题：    1. 对流层中气温随高度升高而升高。

    2. 我国气温的日较差，年较差都是随纬度升高而升高。

    3. 寒冷时期，灌水保温，是因为水的热容量大。

    4. 紧湿土壤，春季升温和秋季降温均比干松土壤要慢。

    5. 干绝热直减率：rd =0.5℃/100米；湿绝热直减率：rm=1.0℃/100米。

    6. 因为太阳辐射先穿进大气，再到达地面，所以地面上最高温度出现的时刻比空气的要稍后。

    7. 日平均气温大于5℃的日期越长，表示农耕期越长。

    8. 气温随高度升高而升高的气层，称为逆温层。

    9. 对同一作物而言，其生物学下限温度高于其活动温度，更高于有效温度。

    10. 正午前后，土温随深度加深而升高，气温随高度降低而降低。

    11. 地面辐射差额最大时，地面温度最高。

    答案： 1. 错； 2.对；3.对；4. 对；5. 错；6. 错；7. 错；8. 对；9 错；10. 错；11. 错

四、选择题：    1. 某时刻土壤温度的铅直分布是随着深度的增加而升高，它属于(    ) 。

       ①清晨转换型

②正午受热(日射)型

       ③夜间放热(辐射)型

④傍晚转换型

    2. 地面温度最高时，则是(    )时。

       ①地面热量收支差额等于零

       ②地面热量收支差额小于零

       ③地面热量收支差额大于零

       ④地面热量收支差额不等于零

    3. 由于水的热容量、导热率均大，所以灌溉后的潮湿土壤，白天和夜间的温度变化是(    )。

       ①白天升高慢，夜间降温快

       ②白天升高快，夜间降温慢

       ③白天和夜间，升温、降温都快

       ④白天升高慢，夜间降温慢

    4. 我国温度的日较差和年较差随着纬度的升高是(  )。

       ①日较差，年较差均减小

       ②日较差、年较差均增大

       ③年较差增大，日较差减小

       ④日较差增大，年较差减小

       答案： 1.③； 2.①； 3.④； 4.②。

1. 地面最高温度为什么出现在午后(13时左右)？    答：正午时虽然太阳辐射强度最强，但地面得热仍多于失热，地面热量贮存量继续增加，因此，温度仍不断升高，直到午后13时左右，地面热收入量与支出量相等，热贮存量不再增加，此时地面热贮存量才达到最大值，相应地温度才出现最高值。

    2. 试述什么是逆温及其种类，并举例说明在农业生产中的意义。

    答：气温随着高度升高而升高的气层，称为逆温层。逆温的类型有辐射逆温、平流逆温、下沉逆温和锋面逆温。农业生产中，常利用逆温层内气流铅直运动弱的特点，选择上午喷洒农药和进行叶面施肥以提高药效及肥效。逆温层对熏烟防霜冻也有利。特别是晴天逆温更显著，贴近地面温度，可比2米上的气温低3～5℃，故冬季对甘薯、萝卜等晒干加工时，为防冻应将晒制品搁放在稍高处。

    3.试述我国气温日较差和年较差随纬度的变化特点、以及海陆对它的影响。

    答：在我国气温的日较差和年较差均是随纬度升高而升高，且我国气温的年较差比其它同纬度地区要大，因为我国的大陆性强。另外，由海洋面上—沿海地区—内陆地区气温的日、年较差均依次增大，这是因为水、陆热特性差异而造成的。

    4. 试比较沙土和粘土、干松土壤和紧湿土壤温度变化的特点及其成因。

    答：沙土和干松土在白天或增温季节，升温比粘土、紧湿土壤要快；在夜间或降温季节沙土和干松土降温比粘土和紧湿土也快。结果沙土和干松土的温度日较差比粘土和紧湿土的日较差大。这是因为沙土和干松土中空气较多，粘土和紧湿土中水分较多，而空气的热容量和导热率比水的要小的缘故。

