復(fù)習(xí)舊課第一節(jié)氣象學(xué)與農(nóng)業(yè)氣象學(xué)一、氣象學(xué)的概念及其研究領(lǐng)域(一)氣象學(xué)的概念

①大氣

②氣象③氣象學(xué)④氣象要素⑤主要的氣象要素⑥天氣⑦天氣和氣象的區(qū)別⑧天氣學(xué)⑨氣候⑩氣候與天氣的區(qū)別⑾氣候?qū)W(二)氣象學(xué)的研究領(lǐng)域：應(yīng)用氣象學(xué)→農(nóng)業(yè)氣象學(xué)二、農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的概念、任務(wù)和研究方法(一)農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的概念

1.

農(nóng)業(yè)氣象學(xué)（agrometeorology)：就是研究氣象條件與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相互關(guān)系及相互作用規(guī)律，并運(yùn)用氣象科學(xué)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的一門學(xué)科。它是廣義農(nóng)學(xué)(含農(nóng)、林、牧、漁、農(nóng)經(jīng)等)與氣象學(xué)之間相互滲透的交叉學(xué)科。2.農(nóng)業(yè)氣象條件：在一定時(shí)期內(nèi)各種農(nóng)業(yè)氣象要素的某種組合。3.農(nóng)業(yè)氣象要素：氣象要素中和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)的要素稱為農(nóng)業(yè)氣象要素。重要的農(nóng)業(yè)氣象要素有輻射、溫度、降水、濕度和風(fēng)等，它們是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的諸多環(huán)境因素中最活躍的因素。4.農(nóng)業(yè)氣候條件：一個(gè)地區(qū)多年的農(nóng)業(yè)氣象條件的特征。（二）農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的研究對(duì)象一是研究與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的氣象條件的發(fā)生、變化和分布規(guī)律；二是研究受氣象條件影響和制約的有關(guān)農(nóng)業(yè)問題及其解決途徑。2/6/20231(三)農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的任務(wù)1．農(nóng)業(yè)氣象基礎(chǔ)理論的研究2．農(nóng)業(yè)氣象情報(bào)和預(yù)報(bào)3．農(nóng)業(yè)氣候資源的開發(fā)利用與保護(hù)4．農(nóng)業(yè)小氣候的利用與調(diào)節(jié)5．農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害規(guī)律的掌握及災(zāi)害防御6．農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測(四)農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的研究方法平行觀測（也稱聯(lián)合觀測）：即在進(jìn)行各項(xiàng)氣象要素觀測的同時(shí)，也進(jìn)行農(nóng)作物生長、發(fā)育狀況、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的觀測及田間管理工作的記載等。平行觀測法的具體方法有：1.農(nóng)業(yè)物候研究法2.農(nóng)業(yè)氣候試驗(yàn)法：（1）分期播種法

（2）地理播種法（3）地理分期播種法

（4）地理移置法或小氣候栽種法（5）人工氣候?qū)嶒?yàn)法

3.氣候分析法：4.農(nóng)業(yè)氣象遙感法：5.資料分析法：6.作物氣候模擬法：三、農(nóng)業(yè)氣象發(fā)展簡史（一）中國古代的農(nóng)業(yè)氣象成就（二）近代農(nóng)業(yè)氣象科技的發(fā)展（始于19世紀(jì)后半葉）（三）中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的發(fā)展1.農(nóng)業(yè)氣象工作創(chuàng)建時(shí)期(1958年以前)2.發(fā)展一調(diào)整一穩(wěn)步發(fā)展一停滯時(shí)期(1959—1976年)3.1977年后的新的發(fā)展時(shí)期2/6/20232第二節(jié)大氣的組成及垂直結(jié)構(gòu)（一）大氣的組成：大氣是由多種氣體、水滴、冰晶以及其他固體雜質(zhì)混合而成的，按其成分可以概括成三類：干空氣、水分和固體雜質(zhì)。1.干空氣大氣中，除水分和固體雜質(zhì)以外的整個(gè)混合氣體，稱為干潔空氣，簡稱干空氣。干空氣的主要成分是氮?dú)狻⒀鯕夂蜌鍤?，這三種氣體約占大氣總?cè)莘e的99.97％，其余氣體如二氧化碳、氖、氙、氪、氫和臭氧等的總含量不足0.03％。表1列舉了25km以下氣層干空氣的成分，除二氧化碳和臭氧稍有變化外，其他氣體在100—120km以下，都比較穩(wěn)定。對(duì)人類活動(dòng)影響較大的為氮、氧、二氧化碳和臭氧。2.水汽：四分之三的水汽集中在4千米以下，10-12公里高度以下的水汽約占全部水汽總量的99％。是唯一能進(jìn)行氣、液、固態(tài)三相變化的大氣成分。

3.大氣中的固體雜質(zhì)：大氣中懸浮的各種固態(tài)和液態(tài)微粒，統(tǒng)稱雜質(zhì)。它們主要集中在3千米以下的低層大氣中。(二)大氣污染：由于自然過程和人類活動(dòng)的結(jié)果，直接或間接地把大氣正常成分之外的一些物質(zhì)和能量輸入大氣中，其數(shù)量和強(qiáng)度超出了大氣的凈化能力，以致造成傷害生物、影響人類健康的現(xiàn)象稱大氣污染。對(duì)人類造成較大威脅的被列入大氣衛(wèi)生質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的污染物，基本上可分為兩大類：第一類為固體或液體的微粒，通稱為氣溶膠粒子(顆粒物)，如煙塵、粉塵、含酸霧滴等。直徑在10微米以上的粉塵稱落塵，直徑在10微米以下的稱為飄塵。第二類是氣態(tài)化合物，通稱為化學(xué)污染物。2/6/20233大氣結(jié)構(gòu)和垂直分層一、大氣上界大氣上界的界定:1、極光出現(xiàn)的最大高度是1200千米來估計(jì)大氣上界，因此，將此數(shù)字定為大氣的物理上界。2、大氣密度接近于星際氣體密度的高度來估計(jì)大氣上界。大氣上界為2000—3000千米。1、對(duì)流層低緯地區(qū)平均為17—18千米，在中緯地區(qū)平均10—12千米，在高緯地區(qū)平均為8-9千米。一般夏季對(duì)流層厚度比冬季厚。2千米以下大氣層稱為摩擦層；2米以下大氣層稱為貼地氣層。對(duì)流層特點(diǎn)：（1）集中了整個(gè)大氣四分之三的質(zhì)量和幾乎全部的水汽。（2）氣溫隨著海拔高度的增高而降低。

(3)對(duì)流層空氣具有強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動(dòng)和不規(guī)則的亂流運(yùn)動(dòng)。（4）氣象要素水平方向上分布不均勻。在對(duì)流層內(nèi)，按氣流和天氣現(xiàn)象分布特點(diǎn)又可分為三層。下層、中層、上層。2、平流層自對(duì)流層頂?shù)?5千米高度。

平流層的特點(diǎn)：(1)氣溫隨高度增加而升高(2)在平流層中空氣的垂直運(yùn)動(dòng)明顯減弱，主要是水平運(yùn)動(dòng)。(3)在平流層中、水汽和塵埃含量極少。晴朗少云，大氣透明度好，氣流比較平穩(wěn)，適于飛機(jī)飛行。3、中間層

自平流層頂?shù)?5千米高的氣層為中間層。氣溫隨高度增高而迅速下降，其頂部氣溫可降至一83℃以下，原因是該層有強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng).

