气象学 不同下垫面的小气候参考资料
气象学复习资料
气象学复习绪论1.什么是天气和气候？什么是天气学和气候学？天气和气候有什么不同？又有什么联系？一个地方某一瞬间大气状态和大气现象的综合称为天气。
研究天气及其演变规律并预测预报未来天气变化的学科称为天气学。
气候是一个地方多年间发生的天气状态, 它既包括平均状态, 也包括极端状态。
研究气候的形成、分布和变化规律的学科称为气候学。
2.小气候和小气候学的定义。
由于人类活动和各种生物的生命活动, 绝大部分在紧靠下垫面附近的空气层中进行, 而这个气层的气候主要决定于下垫面（也称为作用面）状况和特性。
因此把在局部地区范围内作用面条件影响而形成的与大气候不同的近地气层气候称为小气候。
并把研究小气候的学科从气候学中分出, 称为小气候学。
第一章大气1.干洁空气的定义是什么？主要成分有哪些？这些主要成分在大气中的来源、分布和作用是什么？（主要是氮、氧、臭氧、二氧化碳）大气中, 除了水汽、液体和固体杂质的整个混合气体, 称为干洁空气。
它的主要成分是氮和氧, 约占干洁空气体积的99%。
氮是大气中最多的气体, 它能起冲淡氧, 使氧化作用不致过于激烈的作用。
有的植物通过菌根的作用, 可直接将大气中的氮改造为植物体内不可缺少的养料。
氧是大气中次多的气体, 是地球上一切生命所必需的。
氧还决定着有机物的燃烧、腐烂和分解过程, 以及影响到在大气中进行的各种化学反应过程。
臭氧是氧分子在太阳紫外线作用下分解为氧原子, 然后又与氧分子化合而成。
它在大气中含量极少, 分布也不均匀。
在近地层中臭氧很少且不稳定。
从10km高度开始逐渐增多, 在20km到30km高度处达到最大值, 再往上, 臭氧含量又逐渐减少, 到55-60km高度上就极少了。
臭氧能大量吸收太阳紫外线, 使臭氧层增暖, 影响到大气中温度的铅直分布。
同时, 也使地球上的生物免受过多太阳紫外线的伤害。
二氧化碳主要来源于燃料的燃烧、有机物的腐烂分解和生物的呼吸作用。
这些作用集中在大气底层, 因此二氧化碳分布在大气底层20km的气层内。
了解地球上的不同气候和气象现象
了解地球上的不同气候和气象现象地球是我们所生活的家园，拥有丰富多样的气候和气象现象。
了解地球上的不同气候和气象现象，有助于我们更好地适应和应对自然环境的变化。
本文将深入探讨地球上不同气候类型和常见的气象现象。
一、气候类型1. 亚热带气候亚热带气候主要分布在北纬30°-40°和南纬30°-40°之间的地区。
这种气候特点是夏季炎热多雨，冬季温暖湿润。
例如，中国华南地区就属于亚热带气候，夏季常常有强降雨和臭氧生成。
2. 寒冷气候寒冷气候主要分布在地球的两极以及高海拔地区。
这种气候条件下，温度极低且降水较少。
南极洲和北极地区所具有的极地气候，正是典型的寒冷气候。
3. 热带雨林气候热带雨林气候主要分布在赤道附近的地区。
这里的天气炎热潮湿，常年降雨丰富。
亚马逊雨林和刚果盆地是热带雨林气候的代表。
4. 温带海洋性气候温带海洋性气候主要分布在地球的温带地区，如英国、澳大利亚的悉尼等地。
这种气候特点是夏季温暖，冬季凉爽，降水均匀分布。
5. 干旱气候干旱气候主要分布在地球的亚热带、温带和寒带地区。
这里的降水非常稀少，气温波动较大。
撒哈拉沙漠和蒙古高原是典型的干旱气候区。
二、气象现象1. 雨雨是最常见的气象现象之一。
它是由于水蒸气凝结成云，并因云中的水滴增大导致的。
雨的种类有多种，如毛毛雨、细雨、中雨和大雨等。
雨水是地球上的水循环的重要组成部分。
2. 雪雪是冷天气下的降水形式，是指大气中的水蒸气直接从气态转变为固态。
雪花的形状各异，有六角形、星形等。
雪的出现往往能给人们带来美丽和快乐的体验。
3. 雾当地面温度低于露点温度时，空气中的水蒸气会凝结形成小水滴悬浮在空中，形成雾。
雾能够降低能见度，给交通和视线带来困扰。
4. 雷暴雷暴是一种具有电活动的大气现象，通常伴随着闪电、雷鸣和狂风等自然现象。
雷声是由于闪电放电时迅速加热气体引起的空气震动。
