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第一章 地球大气 1

第一节 大气的组成 1

一、干洁大气的组成 1

（一）氮和氧 2

（二）二氧化碳和臭氧 2

二、水汽 4

三、气溶胶粒子 4

四、大气污染物质 4

（一）污染物质的组成 4

（二）污染物质的来源 5

第二节 大气的铅直结构 6

一、对流层 6

二、平流层 7

三、中间层 7

四、热成层 8

五、散逸层 8

第三节 大气的主要物理性质 8

一、大气质量及其铅直分布 8

二、气体状态方程 9

（一）干空气的状态方程 9

（二）水汽的状态方程 9

（三）湿空气的状态方程 9

三、气象要素 10

第二章 太阳、地面和大气的辐射 11

第一节 辐射的基本知识 11

一、辐射的概念 11

（一）辐射的波动性和粒子性 11

（二）辐射的度量和单位 12

（三）物体对辐射的吸收、反射和透射 13

二、辐射定律 14

（一）基尔霍夫定律 14

（二）斯蒂芬-波尔兹曼定律 14

（三）维恩定律 15

第二节 大气上界的太阳辐射 15

一、日地关系 15

二、太阳视运动 16

（一）太阳高度角和太阳方位角 16

（二）可照时间与光照时间 17

（三）长日照植物与短日照植物 18

三、太阳常数和太阳辐射光谱 19

第三节 太阳辐射在大气中的减弱 20

一、大气对太阳辐射的吸收 20

二、大气对太阳辐射的散射 21

（一）分子散射 21

（二）粗粒散射 22

三、大气对太阳辐射的反射 22

第四节 到达地面的太阳辐射 23

一、到达地面的太阳辐射量 23

（一）直接辐射及其变化 25

（二）散射辐射及其变化 27

（三）太阳总辐射及其变化 27

二、植物体表面截获的直接辐射 29

三、到达地面的太阳辐射光谱 30

（一）光谱特征 30

（二）不同光谱对植物生活的影响 31

（三）光合有效辐射 32

（四）生理辐射和光合有效辐射 33

四、地面反射辐射和反射率 34

第五节 地面和大气的长波辐射 35

一、地面辐射 35

二、大气辐射 36

三、地面有效辐射 37

第六节 地面辐射差额 38

一、辐射差额的日变化 38

二、辐射差额的年变化 39

第三章 土温、水温和气温 41

第一节 物质的热特性 41

一、热容量 43

二、导热率 44

三、导温率 44

（一）导温率的意义 45

（二）导温率的计算 45

四、土壤热通量的计算 45

第二节 地面热量收支 46

一、地面热量的交换方式 46

（一）辐射热交换 46

（二）传导热交换 46

（三）流体运动热交换 46

（四）潜热交换 47

二、地面热量收支方程 47

（一）活动层和活动面 47

（二）活动层的热量收支方程——体积热量收支方程 48

（三）活动面的热量收支方程——表面热量收支方程 49

第三节 土温和水温的变化 49

一、地面温度和地面热量收支的关系 50

二、土温的变化 50

（一）土温的时间变化 50

（二）土温的铅直分布 51

（三）土温变化规律 52

（四）影响土温变化的因素 53

三、水温的变化 53

（一）水的热交换特性 54

（二）水温变化规律 54

第四节 近地层气温的变化 54

一、大气中热量交换方式 54

二、气温的时间变化 54

（一）气温日变化 54

（二）气温年变化 55

（三）气温的非周期性变化 55

三、气温的空间变化 55

（一）气温的绝热变化 56

（二）气温的铅直分布 56

（三）大气稳定度 57

四、温度和作物的生长发育 59

（一）农作物生命活动的基本温度 59

（二）一定温度持续时间和作物的生长发育——积温及其应用 60

（三）农业指标温度 63

（四）变温与植物生长发育的关系 64

（五）温度与植物引种 65

第四章 大气中的水分 66

第一节 空气湿度 66

一、空气湿度的物理量 66

（一）水汽压（e） 66

（二）比湿（q） 67

（三）相对湿度（r） 67

（四）饱和差（d） 67

（五）露点温度（td） 67

二、水汽压和相对湿度的变化 68

（一）水汽压的日变化和年变化 68

（二）相对湿度的日变化和年变化 68

第二节 蒸发与蒸散 69

一、水面蒸发 69

二、土壤蒸发 69

三、植物蒸腾 70

四、农田蒸散 70

五、作物系数和土壤水系数 73

第三节 凝结和凝结物 74

一、凝结条件 74

（一）空气中水汽达到过饱和 74

（二）凝结核 75

二、凝结物 75

（一）地面凝结物 75

（二）近地层大气中凝结物——雾 76

（三）自然大气中凝结物——云 76

第四节 降水 78

一、降水的形成 78

（一）自然降水的形成 78

（二）人工降水 78

二、降水的特征量和种类 79

（一）特征量 79

