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農(nóng)業(yè)氣象學(xué)試題 第一章 大氣 一、名詞解釋題： 1. 干潔大氣：除去了水汽和各種懸浮的固體與液體微粒的純凈大氣，稱為干潔大氣。 2. 下墊面：指與大氣底部相接觸的地球表面，或墊在空氣層之下的界面。如地表面、海面及其它各種水面、植被表面等。 3. 氣象要素：構(gòu)成和反映大氣狀態(tài)的物理量和物理現(xiàn)象，稱氣象要素。主要包括氣壓、氣溫、濕度、風(fēng)、云、能見度、降水、輻射、日照和各種天氣現(xiàn)象等 二、填空題： 1. 干潔大氣中，按容積計(jì)算含量最多的四種氣體是： (氮) 、 (氧) 、氬和（二氧化碳) 。 2. 大氣中臭氧主要吸收太陽輻射中的紫外線) 。 3. 大氣中二氧化碳和水汽主要吸收 (長波) 輻射。 4. 近地氣層空氣中二氧化碳的濃度一般白天比晚上 (低) ，夏天比冬天（低) 。 5. (水汽) 是大氣中唯一能在自然條件下發(fā)生三相變化的成分，是天氣演變的重要角色。 6. 根據(jù)大氣中 (溫度) 的鉛直分布，可以把大氣在鉛直方向上分為五個(gè)層次。 7. 在對流層中，溫度一般隨高度升高而 (降低) 。 8. 大氣中對流層之上的一層稱為 (平流) 層，這一層上部氣溫隨高度增高而 (升高) 。 9. 根據(jù)大氣中極光出現(xiàn)的最大高度作為判斷大氣上界的標(biāo)準(zhǔn)，大氣頂約高 (1200) 千米。 三、判斷題： 1. 臭氧主要集中在平流層及其以上的大氣層中，它可以吸收太陽輻射中的紫外線。 2. 二氧化碳可以強(qiáng)烈吸收太陽輻射中的紫外線，使地面空氣升溫，產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”。x 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減少。x 4. 地球大氣中水汽含量一般來說是低緯多于高緯，下層多于上層，夏季多于冬季。 5. 大氣在鉛直方向上按從下到上的順序，分別為對流層、熱成層、中間層、平流層和散逸層。x 6. 平流層中氣溫隨高度上升而升高，沒有強(qiáng)烈的對流運(yùn)動。 7. 熱成層中空氣多被離解成離子，因此又稱電離層。 四、問答題： 1. 為什么大氣中二氧化碳濃度有日變化和年變化？ 答：大氣中的二氧化碳是植物進(jìn)行光合作用的重要原料。植物在太陽輻射的作用下，以二氧化碳和水為原料，合成碳水化合物，因此全球的植物要消耗大量的二氧化碳；同時(shí)，由于生物的呼吸，有機(jī)物的分解以及燃燒化石燃料等人類活動，又要產(chǎn)生大量的二氧化碳。這樣就存在著消耗和產(chǎn)生二氧化碳的兩種過程。一般來說，消耗二氧化碳的光合作用只在白天進(jìn)行，其速度在大多數(shù)地區(qū)是夏半年大，冬半年??；而呼吸作用等產(chǎn)生二氧化碳的過程則每時(shí)每刻都在進(jìn)行。所以這兩種過程速度的差異在一天之內(nèi)是不斷變化的，在一年中也隨季節(jié)變化，從而引起二氧化碳濃度的日變化和年變化。 在一天中，從日出開始，隨著太陽輻射的增強(qiáng)，植物光合速率不斷增大，空氣中的二氧化碳濃度也隨之不斷降低，中午前后，植被上方的二氧化碳濃度達(dá)最低值；午后，隨著空氣溫度下降，光合作用減慢，呼吸速率加快，使二氧化碳消耗減少；日落后，光合作用停止，而呼吸作用仍在進(jìn)行，故近地氣層中二氧化碳濃度逐漸增大，到第二天日出時(shí)達(dá)一天的最大值。 在一年中，二氧化碳的濃度也主要受植物光合作用速率的影響。一般來說，植物夏季生長最旺，光合作用最強(qiáng)，秋季最弱。因此二氧化碳濃度秋季最小，春季最大。 此外，由于人類燃燒大量的化石燃料，大量的二氧化碳釋放到空氣中，因而二氧化碳濃度有逐年增加的趨勢。 2. 對流層的主要特點(diǎn)是什么？ 答：對流層是大氣中最低的一層，是對生物和人類活動影響最大的氣層。對流層的主要特點(diǎn)有： (1)對流層集中了80%以上的大氣質(zhì)量和幾乎全部的水汽，是天氣變化最復(fù)雜的層次，大氣中的云、霧、雨、雪、雷電等天氣現(xiàn)象，都集中在這一氣層內(nèi)； (2) 在對流層中， 氣溫一般隨高度增高而下降， 平均每上升100米， 氣溫降低0.65℃，在對流層頂可降至－50℃至－85℃； (3) 具有強(qiáng)烈的對流運(yùn)動和亂流運(yùn)動，促進(jìn)了氣層內(nèi)的能量和物質(zhì)的交換； (4) 溫度、濕度等氣象要素在水平方向的分布很不均勻，這主要是由于太陽輻射隨緯度變化和地表性質(zhì)分布的不均勻性而產(chǎn)生的。 第二章 輻射 一、名詞解釋題： 1. 輻射：物體以發(fā)射電磁波或粒子的形成向外放射能量的方式。