    5. 试述气温非周期性变化的原因及主要季节

    答：主要是由于大规模冷暖空气的入侵引起天气的突变所造成，如晴天突然转阴或阴天骤然转晴。主要发生在过渡季节，如春夏或秋冬之交最为显著。

    6. 空气块在作上升运动时会降温的原因是什么？

    空气块作上升运动是绝热过程。当上升运动时，因周围气压降低，气块体积膨胀，以维持与外界平衡，对外作功，消耗能量。因为是绝热过程，所消耗的能量只能取自气块本身，所以温度降低。

六、论述题：    1. 试述土温、水温和气温三者变化特征的异同。

    三者温度日变化特征相似，都是一高一低型。温度日较差土面最大，水面最小，空气居中。极值出现时间土面最早，水面最迟，空气居中。三者温度年变化，在中高纬度地区，均为一高一低型。年较差土面最大，水面最小，空气居中。极值出现时间土面和空气相似，水面落后二者约一个月。三者随深度(高度)和纬度的变化，随深度(高度)增加白天土温(气温)温度降低，夜间则增高、日较差和年较差变小、极值出现时间推迟；随纬度增高日较差变小、年较差变大。水温随深度和纬度变化与土温相似，只是变化缓和，极值出现时间更加推迟。

    2. 试述辐射逆温、平流逆温的成因，并举例说明逆温在农业生产中的意义。

    成因：辐射逆温是在晴朗无风或微风的夜间，因地面有效辐射强烈而冷却，使近地气层随之降温，形成自地面向上随高度增加而增温的逆温现象。平流逆温是暖空气平流到冷的地面上，由于空气下层受冷地面影响而降温，形成自下而上随高度增加而增温的逆温现象。意义：逆温层的层结稳定，抑制铅直对流的发展，可利用逆温层出现时间进行喷洒农药防治虫害，施放烟雾防御霜冻，或进行叶面施肥等。冬季山区谷地或盆地因地形闭塞、夜间冷空气下沉常出现自谷底向上的逆温层，山坡处存在一个温度相对高的暖带，此带霜期短，生长期相对较长，越冬安全，有利于喜温怕冻的果树和作物越冬，是开发利用山区农业气候资源的重要方面。逆温对于空气污染的严重地方却有加重危害的作用。

    3. 试述“积温学说”的内容和积温在农业生产中的应用及其局限性。

    答：“积温学说”认为作物在其它因子都得到基本满足时，在一定的温度范围内，温度与生长发育速度成正相关，而且只有当温度累积到一定总和时，才能完成其发育周期，这个温度的总和称为积温。它反映了作物在完成某一发育期或全生育期对热能的总要求。

    应用方面：①用活动积温作为作物要求的热量指标，为耕作制度的改革、引种和品种推广提供科学依据。②用有效积温等作为作物的需热指标，为引种和品种推广提供重要科学依据。③应用有效积温作为预报物候期和病虫害发生期的依据，等等。

　　局限性：积温学说是理论化的经济方法。事实上在自然条件下作物的发育速度是多因子综合作用的结果。如作物的发育速度不单纯与温度有关，还与光照时间、辐射强度、作物三基点温度和栽培技术条件等因子有关。

七、计算题：    1. 某地在200米处气温为19.9℃，在1300米处气温为7.8℃。试求200～1300米气层中干空气块的大气稳定度。

    解：据题意先求出γ：γ＝(19.9－7.8)/(1300－200)＝1.1/100米

      　再进行比较判断：γd ＝1℃/100米

      　γ>γd

    　∴在200～1300米的气层中，对干空气块是不稳定状态。

    2. 某作物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℃的条件下，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/(T－B)　得：A=n(T－B)

          则  A=(25℃－10℃)×50=750℃

       (2) 求开花期：

          5月份有效积温为：

          A5 = (20℃ －10℃ )×31=310℃

         从五月底至开花还需有效积温：750－310=440℃

         还需天数n = 440 / (30－10)=22天，即6月22日开花

       (3) 求活动积温与有效积温：

          活动积温=20℃×31＋30℃×22=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℃。

    3. 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 )/(T－B)

