农业气象学经典课件——温度

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1、第三章温度§3.1大气温度§3.2土壤温度§3.3温度与农业§3.1空气温度空气的非绝热变化空气的绝热变化大气稳定度气温的日变化与年变化一、空气的非绝热变化1、辐射（Radiation）以电磁波形式传递能量2、分子传导(Molecularconduction)依靠分子的热运动传递能量3、对流(Convection)－空气垂直运动4、湍流(Turbulence)－大团空气（eddy）向垂直和水平方向作无规律运动。5、平流（Advection）－空气的水平运动（风）6、相变（Changephase）－汽态－液态－固态：二、空气的绝热变化在气象学上，任一气块与外界之间无热量

2、交换时的状态变化过程，叫做绝热过程。在大气中，作垂直运动的气块，其状态变化通常接近于绝热过程。当升、降气块内部既没有发生水相变化，又没有与外界发生热量交换的过程，称为干绝热变化；过程发生水相变化的，称为湿绝热变化。气块绝热上升单位距离时的温度降低值，称为绝热垂直减温率（绝热直减率或绝热垂直递减率）。干绝热直减率对干空气(dry)和未饱和的湿空气而言，称干绝热直减率。湿绝热直减率饱和湿（moist）空气绝热上升时，如果只是膨胀降温，湿绝热直减率γm=1℃/100m,但水汽既已饱和，就要因冷却而发生凝结，同时释放凝结潜热而加热气块。所以，饱和湿空气绝热上升时，因膨胀而引起

3、的γm要比γd小，γm平均值一般为γm=0.5℃/100m。（比较r、γm和γd？）为什么γm﹤γd呢？γm、γd和γ有什么不同？讨论三、大气稳定度大气层结：大气中温度等气象要素的垂直分布状况。r＞0，大气为不稳定层结r＜0,大气为稳定层结r=0，大气为中性层结A)在稳定的大气层结下，大气的对流运动将受到抑制，常出现雾、层状云、连续性降水等天气现象。污染物不易扩散，污染严重。B）在不稳定大气层结下，空气对流运动发展旺盛，常出现积状云、阵性降水和冰雹等天气。污染物扩散快，不易造成空气污染。r＞0大气为不稳定层结时，气温下高上低，空气密度上高下低，因浮力作用，对流旺盛；当

4、r＜0为稳定层结时，因重力作用，抑制对流运动。因此，我们把大气层结具有的这种影响对流运动的特性称为大气层结的稳定度。(2)大气稳定度的判断判断某时刻大气是否稳定要由大气温度的垂直梯度r、干空气绝热直减率rd和湿空气绝热直减率rm的大小决定。A）γ>γd绝对不稳定B）γ<γm绝对稳定C）γ=γd干中湿不稳D）γ=γm湿中干稳E）γm<γ<γd条件不稳定。四、气温的日变化和年变化原因：日——太阳高度角，年——赤纬什么是日较差?年较差?如果不考虑下垫面（水、陆等）的影响，为什么日较差随纬度的升高而减小，而年较差随纬度的升高而增加？日较差与农业生产的关系如何？北京海淀地区地表

5、温度与气温关系分析§3.2土壤温度土壤的热特性土温的时空变化土壤温波方程介绍描述热量的几个基本概念：1、热容量C(heatcapacity）:表示某物体温度每升高1℃所需要的热量J/℃；2、质量热容Cm(massspecificheat):表示单位质量物体，升高一度所需要热量J/kg.℃3、定容热容CV(volumespecificheat):表示单位体积物体，每升高一度所需热量J/m3.℃Cm与CV的关系：CV=ρ.Cm水：CVw=4·18×106J/m3℃空气：CVa=0·0013×106J/m3℃4导热率λ(thermalConductivity)J/m.S℃单

6、位温度垂直梯度℃/m、单位时间S、通过单位面积m2(单位换算），它表示物体对热量传导快慢的一种能力。例如：水（指4℃静止的水）λ=0.57J/m.s.℃，空气（10℃静止空气）λ=0.025J/m.s.℃水导热比空气快22.8倍。导热率只说明物体传导热量速度快慢。水的λ比空气大22.8倍，可空气的Cv只是水的1/3483，所以，空气比水增温得快得多。5热扩散系数K(Thermaldiffusioncoefficient)（m2/s）说明物体增温快慢就有热扩散系数K，也称导温率。K与λ的关系：K=λ/CV（单位换算）水：K=0·14×10-6m2/S空气：K=20.5×

7、10-6m2/S（空气大146·4倍），空气升温快。农田土壤湿度B=20%左右时，对农作物生长最为有利。二、温度的时空变化（一）垂直变化（空间变化）土壤温度的垂直变化的三种类型(日射型、辐射型和过渡型)与气温垂直分布的三种类型。（二）日、年变化（时间变化）土壤和空气温度日变化和年变化与太阳辐射的日变化和年变化曲线相似，因为土壤和空气的热量是由于地面接受了太阳辐射增温后，再由地面向上输送给空气，向下传导给土壤，空气和土壤才得以增温的，因此温度和辐射二者有直接相关关系。1.太阳照射地表面后，热量可以向上输送到高空100m以上高度，而且仍很强烈；而往下输送