由輻射所傳輸?shù)哪芰糠Q為輻射能，有時(shí)把輻射能也簡稱為輻射。 2. 太陽高度角：太陽光線與地平面的交角。是決定地面太陽輻射通量密度的重要因素。在一天中，太陽高度角在日出日落時(shí)為0，正午時(shí)達(dá)最大值。 3. 太陽方位角：太陽光線在地平面上的投影與當(dāng)?shù)刈游缇€的交角。以正南為0，從正南順時(shí)鐘向變化為正，逆時(shí)針向變化為負(fù)，如正東方為－90，正西方為90。 4. 可照時(shí)間：從日出到日落之間的時(shí)間。 5. 光照時(shí)間：可照時(shí)間與因大氣散射作用而產(chǎn)生的曙暮光照射的時(shí)間之和。 6. 太陽常數(shù)：當(dāng)?shù)厍蚓嗵枮槿盏仄骄嚯x時(shí)，大氣上界垂直于太陽光線平面上的太陽輻射能通量密度。其值為1367瓦?米-2 。 7. 大氣質(zhì)量數(shù)：太陽輻射在大氣中通過的路徑長度與大氣鉛直厚度的比值。 8. 直接輻射：以平行光線的形式直接投射到地面上的太陽輻射。 9. 總輻射：太陽直接輻射和散射輻射之和。 10. 光合有效輻射：綠色植物進(jìn)行光合作用時(shí)，能被葉綠素吸收并參與光化學(xué)反應(yīng)的太陽輻射光譜成分。 11. 大氣逆輻射：大氣每時(shí)每刻都在向各個(gè)方向放射長波輻射，投向地面的大氣輻射，稱為大氣逆輻射。 12 . 地面有效輻射：地面輻射與地面吸收的大氣逆輻射之差，即地面凈損失的長波輻射。 13. 地面輻射差額：某時(shí)段內(nèi)，地面吸收的總輻射與放出的有效輻射之差。 二、填空題： 1. 常用的輻射通量密度的單位是 (1) 。 2. 不透明物體的吸收率與反射率之和為 (2) 。 3. 對任何波長的輻射，吸收率都是1的物體稱為 (3) 。 4. 當(dāng)絕對溫度升高一倍時(shí)，絕對黑體的總輻射能力將增大 (4) 倍。 5. 如果把太陽和地面都視為黑體，太陽表面絕對溫度為6000K，地面溫度為300K，則太陽表面的輻射通量密度是地表面的 (5) 倍。 6. 絕對黑體溫度升高一倍時(shí)，其輻射能力最大值所對應(yīng)的波長就變?yōu)樵瓉淼?(6) 。 7. 太陽赤緯在春秋分時(shí)為 (7) ，冬至?xí)r為 (8) 。 8. 上午8時(shí)的時(shí)角為 (9) ，下午15時(shí)的時(shí)角為 (10) 。 9. 武漢(30N)在夏至、冬至和春秋分正午時(shí)的太陽高度角分別為 (11) ， (12) 和 (13) 。 10. 冬半年，在北半球隨緯度的升高，正午的太陽高度角 (14) 。 11. 湖北省在立夏日太陽升起的方位是 (15) 。 12. 在六月份，北京的可照時(shí)間比武漢的 (16) 。 13. 在太陽直射北緯10時(shí)，北半球緯度高于 (17) 的北極地區(qū)就出現(xiàn)極晝。 14. 由冬至到夏至，北半球可照時(shí)間逐漸 (18) 。 15. 光照時(shí)間延長，短日照植物的發(fā)育速度就會 (19) 。 16. 在干潔大氣中，波長較短的輻射傳播的距離比波長較長的輻射傳播距離　(20) 。 17. 隨著太陽高度的降低，太陽直接輻射中長波光的比 (21) 。 18. 地面溫度越高，地面向外輻射的能量越 (22) 。 19. 地面有效輻射隨空氣濕度的增大而 (23) ，隨地面與空氣溫度之差的增大而 (24) ，隨風(fēng)速的增大而 (25) 。 20. 地面吸收的太陽總輻射與地面有效輻射之差稱為 (26) 。 答案： (1)瓦.米－2 ； (2)1； (3)絕對黑體； (4)15； (5)160000； (6)二分之一； (7)0；(8)－2327； (9)－60； (10)45； (11)8327； (12)3633； (13)60； (14)減??； (15)東偏北； (16)長； (17)80； (18)延長； (19)減慢； (20)短；(21)增加； (22)多； (23)減小； (24)增大； (25)減小； (26)地面輻射差額。 三、選擇題： (說明：在四個(gè)答案中，只能選一個(gè)正確答案填入空格內(nèi)。) 1. 短日照植物南種北引，生育期將________。 A. 延長； B.縮短； C. 不變； D.可能延長也可能縮短。 2. 晴朗的天空呈藍(lán)色，是由于大氣對太陽輻射中藍(lán)紫色光________較多的結(jié)果。 A. 吸收； B. 散射； C. 反射； D.透射。 3. 對光合作用有效的輻射包含在________中。 A. 紅外線； B. 紫外線； C. 可見光； D. 長波輻射。 4. 在大氣中放射輻射能力最強(qiáng)的物質(zhì)是________。 A. 氧； B. 臭氧； C. 氮； D. 水汽、水滴和二氧化碳。 5. 