農(nóng)業(yè)氣象學概述農(nóng)業(yè)氣象的基本概念

大氣的組成和垂直結(jié)構(gòu)第一節(jié)農(nóng)業(yè)氣象的基本概念一、氣象學的概念及研究領域大氣：地球表面被一層厚厚的氣體包圍著，這層氣體通稱之為地球大氣，簡稱大氣。氣象：在地球大氣中每時每刻都在發(fā)生著風、云、雨、雪、雷電、旱澇、寒暑等等各種各樣的自然現(xiàn)象，這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為大氣現(xiàn)象，簡稱為氣象。氣象要素：用來表示大氣中的物理過程、物理現(xiàn)象及大氣狀態(tài)的各種物理量統(tǒng)稱為氣象要素。（一）、氣象與氣象學的定義

大風、颮常見天氣現(xiàn)象：

雨、陣雨、毛毛雨雪、陣雪、雨夾雪、陣性雨夾雪、霰、米雪、冰粒、冰雹、冰針霧、輕霧、露、霜、雨淞、霧淞吹雪、雪暴、龍卷、積雪、結(jié)冰

沙塵暴、揚沙、浮塵、煙幕、霾、塵卷風

雷暴、閃電、極光天氣：是指一個地區(qū)在短時間內(nèi)各種氣象要素的綜合表現(xiàn)。氣候：是指一個地區(qū)多年的大氣平均狀態(tài)。氣象學：研究大氣中各種現(xiàn)象的成因和演變規(guī)律及如何利用這些規(guī)律為人類服務的科學。

研究任務：觀測和研究各種各樣的大氣現(xiàn)象、大氣層與下墊面之間的相互作用及人類活動所產(chǎn)生的氣象效應；系統(tǒng)地、科學地解釋這些現(xiàn)象、作用和效應，闡明它們的發(fā)生和演變規(guī)律；分析、診斷和預測過去、現(xiàn)在和未來的天氣、氣候，為國民經(jīng)濟和人們的日常生活服務；從理論和實踐上探索和模擬人為天氣過程、人為氣候環(huán)境，為人工影響天氣、氣候提供科學依據(jù)。（二）、氣象學的研究對象及與社會經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系研究對象：大氣圈及大氣圈與水土巖石圈、生物圈之間的相互作用。氣象與社會經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系：

氣象與農(nóng)業(yè)

氣象與林業(yè)

氣象與工業(yè)

氣象與漁業(yè)、海鹽生產(chǎn)

氣象與飛行

氣象對人類健康的影響

氣象與軍事（三）、氣象學的主要分支學科（11個分支學科）

普通氣象學：

研究氣象學的基本理論和一般問題；

大氣探測與遙感學：

研究觀測方法與觀測數(shù)據(jù)計算，應用各種氣象儀器設備和技術(shù)對地球大氣層及地表淺層進行觀測與探測，包括定期觀測、運載儀器、常規(guī)觀測儀器、地基遙感、空基遙感等；

大氣物理學：

研究大氣結(jié)構(gòu)、大氣熱力學特征、大氣光電聲現(xiàn)象、云物理及人工影響天氣等；

大氣化學：研究酸雨、氣溶膠、碳循環(huán)、降水化學、大氣成分、大氣中化學過程等；

氣候與氣候變化學：

研究區(qū)域氣候、歷史時期氣候、近代氣候變化、氣候系統(tǒng)年際變化預報、地球物理因子對氣候的影響、氣候影響、氣候與氣候變化預測方法等；天氣與天氣預報學：

研究短期、中期、長期預報，一般天氣學原理與方法、天氣診斷等；

動力氣象學：

研究數(shù)值預報、大尺度大氣動力學、氣候數(shù)值模擬、非線性動力學等；

邊界層氣象學：

研究海上邊界層、陸地邊界層、大氣湍流、邊界層數(shù)值模擬、大氣擴散與空氣污染等；

大氣環(huán)流學：

研究中高緯度系統(tǒng)、熱帶大氣環(huán)流與季風、?！獨庀嗷プ饔谩⒋髿猸h(huán)流與遙相關(guān)等；

應用氣象學：

研究農(nóng)業(yè)氣象、林業(yè)氣象、水文氣象、醫(yī)療氣象、局地氣候與小氣候、應用氣候等；

災害氣象學：

研究災害性天氣（氣旋、臺風、雷暴、陣雨、暴雨、龍卷、旋風及積云對流、鋒、颮線、中尺度對流等其他擾動）、災害性氣候及其損失評估等。二、農(nóng)業(yè)氣象學的定義及研究對象定義農(nóng)業(yè)氣象學是研究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣象條件相互作用及其規(guī)律的一門科學，是把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對象與天氣氣候聯(lián)系在一起的科學體系，是農(nóng)業(yè)科學和氣象科學相互滲透而形成的邊緣學科，也是應用氣象學的一個分支學科。