雷暴多出现在潮湿或大气层不稳定的气候条件下。
Q第四节小气候与农田小气候1
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13 麦田
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12 稻田
热量平衡示意图
• 四、农田小气候的一般特征
• （一）农田中光的分布
• 农田中光的分布，主要决定于植株高度和 密度，以及叶层分布，叶片倾角与方位等， 无论哪一层叶片，光线主要来自上方直射 光，其次为散射光，而来自下面的反射光 是比较微弱的。一般而言，光的强度在植 株间的分布是随植株高度的降低而减弱的。 在枝叶最密集处减弱最为明显。
• 三、农田小气候形成的物理基础
• 由于小范围地表状况和性质的不同，所引起下垫 面辐射收支的差异，是农田小气候形成的辐射因 素(能量基础)。
• （一）农田的辐射交换
• 射入作物层中的太阳辐射能，由于植株密度和叶 片排列方式的不同，每个叶片所受太阳辐射，反 射辐射以及长波辐射交换都有明显差异，叶片朝 上的一面，不但接受来自上方的太阳辐射和散射， 而且受到上层叶片背面的再反射和长波辐射的影 响，同时叶片背面要受到下层叶片和土面反射中 来的短波辐射和长波辐射的影响。总之，在农田 作物层中，辐射交换具有多次反射或辐射的特点。
• (二)农田活动面热量差额 • 农田活动面热量差额的变化，是引起活动面温度
变化的直接原因，而活动面温度变化，又是邻近
• 裸地活动面的热量平衡方程为R=P+B+LE(见第一 篇第二章)。农田活动面热量平衡公式较为复杂， 辐射差额还有一部分消耗于作物的光合作用LA， 作物体增温QT，茎叶传导的热量QC，活动面向 土面的乱流交换量PT和农田总蒸散(土面蒸发和植 物蒸腾之和)，耗热LEC，于是，农田活动面的热
气象学与气候学复习资料
第六章气候的形成1、气候形成、变化因子：①、太阳辐射；②、宇宙地球物理因子；③、环流因子；④、下垫面因子；⑤、人类活动影响。
2、天文辐射：太阳辐射在大气上界的时空分布由太阳与地球间的天文位置决定，又称天文辐射。
除太阳本身变化外，天文辐射能量主要决定于日地距离、太阳高度、白昼长度。
3、气候形成的环流因子：包括大气环流、洋流。
海洋与大气间通过一定的物理过程发生相互作用。
组成复杂的耦合系统。
海洋对大气主要作用给大气热量、水汽，为其提供能源。
大气通过向下动量输送，产生风生洋流、海水上下翻涌。
海洋是CO2巨大储存库，通过调节大气中的CO2含量影响气温、环流。
海洋从大气圈下层向大气输送热量、水汽，大气运动产生的风应力向海洋上层输送动量，使海水发生流动，形成风生洋流，也称风海流。
热带、副热带海洋，北半球洋流围绕副高顺时针流动，南半球反时针流动。
海洋提供给大气潜热、显热，大气运动的能源，使大气环流得以形成、维持。
环流与热量输送：大气环流、洋流对气候系统中热量分配起重要作用，将低纬热量传输到高纬，调节赤道与两极间温度差异；大气环流方向有由海向陆与由陆向海差异、洋流冷暖不同，使同纬度带大陆东西岸气温产生明显差别，破坏天文气候地带性分布。
环流与水分循环：水分循环通过蒸发、大气中水分输送、降水、径流实现。
环流变异与气候：厄尔尼诺现象：表示在南美西海岸延伸至赤道东太平洋向西至日界线附近海面温度异常增暖现象。
南方波动：南太平洋副高与印度洋赤道低压间气压变化的负相关关系。
沃克环流、哈德莱环流。
厄尔尼诺年印尼、澳大利亚、印度次大陆、巴西东北部均出现干旱，赤道中太平洋到南美西岸多雨。
（日本、我国东北夏季持续低温，我国大部降水有偏少趋势。
）4、海陆风：白天风从海洋吹向陆地；夜晚从陆地吹向海洋，这种风称海陆风。
5、季风：大范围地区盛行风随季节有显著改变的现象。
海陆热力差异、及差异的季节变化，行星风带季节移动、广大高原热力、动力作用。
植物生长与气候环境调控—农田小气候
不同小气候的特点