當(dāng)?shù)孛嬗行л椛湓龃髸r(shí)，夜間地面降溫速度將____。 A. 加快； B. 減慢； C. 不變； D. 取決于氣溫。 答案： 1. A； 2. B； 3. C； 4. D；5. A 四、判斷題： 1. 對絕對黑體，當(dāng)溫度升高時(shí)，輻射能力最大值所對應(yīng)的波長將向長波方向移動。 2. 在南北回歸線之間的地區(qū)，一年有兩次地理緯度等于太陽赤緯。 3. 時(shí)角表示太陽的方位,太陽在正西方時(shí),時(shí)角為90。 4. 北半球某一緯度出現(xiàn)極晝時(shí)，南半球同樣的緯度上必然出現(xiàn)極夜。 5. 白天氣溫升高主要是因?yàn)榭諝馕仗栞椛涞木壒省? 6. 光合有效輻射只是生理輻射的一部分。 7. 太陽直接輻射、散射輻射和大氣逆輻射之和稱為總輻射。 8. 地面輻射和大氣輻射均為長波輻射。 9. 對太陽輻射吸收得很少的氣體，對地面輻射也必然很少吸收。 10. 北半球熱帶地區(qū)輻射差額晝夜均為正值，所以氣溫較高。 答案： 1. 錯； 2. 對； 3. 錯； 4. 對； 5. 錯； 6. 對； 7. 錯； 8. 對； 9.錯； 10. 錯。 五、計(jì)算題 1. 任意時(shí)刻太陽高度角的計(jì)算 根據(jù)公式Sinh＝sinφsinδ＋cosφcosδcosω 大致分三步進(jìn)行： (1) 計(jì)算時(shí)角ω，以正午時(shí)為0，上午為負(fù)，下午為正，每小時(shí)15；如以“度”為單位，其計(jì)算式是ω＝(t－12)15其中t為以小時(shí)為單位的時(shí)間；如以“弧度”為單位，則ω＝(t－12)2π/24建議計(jì)算時(shí)以角度為單位。 (2) 計(jì)算sinh值(所需的δ值可從教材附表3中查到，考試時(shí)一般作為已知條件給出)。 (3) 求反正弦函數(shù)值h，即為所求太陽高度角。 例：計(jì)算武漢(30N)在冬至日上午10時(shí)的太陽高度角。 解：上午10時(shí)：ω＝(t－12)15＝(10－12)15＝－30 冬至日：δ=－2327 武漢緯度：φ=30 ∴sinh = sin30sin(－2327)＋cos30cos(－2327)cos(－30)=0.48908 h=2917 2. 正午太陽高度角的計(jì)算 根據(jù)公式： h=90－φ＋δ 進(jìn)行計(jì)算；特別應(yīng)注意當(dāng)計(jì)算結(jié)果h>90時(shí)，應(yīng)取補(bǔ)角(即用180－h(huán)作為太陽高度角)。 也可根據(jù) h=90－|φ－δ| 進(jìn)行計(jì)算，就不需考慮取補(bǔ)角的問題(建議用后一公式計(jì)算)。還應(yīng)注意對南半球任何地區(qū)，φ應(yīng)取負(fù)值；在北半球?yàn)槎肽?秋分至春分)時(shí)，δ也取負(fù)值。 例 計(jì)算當(dāng)太陽直射20S時(shí)(約11月25日)在40S的正午太陽高度角。 解：已知φ= －40(在南半球) 　 δ=－20 ∴h=90－(－40)+(－20)=110 計(jì)算結(jié)果大于90，故取補(bǔ)角， 太陽高度角為：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. 計(jì)算可照時(shí)間 大致分三步： (1) 根據(jù)公式： cosω0 = －tgφtgδ 計(jì)算cosω0 的值。 (2) 計(jì)算反余弦函數(shù)值ω0 ，得日出時(shí)角為－ω0 ，日落時(shí)角為+ω0 (3) 計(jì)算可照時(shí)間2ω0 /15(其中ω0 必須以角度為單位)。 例 計(jì)算11月25日武漢的可照時(shí)間。 解：由附表3可查得δ=－20，武漢緯度φ=30 cosω0 =－tgφtgδ=－tg30tg(－20)=0.210138 ω0 =77.87 即：日出時(shí)角為－77.87(相當(dāng)于真太陽時(shí)6時(shí)49分)， 日落時(shí)角為77.87(相當(dāng)于真太陽時(shí)17時(shí)11分)。 ∴ 可照時(shí)間=2ω0/15=277.87/15=10.38小時(shí) 4. 計(jì)算水平面上的太陽直接輻射通量密度 根據(jù)公式： Rsb=Rsc?am sinh 大致分三步進(jìn)行計(jì)算： (1) 計(jì)算太陽高度角的正弦sinh (參看第1，2兩部分)。 (2) 計(jì)算大氣質(zhì)量數(shù)，一般用公式 m=1/sinh (3) 計(jì)算Rsb 例1 計(jì)算北京(取φ=40N)冬至日上午10時(shí)水平面上的太陽直接輻射通量密度(設(shè)Rsc=1367瓦?米-2 ，a=0.8)。 