4、暖層

暖層位于中間層頂至800千米高度。溫度隨高度的升高迅速增高。暖層的空氣處于游離狀態(tài)。這是由于該層空氣在強(qiáng)烈的太陽紫外線和宇宙射線的作用下呈電離狀態(tài)。由于這一特點(diǎn)，暖層又稱為電離層。5、散逸層

800千米高度以上的大氣層稱為散逸層2/6/20234第二章輻射輻射：光、熱從源沿直線直接向四周發(fā)散。太陽輻射能是地面和大氣的能量來源，也是作物生長發(fā)育的生活因子之一。地面和大氣在獲得太陽輻射能的同時(shí)，本身也放射長波輻射。輻射也是大氣同地球表面之間、大氣中不同氣層之間能量交換的主要方式。大氣中的一切物理過程和物理現(xiàn)象，都是由太陽輻射、地面輻射和大氣輻射供給能量而發(fā)生發(fā)展的。研究太陽輻射、地面輻射和大氣輻射是氣象學(xué)的首要任務(wù)。

2/6/20235第二章輻射日地關(guān)系及季節(jié)形成熱輻射的一般知識(shí)太陽輻射

太陽輻射及其穿過大氣層的減弱到達(dá)地面的太陽輻射地面輻射差額太陽輻射與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)2/6/20236第一節(jié)日地關(guān)系及季節(jié)形成一、日地關(guān)系二、太陽高度角和方位角三、晝夜形成與日照長短的變化四、季節(jié)的形成五、二十四節(jié)氣2/6/20237一、日地關(guān)系地球的形狀及運(yùn)動(dòng):地球是一個(gè)橢球體，其赤道半徑為6378.1km，極半徑為6356.8km，它在太空中不停地進(jìn)行著繞太陽的公轉(zhuǎn)，同時(shí)又繞地軸自西向東進(jìn)行自轉(zhuǎn)。地球的公轉(zhuǎn)軌道:公轉(zhuǎn)的軌道為一近圓形的橢圓，太陽位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)（某些與橢圓、雙曲線或拋物線有特殊關(guān)系的點(diǎn)。橢圓兩焦點(diǎn)到橢圓上任意一點(diǎn)的距離的和為一常數(shù)）上。在一年中地球距太陽最近的時(shí)間約在每年的1月3日，距離為1.47×108km，這時(shí)地球在軌道上的位置稱為近日點(diǎn)；地球距太陽最遠(yuǎn)的時(shí)間約在每年的7月4日，距離為1.52×108km，這時(shí)地球在軌道上的位置叫遠(yuǎn)日點(diǎn)，日地平均距離為1.495×108km。2/6/20238一、日地關(guān)系地球公轉(zhuǎn)的速度和方向：平均為29.7km/s，公轉(zhuǎn)一周360°，需要的時(shí)間為365d5h48min46s。若在北極星方向來看，地球繞太陽公轉(zhuǎn)的方向是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的。

2/6/20239一、日地關(guān)系地球自轉(zhuǎn)的方向：圍繞地軸自西向東，自轉(zhuǎn)一周所用的時(shí)間是23h56min4s。從北極星的方向來看，地球的自轉(zhuǎn)也是逆時(shí)針方向的。地球公轉(zhuǎn)的特點(diǎn)：一是地軸與地球公轉(zhuǎn)軌道面始終保持66°33′的交角（即66.5°)。二是地軸在宇宙空間的傾斜方向始終保持不變。地軸的方向不變，66.5°的交角也不變。這樣，地球在公轉(zhuǎn)時(shí)，有時(shí)北半球傾向太陽，有時(shí)南半球傾向太陽，引起太陽直射地球的位置不斷改變，導(dǎo)致地面獲得太陽的能量發(fā)生周期性的變化，于是便產(chǎn)生了地球上季節(jié)更替現(xiàn)象。為了更好地說明這個(gè)問題，有必要先了解太陽高度角和日照時(shí)間變化。2/6/202310二、太陽高度角和方位角太陽視運(yùn)動(dòng)：將地球上觀測者所看到的太陽相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)，稱為太陽視運(yùn)動(dòng)。太陽高度角(h⊙)：由于地球距太陽相當(dāng)遙遠(yuǎn)，可以認(rèn)為太陽輻射的能量是以平行光的方式到達(dá)地球表面上的，太陽平行光線與水平面的交角稱為太陽高度角，常簡稱為太陽高度。與該地的地理緯度(Φ)、赤緯(б)以及當(dāng)時(shí)的時(shí)刻(以時(shí)角ω表示)有關(guān)，太陽高度的求算式為sinh⊙＝sinΦsinδ+cosΦcosδcosω2/6/202311二、太陽高度角和方位角2/6/202312二、太陽高度角和方位角б為求算日期的赤緯，它是太陽光線垂直照射地球的位置，用陽光直射點(diǎn)的地理緯度表示。赤緯在北半球取正值，在南半球取負(fù)值。在一年里太陽赤緯在+23.5°至一23.5°之間變動(dòng)。春分日和秋分日，太陽直射赤道，б＝0；夏至日，太陽直射北回歸線，б＝+23.5°；冬至日，太陽直射南回歸線，б＝-23.5°。赤緯的年變化如圖。2/6/202313二、太陽高度角和方位角ω為所求算時(shí)間的時(shí)角，即把時(shí)間換算為角度：按地球24h轉(zhuǎn)過1周360°，每小時(shí)為15°，以當(dāng)?shù)卣嫣枙r(shí)正午為0°，下午為正，上午為負(fù)。(h⊙)變化在0°至90°之間，太陽在地平線以下，在一定范圍內(nèi)也可用負(fù)值表示。太陽高度角的大小影響到達(dá)地面能量的多少，太陽高度角越大，地面單位面積上獲得的太陽能量就越多。太陽方位角(A)：太陽光線在水平面上投影與當(dāng)?shù)刈游缇€（太陽直射點(diǎn)的經(jīng)度）間的夾角稱為太陽方位角。

2/6/202314二、太陽高度角和方位角太陽高度角在一日和一年中的變化：正午時(shí)刻的太陽高度角是一天中太陽高度的最大值，它是反映日射狀況的一個(gè)重要特征值。在夏半年，太陽直射北半球，北半球各緯度的正午太陽高度角比較大，夏至日，太陽直射點(diǎn)達(dá)到北回歸線，此時(shí)23.5°N以北地區(qū)的正午太陽高度角達(dá)到一年中的最大值。在冬半年，太陽直射南半球，北半球各緯度的正午太陽高度角比較小，冬至日，太陽直射點(diǎn)達(dá)到南回歸線，北半球的正午太陽高度角達(dá)到一年中的最小值。由于太陽直射點(diǎn)在南北回歸線之間移動(dòng)，所以在一年中南北回歸線之間可以有兩次太陽直射(正午太陽高度角為90°)，回歸線上只有一次直射；在南回歸線以南和北回歸線以北的地區(qū)，正午太陽高度角永遠(yuǎn)小于90‘，且隨緯度升高正午太陽高度角減小。在低緯度地區(qū)，正午太陽高度角終年較大（南方和赤道地區(qū)終年較熱且冬夏差別不大），它的年變化??；在中高緯度地區(qū)正午太陽高度角為夏季大、冬季小，年變化較大。