（二）地形小气候的一般特征 1.谷地小气候 由于周围山地的遮蔽，使谷地的日 照时间比空旷平地短，太阳辐射总量比 平地少，与外界热量和水汽的交换也受 到很大限制，因此形成了谷地小气候。
不同小气候的特点
（二）地形小气候的一般特征 1.谷地小气候 谷地的气温日变化较四周山坡和山顶剧烈。谷底和山坡之间有 山谷风存在。山谷风在夏季最明显，而在冬季较弱。白天，谷风把 水汽带到山顶，使山顶湿度增加，谷底湿度减小；夜间，山风又把 水汽带回谷中，使谷底湿度增加，山顶减小。
农业技术措施的小气候效应
（一）耕作措施 3.镇压 土壤经过镇压后，空隙减少，具有调节土温和改善水分输送的 功能。 （1）减小土壤透气性和透水性，增加土壤的毛管量，加速土 壤水份蒸发； （2）增加土壤的热容量和导热率，减小土壤温度的日较差； （3）在土壤干燥时，镇压可以保持土壤水分。
农业技术措施的小气候效应
不同小气候的特点
（一）农田小气候的一般特征 4.农田中CO2的分布 白天，农田是CO2的汇；大气是CO2的源。 夜间，农田是CO2的源；大气是CO2的汇。 农田中CO2浓度垂直分布：白天，垂直分布曲线由地面向上递 减；夜间， CO2浓度的最低点出现在作物层的某一高度上，并由此 向上、向下浓度明显增大。
（一）农田小气候的一般特征 2.农田中温度的分布 农田中温度的分布，决定于农田辐射差额 和农田乱流情况。不同作物、不同生长期和栽 培措施下，温度分布是不同的。生长发育初期 谷类作物在分蘖以前，因茎叶幼小，与裸地情 况基本相同，即白昼盛行日射型，夜间盛行辐 射型的温度分布。
不同小气候的特点
（一）农田小气候的一般特征 3.农田中水分的分布 生育初期，植株矮小稀疏，湿度随高度增加而降低。 生育盛期，白天蒸腾作用，外活动面湿度最大；夜间温度较低， 各部湿度相对平衡。 生育后期，茎叶干枯，株间透风透光增多，白天湿度随高度而 降低，夜间因地表温度较低，湿度最大。
航海学-气象笔记详解
4．摩擦力R→
摩擦层R=﹣K·V→
自由大气
直线运动：地转风圆周运动：梯度风
与（﹣∆р/Δп）水平气压梯度力成正比
与ѕіпφ地转偏向力成反比
与ρ成反比
白贝罗风压定律
1．低压（气旋）G→=A→+C→
水平气压梯度无极限值，低压往往风速很大。
2．高压（反气旋）A=G+C
干绝热过程：干绝热直减率γd=1℃/100m
湿绝热过程：湿绝热直减率γm=0.5℃/100m或0.6/100m
干空气未饱和空气饱和空气含水滴饱和空气
上升：干先干后湿湿湿
下降：干干干湿
干绝热线：直线
状态曲线层结曲线（环境曲线）：实际大气
湿绝热线：下陡上缓曲线
与干绝热线平行
气温垂直递减率γ
干空气：γ＜γd稳定γ=γd中性γ＞γd不稳定
2．地面温度日较差大，海陆风明显；
纬度越高，海陆风越小；夏季＞冬季；下垫面：海＜陆
3．海风＞陆风：海风入陆50~100km，陆风入海＜10km
海风厚度可达1km，陆风＜500m
山谷风
2．三圈环流
条件：地表均匀形成因子：太阳辐射，地球自转动力原因副热带高压带
副热带低压带
行星风带
夏季冬季
陆地：低压高压北半球：断块状
海洋：高压低压南半球：条带状
1月：亚洲高压（西伯利亚高压）、北美高压；阿留申低压、冰岛低压冬强夏弱
7月：亚洲低压（印度低压）、北美低压；夏威夷高压、亚速尔高压夏强冬弱
永久性大气活动中心：海洋、南极高压
水平气压梯度有极限值。
A C G
高压中心附近——等压线稀疏
小气候实习报告
气象学实习报告小气候实习北京林业大学水保152庞建壮小气候实习报告庞建壮摘要：小气候中，受到太阳高度角和大气透明度的影响，太阳辐射在时间（1天）上呈先增后减的变化；反射辐射受太阳光谱影响呈先减后增的变化，同时因下垫面湿度与粗糙程度不同而变化。
太阳辐射使土壤温度呈相似趋势变化。
又因热量传导方向的改变，土壤温度在垂直分布上进行着过渡型、日射型、辐射型的变化，并因为下垫面导热率不同转换速度与持续时间不同。
土壤温度影响地面辐射进而与海拔共同作用影响了空气温度。
空气温度由于水汽压共同作用影响了空气湿度（U=e/E）。