解：已知φ=40,δ=－2327(冬至日)，ω=－30 sinh=sin40sin(－2327) + 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 ) 例2 計(jì)算武漢(φ為30N)在夏至日正午時(shí)的太陽直接輻射通量密度(已知a=0.8)。 解：已知φ=30，δ=2327， 正午太陽高度角為h=90－φ－δ=90－30－2327=8327 m=1/sinh=1.00657 Rsb=Rsc?am sinh=13670.81.00657 sin8327=1084.87 (瓦?米-2) 例3 當(dāng)太陽直射南半球緯度18時(shí)，試求我國緯度42處地面上正午時(shí)的直接輻射通量密度(已知大氣透明系數(shù)為0.7，太陽常數(shù)為1367瓦?米-2)。 解：已知φ=42 δ=－18 a=0.7 正午時(shí)：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. 計(jì)算坡面的太陽直接輻射通量密度 坡面上的直接輻射通量密度計(jì)算式為： Rsb坡=Rsc?am sinα 其中α為太陽光線與坡面的夾角。 Rsb坡的計(jì)算步驟與上述水平面上Rsb的計(jì)算類似，但在第2步(計(jì)算m)后，應(yīng)確定夾角α。 例1 計(jì)算武漢(φ為30N)冬至日坡度為20的南坡和北坡在正午時(shí)的太陽直接輻射通量密度(設(shè)透明系數(shù)a=0.8)。 解：已知φ=30，δ=－2327，正午太陽高度角為：h=90－|φ－δ|=90－|30－(－2327)|=3633 m=1/sinh=1/sin3633=1.6792(注意：此處計(jì)算m時(shí)不能用α代替h)。 對于南坡，正午時(shí)α=h+坡度=3633+20=5633 Rsb南坡=Rsc?am sinα=13670.81.6792 sin5633=784.14 (瓦?米-2 ) 對于北坡，正午時(shí)α=h－坡度=3633－20=1633(如果北坡坡度大于h時(shí)則無直射光，即 Rsb北坡 =0) Rsb北坡=Rsc?am sinα=13670.81.6792 sin1633=267.71 (瓦?米-2 ) 由此題可知冬季南坡暖而北坡冷的一個(gè)重要原因在于Rsb南坡和Rsb北坡的差別。 例2 在46.5N的某地欲蓋一朝南的玻璃溫室，為了減小反射損失，要使冬至日正午時(shí)太陽直接光線垂直于玻璃面，試問玻璃面與地平面的夾角應(yīng)是多少？冬至日正午時(shí)到達(dá)玻璃面上的直接輻射通量密度為多少(已知太陽常數(shù)為1367瓦/米2 ，透明系數(shù)為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 玻璃面與地平面的夾角β=90－h(huán) = 90－20= 70 (2) 玻璃面上的直接輻射通量密度為 Rsb坡=Rsc?am sinα =1367(0.8)2.923804 sin90=711.9 (瓦?米-2 ) 例3 在北緯36.5處有一座山，其南北坡的坡度為30，試求冬至日正午時(shí)水平地面上及南北坡面上的太陽直接輻射通量密度(設(shè)大氣透明系數(shù)為0.8， 太陽常數(shù)為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 水平地面上直接輻射能量密度Rsb=Rsc?am sinh =1367(0.8)2sin30=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 由此題可知，一般來說冬季正午南坡上的太陽直接輻射最強(qiáng)，而對坡度大于太陽高度角的北坡，則無太陽直接輻射。所以南坡為溫暖的陽坡，北坡為陰冷的陰坡。 六、問答題： 1. 太陽輻射與地面輻射的異同是什么？ 答：二者都是以電磁波方式放射能量；二者波長波不同，太陽輻射能量主要在0.15~4微米，包括紫外線、可見光和紅外線，能量最大的波長為0.48微米。地面輻射能量主要在3~80微米，為紅外線，能量最大的波長在10微米附近。二者溫度不同，太陽表面溫度為地面的20倍，太陽輻射通量密度為地面的204倍。 2. 試述正午太北半球陽高度角隨緯度和季節(jié)的變化規(guī)律。 答：由正午太陽高度角計(jì)算公式h=90－｜φ－δ｜可知在太陽直射點(diǎn)處正午時(shí)h最大，為90；越遠(yuǎn)離直射點(diǎn)，正午h越小。因此正午太陽高度角的變化規(guī)律為： 隨緯度的變化：在太陽直射點(diǎn)以北的地區(qū)(φ>δ)，隨著緯度φ的增大，正午h逐漸減?。辉谥鄙潼c(diǎn)以南的地區(qū)，隨φ的增大，正午h逐漸增大。 