2/6/202315三、晝夜形成與日照長短的變化晝夜形成及其長短變化：在地球自轉(zhuǎn)過程中，總是有半個(gè)球面朝向太陽，另半個(gè)球面背向太陽。朝向太陽的半球稱晝半球，背向太陽的半球稱夜半球，晝半球和夜半球的分界線，叫晨昏線。晨昏線與緯圈交割把緯圈分成兩段圓弧，處于晝半球的弧段稱晝弧，處于夜半球的弧段稱夜弧。當(dāng)?shù)厍蜃晕飨驏|自轉(zhuǎn)時(shí)，晝半球的東側(cè)逐漸進(jìn)入黑夜，夜半球的東側(cè)逐漸進(jìn)入白天，由此形成了地球上的晝夜交替現(xiàn)象。

2/6/202316三、晝夜形成與日照長短的變化晝夜長短和晝弧、夜弧的關(guān)系：各地的晝夜長短和其所在緯圈的晝弧、夜弧比例相對(duì)應(yīng)。晝弧長于夜弧，則白天長夜間短，晝弧短于夜弧，則白天短夜間長，晝弧等于夜弧，則晝夜平分。由于地軸與地球公轉(zhuǎn)軌道面有66°33′的傾角，晝半球與夜半球交界面(分光面)不與地軸在一個(gè)平面上(春分、秋分日除外)，不同緯圈晝夜弧的比例不同；又由于日地相對(duì)位置隨季節(jié)而異，而地軸方向卻始終保持不變，致使地軸與分光面的交角不斷地變化，因此同一緯圈的晝夜弧比例隨季節(jié)而異(赤道除外)。所以，晝夜長短既隨緯度不同而變化，又隨季節(jié)交替而改變

2/6/202317三、晝夜形成與日照長短的變化日照時(shí)間及其長短變化：在天文學(xué)上，某地的晝長是指從日出到日沒太陽可能照射的時(shí)間間隔，也稱為可照時(shí)數(shù)。它和地理緯度(Φ)及太陽赤緯（б）有關(guān)。一日中，太陽直接照射地面的實(shí)際時(shí)數(shù)稱為實(shí)照時(shí)數(shù)。實(shí)照時(shí)數(shù)＝可照時(shí)數(shù)－云霧及地物遮擋時(shí)數(shù)2/6/202318三、晝夜形成與日照長短的變化可照時(shí)間與季節(jié)和緯度的變化規(guī)律：春分日、秋分日(б＝0°)地球各地晝長均是12h，晝夜平分，晝長不隨緯度而變化。從春分到秋分的夏半年(б﹥0°）北半球各地可照時(shí)間長于12h，白晝長于黑夜，而且緯度愈高，白晝愈長，夏至日白晝達(dá)一年中的最長，在北極圈內(nèi)可出現(xiàn)有晝無夜現(xiàn)象，稱為極晝。從秋分到春分的冬半年(б<0‘)北半球各地可照時(shí)間短于12h，白晝短于黑夜，而且愈到高緯，白晝愈短，冬至日白晝達(dá)一年中的最短，在北極圈內(nèi)可出現(xiàn)有夜無晝現(xiàn)象，稱為極夜。赤道上，終年晝夜平分中、高緯地區(qū)，隨緯度增高，一年中晝長變化愈大；低緯地區(qū)終年晝長變化較小。南半球和北半球只是冬夏相反，春秋相反，晝長隨緯度的變化規(guī)律是一樣的。2/6/202319曙暮光和光照時(shí)間：在日出前與日沒后的一段時(shí)間內(nèi)，雖然太陽直射光不能直接投射到地面上，但地面仍能得到高空大氣的散射光，使晝夜的更替不是突然的，天文學(xué)上稱為晨光和昏影，總稱為晨昏影，一般習(xí)慣上則稱之為曙光和暮光。在曙暮光時(shí)間內(nèi)也有一定的光強(qiáng)，對(duì)動(dòng)植物的生長發(fā)育和人類生活有影響。為了區(qū)別于前面講的可照時(shí)間，把包括曙暮光在內(nèi)的日長時(shí)間稱為光照時(shí)間，即：光照時(shí)間＝可照時(shí)間＋曙暮光時(shí)間三、晝夜形成與日照長短的變化2/6/202320三、晝夜形成與日照長短的變化天文曙暮光：是指太陽在地平線以下0～18°的一段時(shí)間。當(dāng)太陽高度降至地平線以下18°時(shí)，其光照度在晴天條件下約為6.0×10-41x。這時(shí)，人眼可見的最暗的星均已顯現(xiàn)。民用曙暮光：是指太陽在地平線以下0-6°的一段時(shí)間。當(dāng)太陽高度降低至地平線以下6°時(shí)，晴天條件下的光照度約為3.51x，此時(shí)在室外看書，已難辨認(rèn)。曙暮光持續(xù)時(shí)間長短，因季節(jié)和緯度而異。曙暮光的時(shí)間，全年以夏季最長，冬季最短。就緯度來說，高緯要長于低緯，夏半年尤為明顯。

2/6/202321四、季節(jié)的形成地球繞太陽公轉(zhuǎn)過程中，日地間距離的變化雖可使大氣上界的太陽輻照度產(chǎn)生一些變化，但這種變化不大，變化幅度不超過±3.5％。但是在公轉(zhuǎn)過程中，由于地軸方向保持不變，地軸與公轉(zhuǎn)道面始終保持66°33′的夾角，這使得太陽光線垂直投射到地球上的位置不斷變化，引起各地的太陽高度角和日照時(shí)間長短發(fā)生周期性的改變，造成一年中各緯度(主要是中高緯度)所接受太陽輻射能也發(fā)生周期性的變化。應(yīng)該注意，夏至日得熱最多，并非最熱，冬至日得熱最少，也并非最冷。這是因?yàn)闇囟雀叩偷淖兓荒苤豢吹脽岫嗌?，更關(guān)鍵的是要看得熱與失熱的關(guān)系。