         =(1350－765)/(25－10)=585/15=39天

    答：父本播种后39天母本播种。

    4. 某作物品种5月1日出苗，7月31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。

      解：已知：t5 =21.3℃，n=31天，t6 =25.7℃，n=30天，t7 =28.8℃， n=31天， B=10℃

     (1) Y=Σt≥10 =n1 t1 ＋n2 t2 ＋n3 t3 =31×21.3＋30×25.7＋31×28.8=2324.1℃

     (2) A=Σ(T－B) =n1 (t1 －B)＋n2 (t2 －B)＋n3 (t3 －B)=31×11.3＋30×15.7＋31×18.8=1404.1℃

     答：活动积温和有效积温分别为2324.1℃和1404.1℃。

    5. 离地面200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 )=20°－0.65℃/100米×(1200－200)米=13.5℃

       (2) (t2 －to )/Z2 =rd

           to =t2 +rd Z2 =13.5℃＋1℃/100米×1200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℃。

    6. 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/(T－B)=242 / (22.5－11.5)=242 / 11=22 (天)

    答：6月16日抽穗。

第四章  水分

一、名词解释题：        1. 饱和水汽压(E)：空气中水汽达到饱和时的水汽压。

    2. 相对湿度(U)：空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的百分比。

    3. 饱和差(d)：同温度下饱和水汽压与实际水汽压之差。

    4. 露点温度(td )：在气压和水汽含量不变时，降低温度使空气达到饱和时的温度。

    5. 降水量：从大气中降落到地面，未经蒸发、渗透和流失而在水平面上积累的水层厚度。

    6. 干燥度：为水面可能蒸发量与同期内降水量之比。

    7. 农田蒸散：为植物蒸腾与株间土壤蒸发的综合过程。

    8. 降水距平：是指某地实际降水量与多年同期平均降水量之差。

    9. 降水变率=降水距平/多年平均降水量×100％

    10. 辐射雾：夜间由于地面和近地气层辐射冷却，致使空气温度降低至露点以下所形成的雾。

二、填空题：    1. 低层大气中的水汽，随着高度的升高而 (1) 。

    2. 蒸发量是指一日内由蒸发所消耗的 (2) 。

    3. 相对湿度的日变化与温度的日变化 (3) 。

    4. 使水汽达到过饱和的主要冷却方式有 (4) 冷却、接触冷却、 (5) 冷却和 (6) 冷却。

    5. 空气中水汽含量越多，露点温度越 (7) 。空气中的水汽达到饱和时，则相对湿度是 (8) 。

    答案： (1)减少，  (2)水层厚度，  (3)相反， (4)辐射， (5)混合， (6)绝热，(7)高， (8)100％。

三、判断题：    1. 当气温高于露点温度时，饱和差则等于零。

    2. 相对湿度在一天中，中午最大，早上最小。

    3. 甲地降水相对变率较乙地同时期的相对变率大，说明甲地降水量比乙地多。

    4. 形成露时的露点温度在零上，出现霜时的露点温度在零下。

    5. 当干燥度小于0.99时，为湿润，大于4为干燥。

    答案： 1. 错，  2. 错，  3. 错，  4. 对，  5. 对

四、选择题：    1. 当饱和水汽压为8hPa，相对湿度为80％，则水汽压为(     )。

     ①6.4hPa，

②4.6hPa，

③8.0hPa，

④4.0hPa

    2. 当相对湿度为100％时，则(     )。

       ①气温高于露点，饱和差=0；

       ②气温=露点，饱和差大于零；

       ③气温=露点，饱和差=0； 

       ④气温低于露点，饱和差小于零。

    3. 中午相对湿度变小,主要因为气温升高，从而使(  )。

       ①e增大，E不变；

②E比e更快增大

       ③E减小，e更快减小；

④蒸发量增大，E降低。

  答案： 1.①； 2.③；  3.②。

五、简答题：    1. 何谓降水变率？它与旱涝关系如何？

    答：降水变率=降水距平/多年平均降水量×100％。它表示降水量变动情况，变率大，说明该地降水量距平均值的差异大，即降水量有时远远超过多年的平均值，这样就会出现洪涝灾害；相反，有时降水量远远少于平均降水量，则相应会出现严重缺水干旱。

