气象学与农业气象学--大气中的水分(.ppt

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1、气象学与农业气象学第四章大气中的水分第一节空气湿度一．湿度参量1.水汽压e和饱和水汽压E概念单位：1hpa=1mb=¾mmHg表示空气中水汽的绝对含量—绝对湿度指标饱和水汽压E主要取决于温度温度－饱和水汽压关系曲线E平冰面

2、凝结绝对湿度m单位体积空气中含有的水汽质量6、露点温度td水汽含量不变、气压一定的条件下，使空气冷却到饱和时的温度即为露点温度露点温度之高低只与空气中水汽含量有关，是表示空气水汽湿度的绝对指标td与实际气温之差可表示空气中水汽的饱和程度td<0时，即为霜点温度二．空气湿度的时间变化日变化：水汽压的日变化与温度同步（因为蒸发）相对湿度的日变化则与温度反相但在沿海地区，由于海陆风的作用，相对湿度的日变化也与气温一致海、陆风成因示意图年变化：水汽压的年变化也与气温同步，最大值出现在蒸发强7~8月，最小值在1~2月相对湿度的年变化一般是夏季最小，冬季最大季风盛行的地区，相对湿度夏季大

3、、冬季小，而气温同步季风----大范围盛行、风向有明显季节变化的风系（1）季风是大范围地区盛行风向随季节改变的现象，因为小范围风向受地形影响很大；（2）盛行风具有明显不同的来源；（3）随着盛行风向的变换，将带来明显的天气气候变化夏季风---偏南风暖湿空气（水汽含量多）冬季风---偏北风干冷空气（水汽含量少）表现出与温度同步！第二节蒸发和蒸散一．饱和水汽压下垫面水的相变是以蒸发为主还是以凝结为主，取决于实际水汽压和饱和水汽压的相对大小E>e蒸发为主E

4、---E溶液E平面>E凹面二.水面蒸发及土壤蒸发1、水面蒸发W0=A(E-e)W0=A’(E-e)/P水面的蒸发速率主要取决于饱和差，具体地，有风速、气压、温度、水汽压等因素影响水面蒸发2、土壤蒸发二个主要阶段：稳高阶段—水分充足，毛细管传导迅速，蒸发旺盛，蒸发速度主要取决于天气条件稳低阶段—土壤表面有一干枯层，毛细管作用失效，蒸发发生于某一土壤层次，再经土壤空隙扩散至大气，蒸发速度主要取决于土壤结构不同蒸发阶段的土壤保水措施！稳定高速蒸发阶段：土壤水分充分稳定低速蒸发阶段：土壤上层形成干枯层三.农田蒸散农田蒸散=土壤蒸发+植物蒸腾关于植物蒸腾：M

5、onteith公式影响植物蒸腾主要因素：植物的形态结构气候条件农田蒸散影响因素：气象因素：辐射差额、温度、湿度、风植物因素：覆盖度、种类、生长状况、气孔结构土壤因素：结构、性质、含水量四、农田需水量的估算关于水分的蒸散，有大量模型微气象学法水文学方法植物生理学方法遥感法FAO推荐Penman-Monteith（P-M）方程计算农田蒸散1948年，Penman将能量平衡方程与空气动力学原理结合，首次提出著名的Penman公式：Δ:温度-饱和水汽压关系曲线在气温处的斜率Ea：彭曼干燥力（风速、温度、水汽压）ν：干湿表常数(0.486)只适用于水分充分的条件（开放水面、充分湿润的土

6、壤或供水充足的均匀矮小植被）1965年Monteith综合相关工作，引入表面阻抗，把它扩展到非充分湿润条件，提出冠层蒸散计算模式，即著名的Penman-Monteith模式：Es：均温下的饱和水汽压；e：实际水汽压；ra：空气动力学阻力系数；rs：冠层动力学系数；γ：干湿表常数以牧草为参考植物，简化参数后得：U2：2m处的风速；t：气温（℃）------FAO推荐的植被蒸散计算公式Penman-Monteith模型全面考虑了影响蒸散过程的大气物理特性和植被的生理特性，具有坚实的物理基础能比较充分考虑蒸散的变化过程及其影响机制，是非饱和下垫面蒸散研究的理想方法之一可以计算逐月、

7、逐旬、逐日、逐小时的参考作物腾发量FAO推荐采用作物系数法计算作物需水量：ETc=Kc×ET0式中：ETc为植物需水量，mm/d；Kc为作物系数；ET0为参照蒸散量，mm/d。作物系数是某种作物的潜在蒸散量与参照蒸散量之比，它反映不同作物与参照作物的区别。作物系数受土壤、气候、作物生长阶段及状况和管理方式等多种因素综合影响。FAO推荐了大量植物的标准作物系数P-M模型在植被蒸散研究中的发展方向（1）与“3S”技术的结合遥感数据中可见光、近红外和热红外波段能够反映植被覆盖于地表温度的时空分布特征，可用于能