2/6/202322五、二十四節(jié)氣當(dāng)?shù)厍蛟谲壍郎献晕飨驏|繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí)，地球上的人們感覺不出地球本身的運(yùn)動(dòng)，但能看到太陽沿黃道也自西向東作周年視運(yùn)動(dòng)，黃道是指地球上的人們觀察太陽在一年內(nèi)所走的視路徑。自春分點(diǎn)起，把黃道分為24等份，每15°為一個(gè)節(jié)氣，6個(gè)節(jié)氣為一季，四季共二十四節(jié)氣。因此，二十四節(jié)氣是指太陽在黃道上作周年視運(yùn)動(dòng)時(shí)二十四個(gè)具有季節(jié)意義的位置日期(表1—2)，它是屬于陽歷的，所以在陽歷中的日期比較固定，上半年在6日、21日，下半年在8日、23日，前后僅差一二日。2/6/202323五、二十四節(jié)氣二十四節(jié)氣歌春雨驚春清谷天，夏滿忙夏暑相連，秋處露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。每月兩節(jié)日期定，前后相差一兩天。上半年在六廿一，下半年在八二三。立春雨水驚蟄春分清明谷雨立夏小滿芒種夏至小暑大暑立秋處暑白露秋分寒露霜降立冬小雪大雪冬至小寒大寒2/6/202324五、二十四節(jié)氣二十四節(jié)氣起源于我國黃河中下游（西安、洛陽），反映了黃河流域的四季寒暑變化。其中四立(立春、立夏、立秋、立冬)表示天文四季的開始；二分(春分、秋分)為晝夜平分，處于春、秋季的中間；夏至及其以后的小暑、大暑是逐漸進(jìn)入一年中最熱的時(shí)期，處暑表示炎熱季節(jié)結(jié)束；冬至及其以后的小寒、大寒是逐漸進(jìn)入一年中最寒冷時(shí)期；白露、寒露和霜降表示氣溫下降程度，并有露水和霜等水汽凝結(jié)物出現(xiàn)。2/6/202325五、二十四節(jié)氣其它節(jié)氣中，驚蟄是春雷響動(dòng)，冬眠蟄蟲開始復(fù)蘇，出土活動(dòng)；清明表示天氣開始轉(zhuǎn)暖，草木新綠，景象清新；小滿是草木開始繁茂，夏熟谷物籽粒開始飽滿；均通過物象間接表示氣溫的升高。芒種是一年中農(nóng)事繁忙時(shí)期，需要夏種、夏收和夏管，它以農(nóng)事活動(dòng)表示夏季來臨。此外，雨水和谷雨表示雨水開始增多，對(duì)谷物生長有利；小雪、大雪是進(jìn)入降雪季節(jié)；反映了一年中降水的時(shí)期；性質(zhì)和大小程度。2/6/202326第二節(jié)熱輻射的一般知識(shí)輻射的概念

輻射的波粒二象性輻射能量的基本量度單位物體對(duì)輻射的吸收、反射和透射輻射的基本定律2/6/202327一、輻射的概念以電磁波或粒子的形式向外放射能量，這種放射能量的方式稱為輻射，放射的能量稱為輻射能，也簡稱為輻射。

物體向外放射能量輻射具有雙向性同時(shí)進(jìn)行

不斷吸收四周物體的輻射能

2/6/202328一、輻射的概念反射波動(dòng)性散射輻射的特性透射粒子性：植物光合作用量子效應(yīng)輻射的波動(dòng)性，可用波長、頻率表示。波長(λ)為振動(dòng)位相相同兩相鄰點(diǎn)之間的距離，常用單位有微米、納米(nm)。頻率(ν)為每秒內(nèi)振動(dòng)次數(shù)或循環(huán)次數(shù)，其單位是赫茲(Hz)。

λ·ν＝C(電磁波在真空傳播的速度）電磁波的波長和頻率之間成反比關(guān)系，頻率高的電磁波的波長較短，而頻率低的電磁波的波長較長。

2/6/202329(一)輻射的波動(dòng)性電磁波有不同的波長，按其波長的次序排列成一個(gè)譜系，稱為電磁波譜2/6/202330(一)輻射的波動(dòng)性氣象學(xué)著重研究太陽、地球和大氣輻射的波段，它僅僅是電磁波譜的一部分，波長范圍主要集中于0.15——120微米之間，其中只有可見光人眼可以看到。可見光的波長在0.39一0.76微米之間，僅占電磁波譜中很小一部分?？梢姽饨?jīng)三棱鏡分光后，按波長由長到短排列，依次成為一條由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等各種顏色組成的光帶。波長長于紅色光的(>0.76微米)為紅外線和無線電波，波長短于紫色光的(<0.39微米)為紫外線、X射線、γ射線等。2/6/2023312/6/202332(二）輻射的粒子性輻射的粒子學(xué)說認(rèn)為，電磁輻射由許多具有一定質(zhì)量、能量和動(dòng)量的微粒組成，這些微粒稱之為量子(光量子)。短波光每個(gè)光量子所具有的能量比長波光每個(gè)光量子所具有的能量多。2/6/202333（三）、輻射的基本單位輻射通量(F)單位時(shí)間內(nèi)通過或達(dá)到任一表面的輻射能稱為輻射通量。輻射通量即為輻射功率，它可以用來表示某表面向外放射的、接受的或通過的輻射功率。輻射通量密度(E)單位面積上的輻射通量為輻射通量密度。即單位時(shí)間內(nèi)通過或到達(dá)單位面積的輻射能。放射體表面所放出的輻射通量密度稱為輻射出射度，簡稱輻出度。輻射照射到物體表面的輻射通量密度，或者說到達(dá)接受面的輻射通量密度稱為輻射照度，簡稱輻照度。2/6/2023342/6/202335（三）、輻射的基本單位光通量（ΦL）：單位時(shí)間通過任一表面上的光能。單位為流明(Lm)。光通量密度(E1)單位面積上通過或到達(dá)的光通量。單位面積上接受的光通量稱為光照度。單位為勒克斯(Lm／m2)勒克斯（LX）：它是以1國際燭光的點(diǎn)光源為中心，以一米為半徑的球面上所得到的照度。輻射強(qiáng)度：指單位時(shí)間內(nèi)與輻射能流方向相垂直的單位面積上得到的輻射能，即與入射光垂直的面上的輻照度。單位為瓦／米2(W／m2)。2/6/202336二、物體對(duì)輻射的吸收、反射和透射1.吸收率（）、反射率（r）、透射率（d）

投射到物體上的輻射，一般只有一部分被該物體吸收，其余則被該物體反射和透射2/6/202337

吸收率（）：物體對(duì)輻射的吸收的能力稱為吸收率。

反射率（r）：物體對(duì)輻射的反射的能力稱為反射率。

透射率（d）：物體對(duì)輻射的透射的能力稱為透射率。設(shè)投射到物體上的總輻射能量為Qo；被吸收、反射、透射的量分別為Q、Qr、Qd。根據(jù)能量守恒原理，則：

Q+Qr+Qd=Qo將上式兩端除以Q。，則得：二、物體對(duì)輻射的吸收、反射和透射2/6/202338式中左邊第一項(xiàng)為吸收率；第二項(xiàng)，稱為反射率(物體反射的輻射與投射于其上的總輻射之比)；第三項(xiàng)，稱為透射率(透過物體的輻射與投射于其上的總輻射之比).即+r+d＝1

絕對(duì)黑體、灰體

絕對(duì)黑體：在任何條件下，對(duì)于各種不同波長的輻射的吸收率等于1的物體，簡稱黑體?；殷w：如果某一物體吸收率小于1，但吸收率不隨波長而變的物體。2/6/202339

在一定溫度下，任何物體對(duì)于某一波長的放射能力與物體對(duì)該波長的吸收率的比值，只是溫度和波長的函數(shù)(與物體的其他性質(zhì)無關(guān))，為一恒量。即：e