    2. 相对湿度的日、年变化规律如何？

    答：相对湿度的日变化与气温日变化相反。最大值出现在凌晨，最小值出现在14～15时。年变化一般是冬季最大，夏季最小。但若受海陆风及季风影响的地方，其日、年变化，有可能与气温相一致。

    3. 影响农田蒸散的主要因子是什么？

    答：有三方面：(1)气象因子。包括辐射差额、温度、湿度和风等； (2)植物因子。包括植物覆盖度、植物种类、生育状况等； (3)土壤因子。包括土壤通气状况、土壤含水量、土壤水的流动情况等。

六、论述题：    1. 试述雾的种类及成因，并分析雾在农业生产中的意义

    答：雾的种类：辐射雾：夜间地面和近地面气层，因辐射冷却，使空气温度降低至露点温度以下而形成的雾。平流雾：当暖湿空气流经冷的下垫面而逐渐冷却，使空气温度降低到露点温度以下而形成的雾。雾在农业生产中的意义：不利方面：雾削弱了到达地面的太阳辐射，使日照时间减少，改变光质成分； 雾影响土温和气温日较差，使日较差变小；雾使空气湿度增大，减弱农田蒸散。对作物生长发育、光合作用、产量和品质等均产生不利影响。此外，雾为病虫害提供滋生和发展条件。有利方面：在寒冷季节，雾可减弱地面有效辐射，减轻或避免作物的冻害；雾对于以茎、叶为主要经济价值的作物有利，如茶、麻等，可还延长营养生长期而提高产量。

七、计算题：    1. 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=E－e =1hpa     U = e / E=0.8

    则：e = E－1

      又(E－1)/E=0.8

      ∴E= 5 (hPa)

    答：饱和水汽压为5hPa。

    2. 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 / E×100％，据题意当t =26.3℃，

    则：E=34.2hPa， e =17.1hPa

       ∴U =17.1 / 34.2×100％=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℃。

    3. 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 =(20－15)×100=500米

        t2000米=20－(1.0×500/100)－0.5(1500－500)/100=10℃

       ∴t山背脚 =10+1×1500/100=25℃

         U = e/E×100％ =12.3/31.7×100％=39％

    答：背风坡海平面上的气温为25℃，相对湿度为39%。

    4. 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 (td －to )/Zd =－rd

          凝结高度为：Zd =(to －td )/rd =(25°－19°) /(1℃/100米)=600米

       (2) 已知rm =0.5℃/100米

           (t山顶 －td )/(Z－Zd )=－rm

           t山顶 =td －rm (Z－Zd )

                =19°－0.5°/100米×(1500－600)

                =19°－0.5°/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%

    5. 某地夏季(6－8月)各月降水量及平均温度资料如下表：

试求夏季干燥度，并说明其干湿状况。

    解： K=0.16∑T≥10 / R

          =0.16(30×25.7+31×28.8+31×28.3)÷(209.5+156.2+119.4)

          =0.16×(771+892.8+877.3)/(209.5+156.2+119.4)