隨季節(jié)(δ)的變化：對任何一定的緯度，隨太陽直射點(diǎn)的接近，正午h逐漸增大；隨直射點(diǎn)的遠(yuǎn)離，正午h逐漸減小。例如北回歸線以北的地區(qū)，從冬至到夏至，正午h逐漸增大；從夏至到冬至，正午h逐漸減小。 在｜φ－δ｜>90的地區(qū)(極圈內(nèi))，為極夜區(qū)，全天太陽在地平線以下。 3. 可照時(shí)間長短隨緯度和季節(jié)是如何變化的？ 答：隨緯度的變化：在北半球?yàn)橄陌肽陼r(shí)，全球隨緯度φ值的增大(在南半球由南極向赤道φ增大)，可照時(shí)間延長；在北半球?yàn)槎肽陼r(shí),全球隨緯度φ值的增大可照時(shí)間縮短。 隨季節(jié)(δ)的變化：春秋分日，全球晝夜平分；北半球隨δ增大(冬至到夏至)，可照時(shí)間逐漸延長；隨δ減小(夏至到冬至)，可照時(shí)間逐漸縮短；南半球與此相反。 在北半球?yàn)橄陌肽?δ>0)時(shí)，北極圈內(nèi)緯度為(90-δ）以北的地區(qū)出現(xiàn)極晝，南極圈內(nèi)同樣緯度以南的地區(qū)出現(xiàn)極夜；在北半球冬半年(δ<0)時(shí)，北極圈90+δ以北的地區(qū)出現(xiàn)極夜，南極圈內(nèi)同樣緯度以南出現(xiàn)極晝。 4. 光照時(shí)間長短對不同緯度之間植物的引種有什么影響？ 答：光照長短對植物的發(fā)育，特別是對開花有顯著的影響。有些植物要求經(jīng)過一段較短的白天和較長的黑夜才能開花結(jié)果，稱短日照植物；有些植物又要求經(jīng)過一段較長的白天和較短的黑夜才能開花結(jié)果，稱長日照植物。前者發(fā)育速度隨生育期內(nèi)光照時(shí)間的延長而減慢，后者則相反。對植物的主要生育期(夏半年)來說，隨緯度升高光照時(shí)間延長，因而短日照植物南種北引，由于光照時(shí)間延長，發(fā)育速度將減慢，生育期延長；北種南引，發(fā)育速度因光照時(shí)間縮短而加快，生育期將縮短。長日照植物的情況與此相反。 而另一方面，對一般作物來說，溫度升高都會使發(fā)育速度加快，溫度降低使發(fā)育速度減慢。因此，對長日照植物來說，南種北引，光照時(shí)間延長將使發(fā)育速度加快，溫度降低又使發(fā)育速度減慢，光照與溫度的影響互相補(bǔ)償，使生育期變化不大；北種南引也有類似的光溫互相補(bǔ)償?shù)淖饔谩Ｋ蚤L日照植物不同緯度間引種較易成功。而對短日照植物，南種北引，光照和溫度的改變都使發(fā)育速度減慢，光照影響互相疊加，使生育期大大延長；而北種南引，光溫的變化都使發(fā)育速度加快，光溫影響也是互相疊加，使生育期大大縮短，所以短日照植物南北引種一般不易成功。但緯度相近且海拔高度相近的地區(qū)間引種，不論對長日照植物和短日照植物，一般都容易成功。 5. 為什么大氣中部分氣體成分對地面具有“溫室效應(yīng)”？ 答：大氣對太陽短波輻射吸收很少，絕大部分太陽輻射能透過大氣而到達(dá)地面，使地面在白天能吸收大量的太陽輻射能而升溫。但大氣中的部分氣體成分，如水汽、二氧化碳等，都能強(qiáng)烈地吸收地面放射的長波輻射，并向地面發(fā)射大氣逆輻射，使地面的輻射能不致于大量逸出太空而散熱過多，同時(shí)使地面接收的輻射能增大(大氣逆輻射)。因而對地面有增溫或保暖效應(yīng)，與玻璃溫室能讓太陽輻射透過而又阻止散熱的保溫效應(yīng)相似，所以這種保暖效應(yīng)被稱為大氣的“溫室效應(yīng)”。 6. 什么是地面有效輻射？它的強(qiáng)弱受哪些因子的影響？舉例說明在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用。 答：地面有效輻射是地面放射的長波輻射與地面所吸收的大氣逆輻射之差，它表示地面凈損失的長波輻射，其值越大，地面損失熱量越多，夜晚降溫越快。 影響因子有：(1)地面溫度：地面溫度越高，放射的長波輻射越多，有效輻射越大。(2)大氣溫度：大氣溫度越高，向地面放射的長波輻射越多，有效輻射越小。(3)云和空氣濕度：由于大氣中水汽是放射長波輻射的主要?dú)怏w，所以水汽、云越多，濕度越大，大氣逆輻射就越大，有效輻射越小。(4)天氣狀況：晴朗無風(fēng)的天氣條件下，大氣逆輻射減小，地面有效輻射增大。(5)地表性質(zhì)：地表越粗糙，顏色越深，越潮濕，地面有效輻射越強(qiáng)。(6)海拔高度：高度增高，大氣密度減小，水汽含量降低，使大氣逆輻射減小，有效輻射增大。(7)風(fēng)速：風(fēng)速增大能使高層和低層空氣混合，在夜間帶走近地層冷空氣，而代之以溫度較高的空氣，地面就能從較暖的空氣中得到較多的大氣逆輻射，因而使有效輻射減??；而在白天風(fēng)速增大可使有效輻射轉(zhuǎn)向增大。 