λ,T

/a

λ,T=Eλ,T其中eλ,T表示物體對(duì)該波長的放射能力；

aλ,T表示物體對(duì)該波長的吸收率；Eλ,T只是溫度和波長的函數(shù)。三、輻射的基本定律基爾荷夫斯蒂芬－波爾茲曼維恩位移黑體的總放射能力與它本身的絕對(duì)溫度的四次方成正比。ET=σT4

σ為斯蒂芬－波爾茲曼常數(shù)σ=5.67×10-8W·m-2·

K-4

絕對(duì)黑體的放射能力最大值對(duì)應(yīng)的波長與其本身的絕對(duì)溫度成反比，即：

λmax＝C/TC=2897×103nm·K2/6/2023402/6/202341第三節(jié)太陽輻射太陽輻射強(qiáng)度和太陽常數(shù)大氣對(duì)太陽輻射的減弱到達(dá)地面的太陽輻射強(qiáng)度2/6/202342一、太陽輻射強(qiáng)度和太陽常數(shù)太陽輻射：從太陽輻射出來的光、熱能量總稱為太陽輻射能，簡稱太陽輻射或太陽能。太陽輻射強(qiáng)度：單位時(shí)間內(nèi)投射到單位面積上的太陽輻射能量（W/m2·S）。太陽輻射的波長范圍比較廣，幾乎包括了所有電磁波，但其能量的絕大部分集中在0.15—4.0微米之間，占太陽輻射總能量的99％，其中可見光區(qū)(0.39—0.76微米)的能量約占45.5％，紅外線區(qū)(>0.76微米)約占47.3％，紫外線區(qū)(<0.39微米)約占7.2％(表1—4)。具有最大輻射能力的波長為0.48微米，在可見光的青藍(lán)光區(qū)內(nèi)。

2/6/2023432/6/202344一、太陽輻射強(qiáng)度和太陽常數(shù)太陽常數(shù)當(dāng)日、地處于平均距離時(shí)，在地球大氣上界，垂直于太陽輻射方向，單位面積上的太陽輻射能量，稱為太陽常數(shù)。一般為1367±7W/m2，通常取1367W/m2。太陽輻射必須穿過大氣層才能到達(dá)地面，由于大氣對(duì)太陽輻射有吸收、散射、反射等作用，使得投射到大氣上界的太陽輻射不能完全到達(dá)地面，所以地球表面上的太陽輻射輻照度都小于太陽常數(shù)。2/6/202345二、大氣對(duì)太陽輻射的減弱

太陽輻射在大氣中的散射大氣對(duì)太陽輻射的吸收大氣對(duì)太陽輻射的反射2/6/202346太陽輻射被大氣中的O2、O3、CO2、H2O(水汽)、云滴、雨滴及塵埃等吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^程，稱為吸收。大氣中的吸收物質(zhì)對(duì)太陽輻射具有選擇性吸收的特性。

1、O2：強(qiáng)烈吸收波長位于0.15—0.2m遠(yuǎn)紫外區(qū)，這個(gè)吸收帶較寬且吸收能力很強(qiáng)。此外，在可見光譜區(qū)還有兩個(gè)弱的吸收帶。高山空氣稀薄，氧少，紫外線被吸收少，表現(xiàn)強(qiáng)。2、O3在大氣中含量很少，但它能強(qiáng)烈吸收短波輻射，在波長0.2～0.3m的紫外線區(qū)有很強(qiáng)的吸收帶，能使太陽輻射總能量減少2％。其中在0.25m處吸收最強(qiáng)，對(duì)大氣有增溫作用。另外，紫外線在高空被臭氧吸收，使地球上的生物免受紫外線的危害，而透過的少量紫外線又可殺菌防病。臭氧在波長0.44—0.75m的可見光區(qū)有一很寬的吸收帶，但吸收作用較弱。

（一）吸收作用2/6/202347（一）吸收作用3、CO2、H2O吸收帶主要是在紅外線區(qū)。CO2主要吸收4.3m附近的輻射，H2O吸收最強(qiáng)的是位于紅外線區(qū)的0.93～2.85m

。由于太陽輻射中，強(qiáng)度最大的部分是位于短波區(qū)域，所以CO2和H2O對(duì)太陽輻射減弱作用不大。4、懸浮在大氣中的水滴、雜質(zhì)等也能吸收部分太陽輻射，但作用很小，只有在空氣含塵量特大時(shí)，如有沙暴、火山爆發(fā)等時(shí)才會(huì)有比較顯著的吸收，在一般情況下是可以忽略的。太陽輻射被大氣吸收后轉(zhuǎn)化成熱能，不再到達(dá)地面。大氣成分的吸收多位于太陽輻射光譜兩端能量較少的區(qū)域，因而吸收對(duì)太陽輻射的減弱作用不大，特別是對(duì)對(duì)流層大氣而言，太陽輻射不是主要的直接熱源。大氣對(duì)可見光部分吸收較少，可以說大氣對(duì)可見光幾乎是透明的。

2/6/2023482、O3：主要吸收0.2-0.32m紫外線，這是一個(gè)最強(qiáng)的吸收帶，使太陽輻射光在波長小于0.29m的紫外線不能到達(dá)地面

3、CO2：主要吸收1.46—2.78m的紅外線區(qū)。

4、水汽：對(duì)太陽輻射吸收范圍很廣，主要吸收波長在0.7—3m的紅外線。5、水滴和塵埃：水滴和塵埃能吸收0.59m及3m附近的太陽輻射。

如圖所示2/6/202349太陽輻射通過大氣時(shí)，空氣分子和其它微粒內(nèi)電子在電磁波的作用下發(fā)生振動(dòng)，因而也向四面八方發(fā)射電磁波，這種作用稱為散射。大氣對(duì)于太陽輻射的削弱作用主要是散射。(二)散射作用2/6/202350(二)散射作用分子散射：如果散射質(zhì)點(diǎn)(如空氣分子)的直徑比入射輻射的波長小時(shí)，散射的強(qiáng)度與其波長的四次方成反比，所發(fā)生的散射稱為分子散射。這就是蕾萊分子散射定律。分子散射具有選擇性，入射輻射的波長愈短，則散射強(qiáng)度愈強(qiáng)。

2/6/202351雨后天晴天空為何呈藍(lán)色晴天時(shí)，大氣中水汽、塵埃等雜質(zhì)少，大氣散射以分子散射為主，太陽輻射中波長較短的藍(lán)紫光被散射的多，所以晴朗的天空呈蔚藍(lán)色。

旭日和夕陽太陽為何呈紅色?太陽輻射經(jīng)過大氣的散射后，一方面使得到達(dá)地面的輻射能量減少；另一方面使得太陽輻射中藍(lán)紫光的輻射能量減少，紅橙光的輻射能量比例增加，特別是在日出、日落時(shí)，因太陽光線通過的大氣路程長，波長較短的光被散射殆盡，所以太陽光盤看上去呈橘紅色。

粗粒散射(漫射)

當(dāng)散射質(zhì)點(diǎn)增大(如云滴、霧滴、塵埃等)，半徑大于10m時(shí)，此時(shí)散射量不再隨波長而改變，對(duì)各種波長的入射輻射都能同樣的散射，這種無選擇性的散射稱粗粒散射(或漫射)。即散射強(qiáng)度與波長無關(guān)。