          =(0.16×2541.1) / 485.1=0.84

      K<0.99  故为湿润状态。

第五章  气压和风

一、名词解释题：

    低气压：又称气旋，是中心气压低，四周气压高的闭合气压系统。

    高气压：又称反气旋，是中心气压高，四周气压低的闭合气压系统。

    地转风：当地转偏向力与气压梯度力大小相等，方向相反达到平衡时，空气沿等压线作直线运动所形成的风。

    季风：大范围地区的盛行风向随季节而改变的风，其中1月和7月风向变换需在120°以上。

    海陆风：在沿海地区，由于海陆热力差异，形成白天由海洋吹向陆地，夜间风由陆地吹向海洋，这样一种昼夜风向转变的现象。

    山谷风：在山区，白天风从谷地吹向山坡，夜间由山坡吹向山谷这样一种以日为周期的地方性风。

    焚风：气流越山后在山的背风坡绝热下沉而形成的干而热的风。

    标准大气压：温度为0℃，在纬度45°的海平面上的大气压力，其值为1013.2hPa。

二、填空题：

    1. 按照三圈环流理论，北半球有 (1) 、 (2) 、 (3) 、 (4) 四个气压带和 (5) 、 (6) 、 (7) 三个风带。

    2. 季风以 (8) 为周期，海陆风以 (9) 为周期，且海风 (10) 陆风。

    3. 作用于空气运动的力有 (11) 、 (12) 、 (13) 和 (14) ；其中在高层大气中， (15) 力可以忽略；而空气作直线运动时， (16) 力可以忽略。

    4. 白天，由山谷吹向山坡的风是 (17) 风，夜晚，由陆地吹向海洋的风是 (18) 风。

    5. 风向规定为风的 (19) 向，由南向北运动的空气，风向为 (20) 。

答案：(1)赤道低压带， (2)副热带高压带， (3)副极地低压带， (4)极地高压带，(5)东北信风带， (6)盛行西风带， (7)极地东风带， (8)年， (9)日， (10)强于，(11)水平气压梯度力， (12)地转偏向力， (13)摩擦力， (14)惯性离心力， (15)摩擦力，(16)惯性离心力， (17)谷， (18)陆，     (19)来， (20)南

三、判断题：   

1. 在赤道和极地都存在有地转偏向力，但赤道上没有惯性离心力。

    2. 顾名思义，季风就是季节性的风，如春季为春季风，夏季为夏季风等。

    3. 高大山体的迎风坡，云雾往往比背风坡多。

    4. 当空气作绝热上升运动时，气温要逐渐升高，气流越过山后，在山的背风坡下沉，气温将下降。

    5. 在山区的山谷风，夜间由山坡吹向山谷。

    6. 一团湿空气从海平面沿一山坡上升，其温度必然会升高。

    7. 海陆风以日为周期，白天风由海洋吹向陆地，晚上相反。

    8. 夏季影响我国大部分地区的大气活动中心是太平洋高压和阿留申低压。

答案：1.错，2.错，3.对，4.错，5.对，6.错，7.对，8.错

四、简答题：   

1. 海平面气压场有哪几种基本类型？各自所对应的天气如何？

答：按照气压的分布，海平面气压场有五种基本类型：①低气压，即等压线封闭的中心气压低四周气压高的区域，常常带来阴雨天气。②高气压，即等压线封闭的中心气压高，四周气压低的区域，常常对应晴好天气。③低压槽，即由低气压向高气压延伸的狭长区域，它的天气与低压天气类似。④高压脊，即由高气压向低气压延伸的狭长区域，天气与高气压天气类似。⑤鞍形气压区，即两个高压和两个低压交错相对的中间区域，这个区域的天气一般无明显规律，常常取决于是偏于高压还是低压，从而具有相应的天气。

    2. 海陆风的成因。

答：由于海陆热力差异，白天陆地增温比海洋快，使陆地上空气温度高，密度小，气流上升，近地形成低压区；海洋上空气温度低，密度大而下沉，形成高压区。气压梯度由海洋指向陆地，使空气自海洋流向陆地，即海风。夜间陆地降温比海洋快。于是情况与白天相反，空气自陆地流向海洋，即陆风。

