微气象~期末复习专题

下垫面：又称作用面、活动面，是指不断吸收太阳辐射，同时又与周围进行辐射交换，从而引起周围物质温度变化的表面。

粗糙度:下垫面平均风速为零的高度，随湍流条件的变化而变化，随着风速的增大，动力湍流作用加强，导致下垫面的粗糙度降低，随着大气稳定度的增大，而且变化比较显著。

零平面位移：是指近地面平均风速为零的平面因地表植被的存在而发生的垂直位移。取决于作物本身的高度，还与风速大小，大气层结以及作物种类有关。

导温率：单位体积的土壤在单位时间内通过热传导方式在垂直方向上获得(或放出)λ热量时所能引起的温度变化量。单位为cm2/sec。也称导温系数K，表示土壤中温度变化传播的快慢程度。

导热率：单位时间内通过单位面积的热量(即热通量)与温度的下降率成正比。地面热量下传或深层热量上传的土壤热通量QS与土壤温度垂直梯度成正比；其比例系数λ即所谓导热率(导热系数)。

容积热容量：指单位体积(1cm3)物质的温度每升高1℃所需要的热量(单位J/m3deg或Cal/cm3deg)；记为“Cm”。比热：单位质量(1g)物质温度每升高1度所需要的热量(单位J/kg.deg 或Cal/g.deg)；常用“c”表示。

大气层结稳定度：表示大气层结特性对气块铅直位移影响的趋势和程度

湍流系数：表示属性梯度为1时单位时间内单位质量空气中所含有的物理属性在垂直方向上输送的数量；量纲为L2T-1,单位为m2/sec。

湍流能量平衡：在定常的湍流运动中，基本运动动能不断的转化为脉动动能，而脉动动能一方面因分子粘性耗散成热能转变为内能，另一方面在克服重力或浮力作功过程中转变为重力位势能。所以，脉动能量的总收入等于湍流克服摩擦粘滞力和浮力所作功的全部。

里查逊数：为估计流动将在何时成为不稳定而设计的一个指标，无量纲量。

鲍文比：为感热通量P和潜热通量LE之比。

影响湍流的外因参数：动力摩擦系数，浮力系数，热通量系数

湍流：也称为乱流、紊流，是一种不规则的流体运动。当流体(气体或液体)流过固体表面，或者相邻的同类流体互相流过或绕过时，由于剪切速度的存在，一般就会在流体中出现这种不规则运动。在时间和空间上都呈随机性的一种毫无规则的流体运动。

大气边界层：也称为行星边界层或摩擦层，是指在下垫面影响下湍流化了的大气层，其厚度与外层气流速度、大气层结稳定度和下垫面粗糙度等有关。有动力边界层和热力边界层之分。

1.引起两相邻地段净辐射差异的因素是下垫面的反射差异，到达地面总辐射差异和地表有效辐射差异；对于平坦裸地主要取决于下垫面反射率和地面温度差异。引起地表净辐射随时间变化的根本原因，是太阳高度角和地面温度的变化。

2.湍流系数表示近地层湍流混合强弱的程度，它受离地面的高度，大气层结稳定度和下垫面粗糙程度等因素的影响

3.地表反射率随下垫面颜色加深而减小；随土壤湿度的增加而减小；随地表粗糙度的增大而减小；随太阳高度角的增大而减小。

4. 农田植被CO2的铅直变化规律是：农田和大气在日、夜之间作为CO2浓度的源、汇交替出现，农田中CO2浓度最低的部位即CO2的汇，其位置与光合作用最强的部位相对应。CO2浓度日变幅最大的部位也是植物层中叶面积系数最大的部位，由此向上、向下递减。

5.太阳光能在植被层中的铅直变化规律：太阳光能在植被中的传播服从负指数规律。这与植被本身生理特征有关。农田植被中各层反射，吸收和透射太阳光能的多少,与太阳高度角、植物群体密度的铅直结构等有关，只是随着向植被内部深入，太阳光能显著减弱了

6.农田中的温度分布，主要取决于太阳辐射和湍流交换状况，农田中的湿度状况主要决定于总蒸发量和空气温度。株间风速呈“S”型分布，这种分布规律是作物本身结构所造成的。