研究對象農(nóng)業(yè)生物和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程對農(nóng)業(yè)氣象條件的要求與反應。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對象和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施對農(nóng)業(yè)氣象條件的反饋作用。農(nóng)業(yè)氣象學研究內(nèi)容農(nóng)業(yè)氣象學基本方法和基本理論的研究農(nóng)業(yè)氣象觀測、情報、預報方法的研究農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃與農(nóng)業(yè)氣候資源研究農(nóng)業(yè)氣象災害及其防御措施的研究農(nóng)業(yè)小氣候研究研究方法分期播種法地理播種法田間實驗法植物人工氣候室法氣候分析（統(tǒng)計學方法）數(shù)理模擬方法遙感法平行觀測（也稱聯(lián)合觀測）的原則：即在進行各項氣象要素觀測的同時，也進行農(nóng)作物生長、發(fā)育狀況、農(nóng)業(yè)氣象災害的觀測及田間管理工作的記載等。三、農(nóng)業(yè)氣象學的發(fā)展概況兩個重大歷史時期第一個時期（大約從有文字記載年代開始至十七世紀末）

古代農(nóng)業(yè)氣象經(jīng)驗與知識積累時期。第二個時期（從十七世紀末至今）

近代農(nóng)業(yè)氣象學時期。發(fā)展趨勢地質(zhì)災害預報、旅游預報服務、高考氣象預報等1、干潔大氣一、大氣的組成地球大氣由三個部分組成:干潔大氣的定義及其成分變化：定義：除去水汽及其他懸浮在大氣中的固、液體質(zhì)粒以外的整個混合氣體。

干潔大氣（即干空氣）水汽懸浮在大氣中的固液態(tài)雜質(zhì)第二節(jié)大氣的組成與結(jié)構(gòu)成分變化：

0~90km，主要成分和含量比例基本保持不變。

90km以上，氮稍有減少,氧稍有增多,氬和二氧化碳明顯減少,其中氧分子和氮分子開始離解

。各種成分介紹：各成分總體狀況：

干潔大氣的成分（高度25km以下）氣體成分所占體積（%）臨界溫度（℃）臨界壓強（大氣壓）氮78.08-147.233.5氧20.95-118.940.7氬0.93-122.048.0二氧化碳0.03231.073.0臭氧0.00006-5.092.3干潔大氣100-140.737.2氮氣（N2）：存在方式：以蛋白質(zhì)的形式存在于有機體中。

作用：是有機體的基本組成部分，也是合成氮肥的基本原料。

氧氣（O2）：作用：

是人類和動植物維持生命活動的極為重要的氣體；積極參加大氣中的許多化學過程；對有機物質(zhì)的燃燒、腐敗和分解起著重要的作用。

臭氧（O3）：時空變化：時間變化：最大值出現(xiàn)在春季，最小值出現(xiàn)在夏季。空間變化：水平：由赤道向兩極增加。垂直：

55～60km，含量極少。20～25km，達最大值，形成臭氧層；12～15km以上，含量增加特別顯著；從10km向上，逐漸增加；近地面，含量很少；這幅地圖顯示的是臭氧洞。1986年，南極的臭氧量僅是30年前的一半。1988年，曾發(fā)現(xiàn)北半球上空臭氧層已比20年前要薄百分之三。這種變化足以使皮膚癌的病例增加。作用：對紫外線有著極其重要的調(diào)控制作用。對高層大氣有明顯的增溫作用。二氧化碳（CO2）：來源：

生物的呼吸、化石燃料的燃燒、有機物質(zhì)的燃燒和分解、火山噴發(fā)作用等。時空變化：時間變化：

a)白天、晴天、夏季時的二氧化碳濃度小于黑夜、陰天、冬季。

b)工業(yè)革命前小于工業(yè)革命后?？臻g變化：水平：城市大于農(nóng)村；垂直：0～20km，含量最高；20km以上，含量顯著減少。作用：綠色植物進行光合作用不可缺少的原料。強烈吸收長波輻射（地面輻射、大氣輻射），使地面保持較高的溫度，產(chǎn)生“溫室效應”。溫室效應模式圖2、水汽來源：