    3. 为什么高大山体的迎风坡多云雨？

答：由于空气受高大山体阻碍，沿着迎风坡绝热上升，按干绝热规律降温；到一定高度(凝结高度)时，空气达到饱和状态，然后按湿绝热规律上升降温，空气中水汽凝结，成云致雨。故迎风坡多云雨。

    5. 分析焚风成因及其对农业生产有何影响？

答：焚风是由于气流遇到高大山脉阻挡被迫爬坡时，在山的迎风坡水汽凝结成云和雨，而在背风坡绝热下沉，温度升高，湿度下降而形成的一种干热风。初春的焚风可使积雪融化，利于灌溉，也可提早春耕，有利作物生长。夏末秋季的焚风可使谷物和水果早熟，提早收获。另一方面，焚风出现时，由于短时间内气温急剧升高，相对湿度迅速下降，使作物蒸腾加快，引起作物脱水枯萎，甚至死亡，造成作物减产或无收。强大的焚风还能引起森林火灾、旱灾、高山雪崩等。

    6. 何谓大气活动中心？影响我国的有哪些？

答：由三圈环流模式所导出的地球表面的气压带和行星风带的分布均未考虑地表物理状况的影响。由于地球表面海陆性质的差异，气压带和风带发生断裂，形成性质各异的一个个气压中心，这些中心统称为大气活动中心。影响我国的大气活动中心夏半年有北太平洋高压和印度低压，冬半年有蒙古高压和阿留申低压。

五、综合论述题：   

1. 试述东亚季风和南亚季风的形成过程和成因。

答：东亚季风和南亚季风虽然都出现在欧亚大陆上，但其形成原因和过程是不同的。东亚季风是由海陆间热力差异形成的。东亚位于世界上最大的大陆欧亚大陆的东部，东邻世界上最大的海洋太平洋。夏季大陆增暖快于海洋，陆地上气温比海洋上高，气压较海洋上低，陆地上为印度低压，海洋上为北太平洋高压，气压梯度由海洋指向陆地，形成了由海洋吹向陆地的夏季风，带来高温、多雨天气。冬季陆地上降温快于海洋，陆地上温度低，气压高，为蒙古高压，海洋上为阿留申低压，气流由陆地吹向海洋，形成了寒冷干燥的冬季风。东亚的特殊海陆分布使它成为世界上季风最发达、最明显的地区之一。南亚季风是由行星风带的季节性位移造成的。冬季南亚为东北信风区，夏季，赤道低压带北移，南半球的东南信风越过赤道后变成西南风，影响南亚地区。由于东北信风来自干燥的高纬内陆，吹冬季风期间就成为南亚的旱季，而西南风(即夏季风)来自低纬广大的海洋上，高温高湿，它的到来即标志着南亚雨季的开始。

    2. 实际大气中的风是在哪几种力作用下产生的？各自所起的作用如何？

答：实际大气中的风是在水平气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力和摩擦力四个力的作用下产生的。水平气压梯度力是使空气开始运动的原始动力，只要有温度差就会有气压差、气压梯度，由此产生气压梯度力，空气就可以开始运动，而且气压梯度的方向就是空气开始运动的方向。地转偏向力是由于地球自转而产生的，是一种假想的力。在北半球，它永远偏于运动方向的右面，只能改变运动的方向，不能改变运动的速度，且随纬度的增高而增大，赤道上为零，极地最大，因此，在低纬度地区，地转偏向力常可忽略不计。当空气运动的轨迹是曲线时，要受到惯性离心力的作用，这个力由曲率中心指向外围，大小与风速成正比，与曲率半径成反比。在多数情况下，这个力数值很小，仅在龙卷风、台风中比较明显。摩擦力总是阻碍空气的运动，既存在于空气与下垫面之间(外摩擦)，也存在于不同运动速度的空气层之间(内摩擦)。摩擦力一般在摩擦层(2km以下的大气层)比较重要，且越近地面摩擦力越大，在2km以上的自由大气中可忽略不计。