微气象：是气象学的一部分，观察并解释大气中小尺度物理现象及动力学过程的一门学科。气象：现在大气的状态和现象。

天气：一定区域一定时间（较短）内大气发生的各种气象变化、大气状况。

气候：给定地区一定时间（较长）内的天气状况和天气发展所示的变动的大气状态。

大气边界层：也称行星边界层或摩擦层，指在下垫面影响下湍流化的大气层。

太阳散射辐射：由大气中的空气分子和浮游粒子所散射的来自天穹各个方面的散射。

大气逆辐射：大气辐射中向下射向地球的部分。

大气逸出辐射：大气辐射中射向宇宙的部分。

太阳常数：在大气上界，与太阳光线垂直的平面上的太阳辐射通量。

影响下垫面反射率的因子：颜色、土壤湿度、粗糙度、太阳高度角。太阳高度角的改变是造成同一下垫面反射率发生日变化的根本原因。

影响地面有效辐射的因子：下垫面温度、空气温度、空气湿度、云状云量。

引起两相邻地段净辐射差异的因素：到达地表的总辐射差异，下垫面反射率的差异，地表有效辐射的差异。对于平坦裸地，取决于两地段的下垫面反射率和地面温度的差异。

地形对日照的影响主要表现在三方面：观测点海拔高度对日照的影响，坡地的坡向、坡度对日照的影响，周围地形对观测点的遮蔽作用。

正午南坡上所获得的直接辐射量就等于纬度比该地低a度的地方水平面上所获得的直接辐射量。

感热：又称显热，由近地层空气或水体的运动而带来或带走的热量。

潜热：地表水分蒸发或凝结所吸收或释放的热量。

动力湍流指流体在粗糙界面上由于摩擦以及流体内摩擦等动力作用产生的湍流；热力湍流是指在热力不均匀界面上受热力作用产生的湍流。

湍流扩散基本理论主要有统计理论、梯度传输理论、相似理论和湍流随机理论。

M-O相似理论与K理论的最大区别就在于它以普适函数来表示近地层的湍流交换和气象要素铅直分布廓线。

湍流系数表示近地层湍流混合强弱的程度。影响湍流系数的主要因素是：离地面高度、下垫面粗糙度和大气层结稳定度。

叶面的反射能力主要决定于叶子本身的特点和太阳光谱成分。具有两个最高点，一是在近红外部分，次高在可见光谱段的黄绿光部分。

边际效应：在农田中由于受植株的影响，风速在水平分布上也有差异，总是由边行向里不断递减。

微气象的特点：范围小、差别大、稳定性好

M-O相似理论认为，决定近地面层湍流交换的三个外因参数为动力摩擦系数U*，浮力系数g/θ，热通量参数P/ρC p。

地表反射率随下垫面颜色加深而减小，随土壤温度增加而减小，随地表粗糙度增加而减小，随太阳高度角增加而减小。

阐述农田植被层中平均风速的水平和铅直分布规律，并解释原因。

(1)在农田中由于受植株的影响，风速在水平分布上也有差异，总是由边行向里不断递减，

这是一种风的边际效应，它的大小与作物种类、播种密度，生长期等都有关系。

(2)风速在株间变化呈S型分布，这种分布规律是植物的本身结构所造成的。在作物中部茎

叶比较稠密，使水平风速受到较大的削弱，因此风速随高度的变化平缓，在作物的上部和基部，茎、叶相对较少，故风速随高度变化剧烈，上部更为明显。在靠近基部附近高度，风速又一个次大值，这是由于农田外的气体能通过基部流入农田的结果。

下垫面对局地微气象条件有何影响？

答：下垫面：又称作用面、活动面，是指不断吸收太阳辐射，同时又与周围进行辐射交换，从而引起周围物质温度变化的表面。

下垫面类型（起伏地形、水体、农田、森林植被、城市工业区等）和下垫面特征（几何形状、粗糙程度、颜色、湿润状况等）是影响微气象的决定性因素。因此，地表不同的物理特征，位置，坡向以及地表面的不同条件、土壤组成、密度、热容量、含水量、渗透性、植被覆盖率，地表反射率等，都是影响地表辐射、热量和水分变化的因素，它们在水平方向上的分布差异就会导致温、湿、风等气象要素的局地差异，从而形成不同的微气象条件的差异。

试解释有的地方南坡植被比北坡好，有的地方北坡植被比南坡好的原因？

答：夏半年在回归线以外以及冬半年在极夜区以外，北半球南坡太阳辐射较强，温度较高，温度较差较大，冬季土壤冻结较浅，霜冻较轻较浅，但蒸发力较强，土壤比较干燥；北坡太阳辐射较弱，温度较低，温度较差较低，冬季土壤冻结较深，霜冻较多较重，但蒸发能力较弱，但土壤湿度较大。纬度愈高，南北坡的微气象差异愈大，而冬半年的差异又大于夏半年。因此，在气候比较湿润而温度条件比较差的地区，南坡的微气象条件对植被的生长比较有利，北坡较差。但是，在日射丰富而水分不足的地区，则是北坡比南坡对植被生长更有利。换句话说，也就是当热量条件对植被的生长发育起决定作用时，南坡微气象条件比北坡更有利。反之，当水分条件起决定作用时，北坡微气象条件比南坡更有利。

阐述灌溉的农田微气象效应，并解释农谚“春雨贵如油”的科学意义？

答：灌溉后的农田土壤湿润，颜色变暗，一方面使反射率减小，同时也使地面温度下降，空气湿度增加。灌溉之后，地面蒸发消耗的热量也将急剧增加，但蒸发失热多少，主要决定灌溉水量的多少。地表与近地层间的乱流热交换变得很小，极端情况下有时甚至是负值。图中热交换也会因灌溉而发生一些变化，如土壤的导温性能和导热性能变好。灌溉能使地面和贴地气层温度发生变化，日间可使温度下降，夜间灌溉地的温度一般要比旱地高些。灌溉亦可使土壤和空气湿度都有明显增大。春季灌溉，除抗御春旱，保证春播和越冬作物需水外，还对防止春季低温起作用。

农谚“瑞雪兆丰年”的科学意义？

雪被对秋播作物越冬起着御寒作用.积雪可以减少表面径流,增加土壤水分储量,供应春夏植物生长的需要.融雪量具有明显的日变化.晴天,上午11时出现最小值,11时以后融雪量迅速增加,从16-18时一直增加到最大值出现.积雪对土壤水分的影响表现为融雪能增大土壤含水量,减轻或缓解春旱.采取某些保护措施保护田间积雪,对提高田间土壤温度与湿度,保护秋播作物安全越冬,以及改善土壤墒情等有重要作用.初冬降雪或积雪形成愈早/雪被愈厚,则土温愈高,土壤解冻愈浅,并且春天土壤解冻也愈早.