舉例：因?yàn)橐归g地面溫度變化決定于地面有效輻射的強(qiáng)弱，所以早春或晚秋季節(jié)夜間地面有效輻射很強(qiáng)時(shí)，引起地面及近地氣層急劇降溫，可出現(xiàn)霜凍。 7. 試述到達(dá)地面的太陽輻射光譜段對植物生育的作用。 答：太陽輻射三個(gè)光譜段是紫外線(0.15－0.4微米)、可見光(0.4－0.76微米)和紅外線(0.76－4微米)。紫外線對植物生長發(fā)育主要起生化效應(yīng)，對植物有刺激作用，能促進(jìn)種子發(fā)芽、果樹果實(shí)的色素形成，提高蛋白質(zhì)和維生素含量以及抑制植物徒長和殺菌作用等?？梢姽庵饕鸸庑?yīng)，提供給綠色植物進(jìn)行光合作用的光能，主要吸收紅橙光區(qū)(0.6－0.7微米)和藍(lán)紫光區(qū)(0.4－0.5微米)。紅外線主要起熱效應(yīng)，提供植物生長的熱量，主要吸收波長為2.0－3.0微米的紅外線。 　 第三章 溫度 一、名詞解釋題： 1. 溫度(氣溫)日較差：一日中最高溫度(氣溫)與最低溫度(氣溫)之差。 2. 溫度(氣溫)年較差：一年中最熱月平均溫度(氣溫)與最冷月平均溫度(氣溫)之差。 3. 日平均溫度：為一日中四次觀測溫度值之平均。即 T平均 = (T02＋T08＋T14＋T20)4。 4. 候平均溫度：為五日平均溫度的平均值。 5. 活動溫度：高于生物學(xué)下限溫度的溫度。 6. 活動積溫：生物在某一生育期(或全生育期)中，高于生物學(xué)下限溫度的日平均氣溫的總和。 7. 有效溫度：活動溫度與生物學(xué)下限溫度之差。 8. 有效積溫：生物在某一生育期(或全生育期)中，有效溫度的總和。 9. 逆溫：氣溫隨高度升高而升高的現(xiàn)象。 10. 輻射逆溫：晴朗小風(fēng)的夜間，地面因強(qiáng)烈有效輻射而很快冷卻，從而形成氣溫隨高度升高而升高的逆溫。 11. 活動面(作用面)：凡是輻射能、熱能和水分交換最活躍，從而能調(diào)節(jié)鄰近氣層和土層溫度或濕度狀況的物質(zhì)面。 12. 容積熱容量：單位容積的物質(zhì)，升溫1℃，所需要的熱量。 13. 農(nóng)耕期：通常把日平均溫度穩(wěn)定在0℃以上所持續(xù)的時(shí)期，稱為農(nóng)耕期。 14. 逆溫層：氣溫隨高度升高而升高的現(xiàn)象，稱為逆溫現(xiàn)象。發(fā)生逆溫現(xiàn)象的氣層，稱為逆溫層。 15. 三基點(diǎn)溫度：是指生物維持生長發(fā)育的生物學(xué)下限溫度、上限溫度和最適溫度。 二、填空題： 1. 空氣溫度日變化規(guī)律是：最高溫度出現(xiàn)在 (1) 時(shí)，最低溫度出現(xiàn) (2) 時(shí)。年變化是最熱月在 (3) ，最冷月在 (4) 月。 2. 土溫日較差，隨深度增加而 (5) ，極值(即最高，最低值)出現(xiàn)的時(shí)間，隨著深度的增加而 (6) 。 3. 水的熱容量(C)比空氣的熱容量 (7) 。水的導(dǎo)熱率(λ)比空氣 (8) 。粘土的熱容量比沙土的要 (9) ，粘土的導(dǎo)熱率比沙土 (10) 。 4. 干松土壤與緊濕土壤相比： C干松土 γd 　∴在200～1300米的氣層中，對干空氣塊是不穩(wěn)定狀態(tài)。 2. 某作物從出苗到開花需一定有效積溫，其生物學(xué)下限溫度為10℃，它在日均氣溫為25℃的條件下，從出苗到開花需要50天。今年該作物5月1日出苗，據(jù)預(yù)報(bào)5月平均氣溫為20.0℃，6月平均氣溫為30.0℃，試求該作物何月何日開花？所需活動積溫及有效積溫各是多少？ 解：(1) 求某作物所需有效積溫(A)： 由公式 n=A/(T－B)　得：A=n(T－B) 則 A=(25℃－10℃)50=750℃ (2) 求開花期： 5月份有效積溫為： A5 = (20℃ －10℃ )31=310℃ 從五月底至開花還需有效積溫：750－310=440℃ 還需天數(shù)n = 440 / (30－10)=22天，即6月22日開花 (3) 求活動積溫與有效積溫： 活動積溫=20℃31＋30℃22=1280℃ 有效積溫=750℃ 答：該作物于6月22日開花，所需要的活動積溫和有效積溫分別為1280℃和750℃。 3. 育種過程中，對作物進(jìn)行雜交，要求兩親本花期相遇，已知雜交品種由播種到開花，母本不育系和父本恢復(fù)系各要求大于10℃的有效積溫分別為765℃和1350℃，試問父本播種后，母本何時(shí)播種為宜？已知父本播種后，天氣預(yù)報(bào)日平均溫度為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：父本播種后39天母本播種。 4. 某作物品種5月1日出苗，7月31日成熟。其生物學(xué)下限溫度為10℃，這期間各月平均溫度如下表。試求全生育期的活動積溫和有效積溫。 