主要來自江、河、湖、海、潮濕陸面的水分蒸發(fā)以及植物表面的蒸騰。時間：夏季多于冬季空間：一般低緯多于高緯，下層多于上層。

時空變化：作用：在天氣氣候變化中扮演了重要角色。

能強烈吸收地面放射的長波輻射并向地面和周圍大氣放出長波輻射，對大氣起著“溫室效應”。

在大氣中懸浮著的各種固體和液體微粒（包括氣溶膠粒子和大氣污染物質(zhì)兩大部分）。3、大氣中的雜質(zhì)

氣溶膠粒子：定義：分類：液體質(zhì)粒、固體質(zhì)粒固體質(zhì)粒的來源：

有機質(zhì)數(shù)量較少，大多為植物花粉、微生物和細菌等；大氣中沉降速率極小、尺度在10-4μm到100μm之間的固態(tài)和液態(tài)微粒。

無機質(zhì)數(shù)量較多，主要來源于：塵粒、煙粒、海洋中浪花飛濺的鹽粒，流星飛逝后留下的灰燼，火山塵埃等。作用：

吸收太陽輻射，使空氣溫度增高，但也削弱了到達地面的太陽輻射；

緩沖地面輻射冷卻，部分補償?shù)孛嬉蜷L波有效輻射而失去的熱量；降低大氣透明度，影響大氣能見度；充當水汽凝結(jié)核，對云、霧及降水的形成有重要意義。

大氣中的污染物質(zhì)：定義：由于人類活動或自然過程，使局部、甚至全球范圍的大氣成分發(fā)生對生物界有害的變化。分布：空間垂直：主要集中在3km以下的低層大氣中。水平：城市多，農(nóng)村少；陸地多，海洋少；時間：冬季多，夏季少；清晨和夜間多，午后少?；鹕奖l(fā)、風吹揚沙和沙塵暴、雷擊森林失火等。來源：

自然過程形成。

人為過程造成。工業(yè)和交通上煤炭、石油、天然氣的使用，農(nóng)業(yè)上化肥、農(nóng)藥的噴施，生活上制冷采暖的排放與泄漏等。二、大氣的鉛直結(jié)構(gòu)對流層平流層中間層熱成層散逸層電離層對流層：厚度變化空間：隨緯度增加，厚度降低。低緯地區(qū)：平均厚度為17～18km；中緯地區(qū)：平均為10～12km；高緯地區(qū)：平均為8～9km；時間：夏季大于冬季。特點：氣象要素水平分布不均勻。

溫度隨高度升高而降低。（平均高度每升高100m，

氣溫下降0.65℃。）空氣具有強烈的垂直運動和不規(guī)則的亂流運動。分層：下層、中層、上層、對流層頂。下層（摩擦層或行星邊界層）：0-2km摩擦作用、對流運動和亂流運動最強烈；在接近地面約30～50m高度以下的氣層稱為近地氣層，常有霧形成。中層：2-6km

空氣運動以對流為主；有中云和直展云出現(xiàn)，由云滴增大成雨滴的過程多在此層進行，因而是形成降水的重要氣層。上層：6km至對流層頂

受地面影響更小，氣溫常在0℃以下，水汽含量少，各種云均由冰晶或過冷卻水滴組成。飛機飛行在此氣層常出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。在中、低緯度地帶，常出現(xiàn)風速等于或大于30m·s-1

的強風帶，即所謂高空急流。

對流層頂：對流層與平流層之間1-2km的過渡層氣溫隨高度變化很小，甚至成為等溫狀態(tài)。由低層上升而至的水汽和塵埃等多聚集在這里，使能見度惡化。平流層：對流層頂～55km

25km以下，氣溫保持不變；25km以上，氣溫隨高度增加而顯著升高。空氣運動以水平運動為主，無明顯的垂直運動。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)，適宜于飛機航行。中間層：平流層頂～85km

氣溫隨高度增加迅速下降，頂部氣溫可降至-83℃以下。

空氣有強烈的垂直運動，故又稱之為“高空對流層”。

熱成層(熱層、暖層、電離層)：中間層頂～800km氣溫隨高度增加迅速上升?？諝赓|(zhì)點在太陽紫外輻射和宇宙高能粒子作用下，產(chǎn)生電離現(xiàn)象。散逸層：這一層中的大氣物質(zhì)具有向星際空間散逸的特性，是