空氣比較混濁或陰天時(shí)的天空為什么呈乳白色？陰天時(shí)，空氣中的塵?；蜢F滴較多，大氣散射以漫射為主，入射的輻射都被同樣的散射，散射光譜與輻射光譜相同的緣故。所以天空呈灰白色。2/6/202353(二)散射作用太陽輻射經(jīng)過大氣的散射后，一方面使得到達(dá)地面的輻射能量減少；另一方面使得太陽輻射中藍(lán)紫光的輻射能量減少，紅橙光的輻射能量比例增加，大氣的散射作用主要減弱了太陽可見光區(qū)的輻射。2/6/202354大氣中的云和塵埃等對(duì)太陽輻射反射，其中云的反射極為重要，云的平均反射率為50-55％，云對(duì)各種波長光的反射無選擇性，反射光呈白色。云的反射能力取決于云狀和云層厚度。云層愈厚，云量愈多，反射作用愈大。如濃密的低云，反射率可達(dá)到78％。

如果把射入到大氣中的太陽輻射作為100％：

被大氣吸收的約占14％；被散射和反射回到宇宙空間去的約占43％；

到達(dá)地面的約占43%。所以，大氣對(duì)太陽輻射的減弱，以反射和散射作用大于吸收作用。如圖所示(三)反射作用2/6/2023552/6/202356(四)減弱因素減弱的程度主要決定于太陽光線穿過大氣的射程，以及大氣中所含吸收、散射，反射質(zhì)點(diǎn)的多少。前者用大氣質(zhì)量(m)討論，后者則用大氣透明系數(shù)(P)說明。1.大氣質(zhì)量(m)常用太陽光通過大氣路徑的長度與大氣鉛直厚度之比表示（如圖）。m=csch=2/6/2023572/6/202358太陽高度角不同時(shí)的大氣質(zhì)量數(shù)不同海拔高度的大氣量數(shù)高度(千米)01．53．05．57．O9．0m1．0O.850．70．50．4O．3太陽輻射穿過大氣的路程愈長，它被減弱的愈多；反之，路程愈短，太陽輻射被減弱的愈少。

大氣質(zhì)量主要決定于太陽高度角和海拔高度。2/6/2023592.大氣透明系數(shù)

大氣透明系數(shù)(P)是指透過一個(gè)大氣質(zhì)量以后的太陽輻射強(qiáng)度(S1)與透過前的輻射強(qiáng)度(S0)之比。即：P=S1/S0

因?yàn)榭諝夥肿訉?duì)蘭紫光散射作用強(qiáng)，對(duì)紅橙光散射作用弱、所以紅橙光的透明系數(shù)較大，故通過若干個(gè)大氣質(zhì)量后，光譜中的紅橙光所占比例大些。

影響大氣透明系數(shù)的因素有：海拔、水汽、塵埃、云霧等。2/6/2023603.減弱規(guī)律

垂直于太陽輻射方向的太陽輻照度，隨大氣透明系數(shù)增加而增大，隨穿過大氣質(zhì)量增加而變小。若大氣透明系數(shù)一定，大氣質(zhì)量數(shù)以等差級(jí)數(shù)增加，則透過大氣層的輻照度以等比級(jí)數(shù)減小。2/6/202361三、到達(dá)地面的太陽輻射（一）太陽直接輻射(S′)S′=S′m=Smsinh=S0Pmsinh（S0為大氣上界輻照度；Pm為大氣透明系數(shù)）2/6/202362五、到達(dá)地面的太陽輻射(一)太陽直接輻射強(qiáng)度(S′):以平行光線的形式通過大氣直接到達(dá)地面的輻射，稱為太陽直接輻射.單位時(shí)間單位水平面積上的太陽直接輻射能稱為太陽直接輻射強(qiáng)度。

S′=S′m=Smsinh=S0Pmsinh由上式知，S′決定于太陽高度角、大氣透明系數(shù)和大氣量。此外，它還受云量、海拔、緯度及坡向坡度等因素的影響。S′=S′m=Smsinh=S0Pmsinh2/6/202363(一)太陽直接輻射的變化

太陽高度角的變化，可以引起太陽輻射在水平地面上所散布的面積發(fā)生改變。太陽高度角愈小，等量的太陽輻射散布的面積就愈大，則單位水平地面所獲得的太陽輻射就少。到達(dá)水平地面的太陽直接輻射的強(qiáng)弱與大氣透明系數(shù)、大氣質(zhì)量以及太陽高度角有關(guān)。由于大氣質(zhì)量數(shù)(m)的大小取決于太陽高度，而大氣透明系數(shù)在晴天條件下一日中的變化不大，因此影響直接輻射的因子主要是太陽高度，其次為大氣透明系數(shù)。當(dāng)太陽高度增大時(shí)，到達(dá)地面的太陽直接輻射增加；當(dāng)大氣中散射質(zhì)點(diǎn)少時(shí)，大氣透明系數(shù)增大，到達(dá)地面的太陽輻射增大。另外，太陽直接輻射隨云量有變化，云量少時(shí)，直接輻射較強(qiáng)。2/6/202364(一)太陽直接輻射的變化太陽直接輻射輻照度有明顯的日、年變化，其變化也取決于太陽高度的變化。在無云的天氣條件下，一天中一般是中午最大，日出日落時(shí)最??；一年中夏季大、冬季小。但在我國，由于盛夏時(shí)大氣中水汽含量增加，云量增多，直接輻射的月平均最大值可能會(huì)出現(xiàn)在春末夏初。表1—9列出了北京直接輻射的各月平均值，由表看出，最大值出現(xiàn)在5月，最小值出現(xiàn)在12月。

直接輻射輻照度還隨緯度而改變，低緯度大，高緯度小。另外，海拔高度增加時(shí)，太陽輻射通過大氣質(zhì)量減小，高空水汽塵埃含量也少，透明系數(shù)大，直接輻射隨海拔高度增加而增大。

2/6/202365(二)天空散射輻射強(qiáng)度(D)

太陽輻射在通過大氣層時(shí)，其中有一部分被空氣中質(zhì)點(diǎn)向四面八方彌散，它們有一部分向宇宙空間散失了，有一部分就散射在地面，這一部分就稱為散射輻射。散射輻射的強(qiáng)弱，通常以到達(dá)水平面上的散射輻照度D來表示。假設(shè)散射輻射的一半返回宇宙空間，另一半在不考慮大氣吸收作用下到達(dá)地面，則D可表示為：D=(S0-S0Pm)sinh=(1-Pm)sinh2/6/202366

(三)太陽總輻射強(qiáng)度及其影響因素到達(dá)地平面上的太陽直接輻射強(qiáng)度與散射輻射強(qiáng)度之和，稱為太陽總輻射強(qiáng)度。Q=S′+D影響總輻射的因素：1、太陽高度角