月份 月平均溫度(℃) 5 21.3 6 25.7 7 28.8 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 =3121.3＋3025.7＋3128.8=2324.1℃ (2) A=Σ(T－B) =n1 (t1 －B)＋n2 (t2 －B)＋n3 (t3 －B)=3111.3＋3015.7＋3118.8=1404.1℃ 答：活動積溫和有效積溫分別為2324.1℃和1404.1℃。 5. 離地面200米高處的氣溫為20℃。此高度以上氣層的氣溫垂直遞減率平均為0.65℃/100米，試求離地面1200米高處的氣溫。若1200米處空氣是未飽和狀態(tài)，當(dāng)氣塊從此高度下沉至地面，其溫度為若干？ 解：已知Z1 =200米， Z2 =1200米， t1 =20℃ r=0.65℃/100米 rd =1℃/100米 設(shè)1200米處氣溫為t2 ， 氣塊下沉至地面時(shí)的溫度為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：離地面1200米高處的氣溫為13.5℃；氣塊下沉至地面時(shí)的溫度為25.5℃。 6. 某水稻品種5月25日開始幼穗分化，從幼穗分化到抽穗的有效積溫為242℃，生物學(xué)下限溫度為11.5℃，天氣預(yù)報(bào)5月下旬至6月中旬平均溫度為22.5℃，試問抽穗日期是何時(shí)？ 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、名詞解釋題： 1. 飽和水汽壓(E)：空氣中水汽達(dá)到飽和時(shí)的水汽壓。 2. 相對濕度(U)：空氣中的實(shí)際水汽壓與同溫度下的飽和水汽壓的百分比。 3. 飽和差(d)：同溫度下飽和水汽壓與實(shí)際水汽壓之差。 4. 露點(diǎn)溫度(td )：在氣壓和水汽含量不變時(shí)，降低溫度使空氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度。 5. 降水量：從大氣中降落到地面，未經(jīng)蒸發(fā)、滲透和流失而在水平面上積累的水層厚度。 6. 干燥度：為水面可能蒸發(fā)量與同期內(nèi)降水量之比。 7. 農(nóng)田蒸散：為植物蒸騰與株間土壤蒸發(fā)的綜合過程。 8. 降水距平：是指某地實(shí)際降水量與多年同期平均降水量之差。 9. 降水變率=降水距平/多年平均降水量100％ 10. 輻射霧：夜間由于地面和近地氣層輻射冷卻，致使空氣溫度降低至露點(diǎn)以下所形成的霧。 二、填空題： 1. 低層大氣中的水汽，隨著高度的升高而 (1) 。 2. 蒸發(fā)量是指一日內(nèi)由蒸發(fā)所消耗的 (2) 。 3. 相對濕度的日變化與溫度的日變化 (3) 。 4. 使水汽達(dá)到過飽和的主要冷卻方式有 (4) 冷卻、接觸冷卻、 (5) 冷卻和 (6) 冷卻。 5. 空氣中水汽含量越多，露點(diǎn)溫度越 (7) ?？諝庵械乃_(dá)到飽和時(shí)，則相對濕度是 (8) 。 答案： (1)減少， (2)水層厚度， (3)相反， (4)輻射， (5)混合， (6)絕熱，(7)高， (8)100％。 三、判斷題： 1. 當(dāng)氣溫高于露點(diǎn)溫度時(shí)，飽和差則等于零。 2. 相對濕度在一天中，中午最大，早上最小。 3. 甲地降水相對變率較乙地同時(shí)期的相對變率大，說明甲地降水量比乙地多。 4. 形成露時(shí)的露點(diǎn)溫度在零上，出現(xiàn)霜時(shí)的露點(diǎn)溫度在零下。 5. 當(dāng)干燥度小于0.99時(shí)，為濕潤，大于4為干燥。 答案： 1. 錯， 2. 錯， 3. 錯， 4. 對， 5. 對 四、選擇題： 1. 當(dāng)飽和水汽壓為8hPa，相對濕度為80％，則水汽壓為( )。 ①6.4hPa， ②4.6hPa， ③8.0hPa， ④4.0hPa 2. 當(dāng)相對濕度為100％時(shí)，則( )。 ①氣溫高于露點(diǎn)，飽和差=0； ②氣溫=露點(diǎn)，飽和差大于零； ③氣溫=露點(diǎn)，飽和差=0； ④氣溫低于露點(diǎn)，飽和差小于零。 3. 中午相對濕度變小,主要因?yàn)闅鉁厣?，從而? )。 ①e增大，E不變； ②E比e更快增大 ③E減小，e更快減小； ④蒸發(fā)量增大，E降低。 答案： 1.①； 2.③； 3.②。 五、簡答題： 1. 何謂降水變率？它與旱澇關(guān)系如何？ 答：降水變率=降水距平/多年平均降水量100％。它表示降水量變動情況，變率大，說明該地降水量距平均值的差異大，即降水量有時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過多年的平均值，這樣就會出現(xiàn)洪澇災(zāi)害；相反，有時(shí)降水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于平均降水量，則相應(yīng)會出現(xiàn)嚴(yán)重缺水干旱。 