空气湿度又因为下垫面水分含量等因素不同在不同的下垫面上产生差异。
————————————————————————————————小气候是指在小范围内，由于下垫面构造和特性不同，造成热量和水分收支差异，形成了近地气层和土壤上层局部地区的特殊气候。
小气候是在具有相同的大气候特点的范围内，在局部地区，由于地形方位，土壤条件和植被不一致，使该地区具有独特的气候状况。
局地小气候的特点，主要表现在个别气象要素（温度，湿度和风）变化剧烈以及个别天气现象（雾,露,霜)上的差异。
气温铅直梯度折合成100M为超绝热梯度，水平温度梯度在小范围内可达几度。
小气候特点影响的水平范围是随下垫面均一性而定的。
铅直方向一般是从下垫面到几十米甚至百米高度，愈接近下垫面，小气候特征愈显著，随着远离下垫面，小气候效应就逐渐减弱，到达某一高度以上，小气候现象就完全消失。
正如L.J.贝顿( Batten) 所指出，小气候是代表从地面到不受地面影响高度的气候。
十几米或者100米的高度。
这一层是人类生活或动植物生长的区域和空间。
1.实习目的、意义和内容1.1 通过小气候特征观测，了解小气候观测的原理、观测仪器和安装方法。
1.2 掌握辐射、空气温度、湿度、土壤温度、风等气象要素垂直梯度观测方法。
1.3 学会整理小气候观测资料，分析小气候要素形成的原因，揭示不同下垫面小气候特征，了解不同下垫面产生的小气候效应，以便进一步改善小气候环境。
第九章下垫面对气候的影响共65页文档
•（1）气温年较差：大陆大于海 洋。
•（2）年温相时：大陆最热月在7 月，最冷在1月，而海洋最热月 在8月，最冷月在2月。出现时间 比大陆落后1 个月。
• （3）春温与秋温差值：气候学 上通常以4 月和10 月气温分别 代表春温和秋温。春温低于秋温。 大陆性气候，春温高于秋温。
• （4）气温日较差：气温日较差 一般在夏季比冬季大。大陆大于 海洋。
• K＞100％，则为大陆性气候，百分 数愈大，大陆性愈强；
• 反之，如分子值小于分母值，得出K 值＜100％，则为海洋性气候，百分 数愈小，海洋性愈强。
• 伊凡诺夫根据该式求出的K 值把大陆度 分为以下10 个等级（表6·9）
• 2、波罗佐娃的计算方法：
• 应用1 月、7 月气温对纬圈距平值来分别 计算该两月的大陆度。
2.热力作用
• 从11 月至翌年2 月是四周大气向高原地-气 系统提供热量，这时青藏高原是个冷源，其 强度以12 月、1 月份为最大，向四周自由大 气吸收热量600 多J/cm2d。
• 春夏季青藏高原是个强大的热源，其强度以6、 7 月份为最大，向四周大气提供热量 850J/cm2d 以上。
• 就全年平均而论，青藏高原地-气系统 是一个热源。冬季青藏高原的冷区偏于 高原的西部。夏季的暖区范围很广，整 个对流层的温度都是高原比四周高，再 往高层暖区范围扩大。
• 3）海陆风对滨海地区的气候有一定的影响， 白天吹海风，海上水汽输入大陆沿岸，往往 形成雾或低云，甚至产生降水，同时还可以 降低沿岸的气温，使夏季不致于十分炎热。
（二）季风
• 1、季风——大范围地区的盛行风随季节而有 显著改变的现象，称为季风。
• 2、季风指数： • 1）、1 月与7 月盛行风向的变移至少有120°， • 2）、1 月与7 月盛行风向的频率超过40％， • 3）、至少在1 月或7月中有1 个月的盛行风的
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实验三不同下垫面的小气候
一、实验目的
综合之前的实验内容，测定小气候区域内的温度、湿度、风等。
学会气象实验数据的综合测量。
二、实验注意事项
1、保持场地的自然状况；
2、温度表读数：读气温表时，先干球、后湿球；读数时切忌用手去触摸温度表球部，眼睛与温度表的水平面在同一平面；读最低温度表时，眼睛应平直地对准游标离感应部分远的一端。
三、实验要求
1、不同下垫面的同一气象要素的时间序列分析
2、同一下垫面的不同气象要素的时间序列分析；
注：综合分析、实测资料的应用。