日出后，隨太陽高度的增大，直接輻射和散射輻射均增大，但前者增加較快，散射輻射在總輻射中所占比例逐漸減小，直接輻射成為總輻射的主要部分。

2、大氣透明度大氣透明系數(shù)愈大，散射輻射在總輻射中所占比例愈小。陰天時(shí)，總輻射完全由散射輻射組成。

3、云

當(dāng)天空有云，但云量少而且比較薄，太陽未被云所遮蔽時(shí)，總輻射強(qiáng)度比碧空時(shí)(太陽高度角相同)大。2/6/202367影響總輻射的因素：4、海拔高度海拔愈高，大氣柱愈短，則大氣中水汽、微塵、雜質(zhì)等的含量少，太陽直接輻射強(qiáng)，散射輻射弱，總輻射強(qiáng)。

5、緯度；總輻射隨緯度的分布也受太陽高度角的影響，其規(guī)律是隨緯度增高，總輻射減小。

2/6/202368（四）太陽輻射總量1、太陽輻射總量：是指一日、一月、一年或任意時(shí)段內(nèi)所接受的太陽輻射能之和。它可以分別指太陽直接輻射總量、散射輻射總量或總輻射總量。

2、太陽輻射的日總量：一日中，到達(dá)地面單位面積上的太陽輻射的累積值，稱為太陽輻射的日總量。3、太陽輻射年總量：一年中，到達(dá)地面單位面積上的太陽輻射累積值，稱為太陽輻射年總量。2/6/202369因赤道附近云雨多，太陽輻射年總量高值區(qū)不是出現(xiàn)在赤道，而出現(xiàn)在北緯20o附近。全球最大值出現(xiàn)在埃及南部，約9200MJ/(m2.a)。中國為3768--8374MJ/(m2.a)，最高中心在雅魯藏布江上中游，超過8000MJ/(m2.a)。川黔地區(qū)不足3349MJ/(m2.a)，為全國最低區(qū)。2/6/202370（五）下墊面對(duì)太陽輻射的反射下墊面對(duì)太陽輻射的反射率的大小決定于下墊面的性質(zhì)與狀態(tài)，其中以顏色、濕度、粗糙度等影響最大，另外，太陽入射角度和光譜成分發(fā)生變化時(shí)，反射率也發(fā)生變化。（一）顏色對(duì)反射率的影響可見光譜區(qū)，各種顏色表現(xiàn)最強(qiáng)反射光譜帶，就是它本身顏色的波長，白色反射能力最強(qiáng)（白沙高達(dá)40%），黑色最弱（黑鈣土只有5%-12%)，綠色對(duì)黃綠光的反射率大；(二）濕度對(duì)反射率的影響濕度增加，反射率減小，地面反射率與土壤濕度呈負(fù)指數(shù)關(guān)系；2/6/202371（五）下墊面對(duì)太陽輻射的反射（三）粗糙度的影響：粗造度增加，反射率減小，新耕地比未耕地要??；（四）太陽高度角的影響中午前后較小，早晚較大；（五）幾種下墊面的反射率植被反射率的大小與植被種類、生長發(fā)育狀況、顏色和郁閉程度有關(guān)，植物顏色越深，其反射率越?。ňG色植物20%左右），水面一般比陸地小（太陽高度角影響較大）（新雪面90%,臟雪20-30%，冰面30-40%）2/6/202372 第四節(jié)地面輻射差額

一、地面輻射地面直接放射的長波輻射，稱為地面輻射(Eg)。地面的平均溫度約為300K，地面輻射波長在3～80μm之間，最大放射能力的波長約為10μm。地面輻射通過大氣時(shí)，絕大部分能量被大氣中的水汽、二氧化碳、水滴及塵埃等吸收，而其中以水汽吸收的量為最大。因水汽主要集中在大氣的低層，且由下向上逐漸減少，故地面長波輻射能量絕大部分為低層大氣所吸收。這說明，地面輻射是低層大氣能量的主要來源。2/6/202373一、地面輻射地面的輻射能力與其本身溫度有關(guān)，溫度高，輻射能力大，反之則輻射能力小。除此外，輻射能力還與下墊面的性質(zhì)有關(guān)。一般情況下，白天溫度高，地面輻射值大，夜間溫度低，其值要小。由于白天地面吸收的太陽輻射總量大大超過了地面輻射所損失的能量，故地面溫度還是升高的。夜間已經(jīng)沒有太陽輻射，地面輻射損失能量的結(jié)果是地面溫度下降。

2/6/202374二、大氣輻射

大氣向外的輻射稱為大氣輻射。

大氣的平均溫度約為250K，其輻射的波長介于7-120μm之間，最大放射能量的波長為15μm，也屬于紅外長波輻射。大氣輻射既有向上的，也有向下的。大氣輻射中，投向地面的那一部分大氣輻射，叫做大氣逆輻射(Eа)。通常，大氣逆輻射值小于地面輻射值。

2/6/202375三、地面有效輻射(凈紅外輻射E0）

地面有效輻射：是地面放射的輻射與地面吸收的大氣逆輻射之差，其表達(dá)式為：g

E=F0

E—δа其中，F(xiàn)0為地面有效輻射；Eg為地面輻射；δ為地面對(duì)大氣逆輻射的吸收系數(shù),Ea為大氣逆輻射。一般情況下，地面溫度高于大氣溫度，即F0>0，只有當(dāng)大氣溫度高于地面溫度時(shí)，地面吸收的大氣逆輻射值才有可能大于地面輻射值，地面有效輻射為負(fù)值，即F0

＜0

。

2/6/202376影響地面有效輻射的因素:

1、地面溫度地面溫度高時(shí)，Eg增強(qiáng)，F(xiàn)0增大2、大氣溫度大氣溫度升高，Ea增強(qiáng)，F(xiàn)0減小。3、空氣濕度濕度大，則Ea增強(qiáng)，F(xiàn)0減小。4、云云量多且云層厚時(shí)，Ea增強(qiáng)，F(xiàn)0減小。5、海拔高度隨海拔高度的增加，水汽含量減少，F(xiàn)0增大。

6、霧霧使F0減小。

此外，晴朗無風(fēng)的夜晚，空氣的流動(dòng)混合作用差，從而使F0增大；粗糙土壤表面的輻射比平滑土壤表面大，所以粗糙土壤表面的F0大于平滑土壤表面；植被覆蓋下比裸地F0小，降溫慢。2/6/202377大氣中各種微塵和CO2成分的存在，猶如溫室覆蓋的玻璃一樣，阻擋了地面向外的輻射，增強(qiáng)了大氣逆輻射，對(duì)地面有增溫和保溫作用，這種現(xiàn)象稱為大氣的溫室效應(yīng)。大氣逆輻射愈強(qiáng)，大氣的溫室效應(yīng)愈顯著，地面溫度愈不易降低。據(jù)估計(jì)，如果沒有大氣的長波逆輻射，地球平均溫度為-23℃左右。

大氣中微塵和CO2的增加，猶如在陽光下?lián)瘟艘话褌?，減弱了到達(dá)地面的太陽輻射，對(duì)地面有降溫作用，這種現(xiàn)象稱為大氣的陽傘效應(yīng)。

四、大氣的溫室效應(yīng)和陽傘效應(yīng)

2/6/202378五、地面輻射差額

指在一定時(shí)間間隔內(nèi)，單位面積的地表吸收的輻射與放射的輻射之差（即地面吸收的太陽總輻射與其有效輻射之差），也稱凈輻射或輻射平衡，以R表示，其表達(dá)式為:

R＝(S′+D)(1－r)－F0

式中，R為地面輻射差額，S′為太陽直接輻射，

D為散射輻射，（S′+D）為太陽總輻射，(1-r)為地面對(duì)太陽短波輻射吸收率，（S′+D)(1-r)為地面所吸收的太陽短波輻射。

2/6/202379五、地面輻射差額地面凈輻射在天氣、氣候的形成與變化中有重要作用。地面凈輻射決定著土壤溫度、空氣溫度和地面水分蒸發(fā)，也決定著露、霧、霜和霜凍的形成，有目的地改變地面凈輻射，就可以改變和改善氣候和小氣候條件。例如采用覆蓋，可以減少地面有效輻射，用遮陰、屏障，可以改變輻射收支，通過土壤染色、松土、鋪砂或灌溉等，改變地面反射率進(jìn)而調(diào)節(jié)土壤溫度。2/6/202380第六節(jié)太陽輻射與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一、太陽輻射光譜對(duì)植物的影響(一)不同光譜成分對(duì)植物的影響植物的生長發(fā)育是在日光的全光譜下進(jìn)行的，不同光譜成分對(duì)植物的光合作用、色素形成、向光性、形態(tài)建成的誘導(dǎo)等影響是不同的。紅光有利于碳水化合物的積累，而藍(lán)光促進(jìn)蛋白質(zhì)和非碳水化合物的積累。紫外線則對(duì)植物的形狀、顏色與品質(zhì)的優(yōu)劣起重要作用，高山、高原紫外線較多，使植物的莖葉短小，色澤較深。太陽輻射不同光譜對(duì)植物的影響如下：(1)波長大于1.00μm的輻射，被植物吸收轉(zhuǎn)化為熱能，影響植物體溫和蒸騰情況，可促進(jìn)干物質(zhì)的積累，但不參加光合作用。(2)波長為1.00～0.72μm的輻射，只對(duì)植物伸長起作用，其中0.72～0.80μm的輻射稱遠(yuǎn)紅外光，對(duì)光周期及種子形成有重要作用，并控制開花與果實(shí)的顏色。2/6/202381(一)不同光譜成分對(duì)植物的影響(3)波長為0.72—0.61μm的紅光、橙光可被葉綠素強(qiáng)烈吸收，某種情況下表現(xiàn)為強(qiáng)的光周期作用。(4)波長為0.61—0.5μm的光，主要為綠光，表現(xiàn)低光合作用與弱成形作用。(5)波長為0.51～0.40μm的光，主要為藍(lán)、紫光，被葉綠素和黑色素強(qiáng)烈吸收，表現(xiàn)強(qiáng)的光合作用與成形作用。(6)波長為0.40—0.32μm的紫外輻射起成形和著色作用，使植物變矮、顏色變深、葉片變厚等。(7)波長為0.32—0.28μm紫外線對(duì)大多數(shù)植物有害。(8)波長小于0.28μm遠(yuǎn)紫外輻射可立即殺死植物。2/6/202382(一)不同光譜成分對(duì)植物的影響根據(jù)不同光譜成分對(duì)植物生長的影響，可以用人工改變光質(zhì)以改善作物的生長。通過有色薄膜改變光質(zhì)以影響作物、蔬菜的生長，一般都能起到增加產(chǎn)量、改善品質(zhì)的效果。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，淺藍(lán)色薄膜育秧，秧苗及根系都較粗壯，分蘗早而多，葉色深綠；紫色薄膜對(duì)茄子有增產(chǎn)作用；藍(lán)色薄膜對(duì)產(chǎn)量有提高，可是對(duì)洋蔥生長不利。2/6/202383

(二)光合有效輻射

太陽輻射中對(duì)植物光合作用有效的光譜成分稱為光合有效輻射(PAR)。光合有效輻射的波長范圍與可見光接近。從能量所占的比例來看，光合有效輻射占太陽直接輻射的40％一45％，占散射輻射的60％左右，這是大氣對(duì)可見光散射得較多造成的。光合有效輻射是計(jì)算作物光合生產(chǎn)潛力的重要依據(jù)，對(duì)于確定光合作用和產(chǎn)量形成的輻射能利用系數(shù)，擬定最適作物群體結(jié)構(gòu)等方面具有重要意義。2/6/202384二、光照強(qiáng)弱與作物生長發(fā)育

(一)光強(qiáng)與光合作用在一定的光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，光照度增加，光合強(qiáng)度也增加，但光照度達(dá)到一定程度時(shí)，光合強(qiáng)度不再隨光照度的增大而增強(qiáng)，這個(gè)光的臨界點(diǎn)稱為光飽和點(diǎn)。葉片只有處于光飽和點(diǎn)的光照下，才能發(fā)揮其最大的制造與積累干物質(zhì)的能力。在光飽和點(diǎn)以上的光強(qiáng)不再對(duì)光合作用起作用。當(dāng)光照度降低時(shí)，光合強(qiáng)度也隨之降低，植物的光合強(qiáng)度和呼吸強(qiáng)度達(dá)到相等的光強(qiáng)值稱為光補(bǔ)償點(diǎn)。在這一光強(qiáng)下光合作用制造的有機(jī)物質(zhì)與呼吸作用消耗的物質(zhì)相等。在光補(bǔ)償點(diǎn)以下，植物的呼吸作用超過光合作用，消耗貯存的有機(jī)物質(zhì)。如長期在光補(bǔ)償點(diǎn)以下，植物將逐漸枯黃以至死亡。2/6/202385(一)光強(qiáng)與光合作用根據(jù)植物對(duì)光照度的反應(yīng)，可將其分為喜陽植物和喜陰植物。喜陽植物，尤其是荒漠植物或高山植物，在中午直射光下也未達(dá)到光飽和。栽培作物多屬于喜陽的，C4植物的光飽和點(diǎn)一般比C3植物高，C3植物，光飽和點(diǎn)為3萬～5萬Lx，C4植物甚至在10萬Lx也未能達(dá)到飽和(圖1—16)。喜陰植物，光飽和要低得多。喜陰植物，光補(bǔ)償點(diǎn)為幾百Lx，而喜陽植物可達(dá)1000Lx。2/6/202386(一)光強(qiáng)與光合作用作物群體的光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)均較單葉為高。這是因?yàn)楫?dāng)光強(qiáng)時(shí)，群體上層葉片已飽和，但下層葉片的光合強(qiáng)度仍隨光強(qiáng)的增加而增強(qiáng)，群體的總光合強(qiáng)度還在上升。同樣，群體內(nèi)葉片多，相互遮蔭，當(dāng)光照減弱，上層葉片達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，下層葉片光強(qiáng)低于光補(bǔ)償點(diǎn)，所以光合作用小于呼吸作用，所以整個(gè)群體的光補(bǔ)償點(diǎn)較高。(二)光照強(qiáng)度與作物發(fā)育

強(qiáng)光有利于作物生殖器官的發(fā)育，相對(duì)的弱光照有利于營養(yǎng)生長。因此，多云的天氣條件，對(duì)以植物營養(yǎng)器官為收獲對(duì)象的作物有利