2. 相對濕度的日、年變化規(guī)律如何？ 答：相對濕度的日變化與氣溫日變化相反。最大值出現(xiàn)在凌晨，最小值出現(xiàn)在14～15時(shí)。年變化一般是冬季最大，夏季最小。但若受海陸風(fēng)及季風(fēng)影響的地方，其日、年變化，有可能與氣溫相一致。 3. 影響農(nóng)田蒸散的主要因子是什么？ 答：有三方面：(1)氣象因子。包括輻射差額、溫度、濕度和風(fēng)等； (2)植物因子。包括植物覆蓋度、植物種類、生育狀況等； (3)土壤因子。包括土壤通氣狀況、土壤含水量、土壤水的流動情況等。 六、論述題： 1. 試述霧的種類及成因，并分析霧在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的意義 答：霧的種類：輻射霧：夜間地面和近地面氣層，因輻射冷卻，使空氣溫度降低至露點(diǎn)溫度以下而形成的霧。平流霧：當(dāng)暖濕空氣流經(jīng)冷的下墊面而逐漸冷卻，使空氣溫度降低到露點(diǎn)溫度以下而形成的霧。霧在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的意義：不利方面：霧削弱了到達(dá)地面的太陽輻射，使日照時(shí)間減少，改變光質(zhì)成分； 霧影響土溫和氣溫日較差，使日較差變?。混F使空氣濕度增大，減弱農(nóng)田蒸散。對作物生長發(fā)育、光合作用、產(chǎn)量和品質(zhì)等均產(chǎn)生不利影響。此外，霧為病蟲害提供滋生和發(fā)展條件。有利方面：在寒冷季節(jié)，霧可減弱地面有效輻射，減輕或避免作物的凍害；霧對于以莖、葉為主要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的作物有利，如茶、麻等，可還延長營養(yǎng)生長期而提高產(chǎn)量。 七、計(jì)算題： 1. 當(dāng)飽和差為1hPa，相對濕度為80％，求飽和水汽壓是多少？ 解：已知d=E－e =1hpa U = e / E=0.8 則：e = E－1 又(E－1)/E=0.8 ∴E= 5 (hPa) 答：飽和水汽壓為5hPa。 2. 當(dāng)氣溫為15.0℃時(shí)，飽和水汽壓為17.1hPa，在氣溫為26.3℃時(shí)，飽和水汽壓為34.2hPa，現(xiàn)測得氣溫為26.3℃，水汽壓為17.1hPa，試求相對濕度和露點(diǎn)是多少？ 解：∵ U = e / E100％，據(jù)題意當(dāng)t =26.3℃， 則：E=34.2hPa， e =17.1hPa ∴U =17.1 / 34.2100％=50％ 又當(dāng)t=15.0，則E=17.1hPa，此時(shí)t=td (露點(diǎn)溫度) 答：相對濕度為50％，露點(diǎn)溫度為15℃。 3. 溫度為20℃，水汽壓為17.1hPa的一未飽和氣塊，從山腳海平處抬升翻越1500m的高山，凝結(jié)產(chǎn)生的水滴均降在迎風(fēng)坡，求該氣塊到達(dá)山背風(fēng)坡海平面處的溫度和相對濕度(已知rd =1℃/100米，rm=0.5℃/100米，且溫度為10℃，15℃，20℃，25℃時(shí)的飽和水汽壓分別為12.3，17.1，23.4，31.7hPa，忽略未飽和氣塊升降時(shí)露點(diǎn)的變化)。 解：∵e=17.1hPa 當(dāng)t =15℃時(shí)， 則水汽飽和：E15 =17.1hPa 凝結(jié)高度為：Zd =(20－15)100=500米 t2000米=20－(1.0500/100)－0.5(1500－500)/100=10℃ ∴t山背腳 =10+11500/100=25℃ U = e/E100％ =12.3/31.7100％=39％ 答：背風(fēng)坡海平面上的氣溫為25℃，相對濕度為39%。 4. 溫度為25℃，水汽壓為22hPa的空氣塊，從迎風(fēng)坡山腳處向上爬升，已知山高1500米，凝結(jié)產(chǎn)生的水滴均降在迎風(fēng)坡。試求空氣塊的凝結(jié)高度 、山頂處的溫度和相對濕度。氣溫為19℃和25℃的飽和水汽壓依次是22.0hPa和31.7hPa，忽略空氣上升時(shí)露點(diǎn)的變化。 解：（1） to =25℃ td =19℃ rd =1℃/100米 (td －to )/Zd =－rd 凝結(jié)高度為：Zd =(to －td )/rd =(25－19) /(1℃/100米)=600米 (2) 已知rm =0.5℃/100米 (t山頂 －td )/(Z－Zd )=－rm