不同下垫面分析时，注意下垫面的作用；不同要素分析时，注意气象要素间的关联。
四、实验结果
下垫面一：地球仪边
时间气温
（℃）湿球
温度
（℃）
水汽压
（hPa）
相对湿
度
露点温
度(℃)
照度
(lux）
8:15 云状云量
（0）
7.0 6.8 9.7 97 6.6 32800
10:15 云状云量
（0）
12.4 9.4 9.8 68 6.7 66500 12:15 云状云量
（0）
15 9.6 8.3 49 4.4 66300 14:15 云状云量
（0）
16.4 10.2 8.3 49 4.4 34000 16:15 云状云量
（0）
14.2 11.0 11.0 67 8.4 4220 下垫面二：青年广场
时间气温
（℃）湿球
温度
（℃）
水汽压
（hPa）
相对湿度露点温
度(℃)
照度
(lux）
8:15 云状云量
（0）
6.6 4.4 6.9 71 1.7 10450 10:15 云状云量
（0）
13.0 5.8 4.4 29 -4.4 15700 12:15 云状云量
（0）
15.0 6.8 4.4 26 -4.4 25600
14:15 云状云量
16.0 6.3 3.1 17 -9.1 27200
（0）
16:15 云状云量
14.8 7.8 5.9 35 -0.5 1498
（0）
1、照度是指光照强度，指单位面积上所接受可见光的能量。
两个下垫面照度的走向大致相同，但是值有较大差异。
在地球仪边的下垫面光照最小值是4220lux，最大值是66500lux，两者差值为62280lux；新青年广场的下垫面最小光照为1498lux，最大光照为27200lux，两者差值为25702lux。
而且青年广场的下垫面照度始终小于地球仪的。
分析青年广场旁周围有较多高建筑物，会遮挡阳光，影响照度。
且周围树木较多，树木本身就具有调节气候的作用，也会对阳光起到遮挡的作用。
地球仪边的下垫面地势开阔，其下垫面正上方无树木遮蔽，灌木丛对照度的影响较小，所以照度较大。
两个下垫面的温度曲线均是单峰值曲线。
地球仪边的最高温度出现在14：15，为16.4摄氏度，最低温度出现在8:15，为7摄氏度，日较差为8.4。
青年广场的最高温度出现在14:15，为16.0摄氏度，最低温出现在8:15，为6.6摄氏度，日较差为9.4摄氏度。
分析：
1、早晨青年广场的温度低于地球地球仪边的温度，是由于树冠对太阳辐射的遮挡作用，使得太阳辐射较少进入林冠下层，所以温度较低。
2、两个观测点的都为硬化地面，地球仪边的为水泥，青年广场的为沥青。
太阳辐射对空气的增温效果并不明显，即空气中的主要热量来源不是太阳辐射，而是来自地表的热量，由于地表吸热较为迅速，所以气温变化较为明显。
两个不同下垫面的最低温的差异，是由于青年广场地势较低，且周围有较多高建筑遮挡风，地面上方又有树冠的遮挡，所以温度下降较慢。
1、相对湿度=水汽压/ 饱和水汽压，温度会影响饱和水汽压，温度升高，饱和水汽压增大，相对湿度减小，所以可以从图中看出两者是呈反相关的。
但是温度对水汽压的影响不是绝对的，相对湿度还受水汽压的影响，水汽压也是有日变化趋势的。
2、在傍晚时分，相对湿度有增大。
温度下降，相对湿度增大；另外水汽压也增大了。
水汽压增大的可能原因是光照强度减弱，蒸发量减少，空气中的水汽含量增大。
光照强度减弱，植物的光合作用减弱，光合作用需要水分，所以光合作用的减弱可以减少空气中水分的蒸发量。
地球仪边水汽压的最大值为11hpa，最小值为8.3hpa，极值差为2.7hpa；青年广场水汽压最大值为6.9,hpa，最小值为3.1hpa，差值为3.8hpa。
且青年广场的水汽压值始终小于地球仪边的水汽压值。
分析：地球仪下垫面周围少高大乔木，多灌木，光合作用所需要的水分较少，且灌木有人维护，经常会给灌木补充水分，会人为造成这一区域的水汽压值的增高。
而青年广场周围多高大乔木，光合作用所需要的水分较多。
且周围的高建筑物阻挡了周围水汽的进入，所以水汽压值较低。