（二）降水种类 79

（三）降水体 79

三、降水距平和降水变率 80

四、干燥度 80

第五节 水分利用率 81

一、水分与植物 81

二、水分利用率和有效利用率 81

三、提高水分有效利用率的途径 82

第五章 大气的运动 84

第一节 气压 84

一、气压的单位 84

（一）气压的概念 84

（二）气压的单位 84

二、气压随高度的变化 84

（一）大气静力学方程 84

（二）气压高度公式 85

三、气压场 86

（一）海平面气压场 86

（二）高空气压场 87

第二节 大气水平运动 89

一、风的概念 89

二、作用于空气的力 89

（一）水平气压梯度力（Gn） 89

（二）水平地转偏向力（A） 90

（三）惯性离心力（C） 91

（四）摩擦力（R） 92

三、大气层中的风 92

（一）自由大气层中的风 92

（二）摩擦层中的风 93

第三节 大气环流 94

一、三圈环流 94

二、气压带和风带 95

三、大气活动中心 95

四、地方性环流 95

（一）季风 95

（二）海陆风 96

（三）山谷风 97

（四）焚风 98

五、风与作物 98

第六章 天气和农业天气 101

第一节 天气的概念 101

一、天气、天气系统和天气过程 101

二、天气预报的概念和意义 101

第二节 天气系统 101

一、气团 101

（一）气团的概念 101

（二）气团的种类 102

（三）我国境内气团活动及其天气 102

二、锋 103

（一）锋的形成 103

（二）锋的分类和锋面天气 104

三、气旋与反气旋 105

（一）气旋和锋面气旋 105

（二）反气旋 106

四、高空天气系统 107

（一）高空槽与脊 107

（二）切变线与西南低涡 108

第三节 长江中下游主要农业天气 109

一、低温冻害天气 109

（一）冷空气活动与低温 109

（二）寒潮天气 111

（三）霜冻 111

（四）春夏季冷害 112

（五）寒露风天气 113

二、连阴雨天气 114

（一）春季连阴雨天气 115

（二）梅雨天气 116

（三）秋季连阴雨天气 117

三、干旱天气 119

（一）干旱 119

（二）干热风天气 120

四、暴雨天气 122

（一）暴雨的形成条件 122

（二）暴雨的天气系统 123

五、强对流天气 126

（一）冰雹 126

（二）龙卷 127

第七章 气候和中国气候 129

第一节 中国气候形成因素 129

一、辐射因素 129

二、下垫面因素 130

（一）海陆分布 130

（二）地形 130

（三）洋流 131

（四）土壤、植被和冰雪覆盖 131

三、大气环流 131

第二节 气候带和气候型 132

一、气候的地带性 132

二、气候型 134

三、气候相似与农业气候相似 136

第三节 气候异常 137

一、我国气候变化概况 137

（一）历史时代的气候变化 137

（二）近代和本世纪气候变化 137

二、气候异常与农业 138

三、气候异常的原因简介 139

第四节 中国气候 140

一、中国气候特性 140

（一）季风性显著 140

（二）大陆性强 141

二、温度和降水的时空分布 143

（一）温度分布特征 143

（二）降水分布特征 146

三、节气与季节 148

（一）二十四节气 148

（二）四季 149

第五节 中国农业气候资源及其利用 150

一、农业气候资源 150

（一）辐射资源充足，利用潜力大 150

（二）热量丰富，有利于多熟种植 152

（三）东南半壁水分充沛，雨热同季 153

（四）西北半壁干旱少雨 153

（五）地形复杂，气候多样 153

（六）气候灾害频繁 153

二、农业气候生产潜力的分析 153

（一）光合生产潜力 153

（二）光温生产潜力 154

（三）气候生产潜力 154

（四）光合、光温和气候生产潜力的分布 155

三、农业气候资源的利用 155

（一）农业布局与农业气候资源 155

（二）多熟种植与农业气候资源 157

第八章 农田小气候 159

第一节 小气候和农田小气候的概念 159

一、小气候 159

二、农田小气候 160

第二节 农田小气候形成的物理学基础 161

一、农田的辐射交换 161

二、农田的乱流交换 163

三、农田中的热量平衡 165

（一）农田中的热量平衡状况 165

（二）农田中源和汇分布的判定 166

第三节 农田小气候的一般特征 167

一、农田中光的铅直分布 168

二、农田中风的铅直分布 168

三、农田中温度的铅直分布 172

四、农田中湿度的铅直分布 173

五、农田中二氧化碳的铅直分布 174

第四节 丘陵地区小气候 175

一、坡地小气候 175

（一）坡度上的辐射状况 175

（二）坡地上的温度状况 177

（三）坡地上的湿度和降水量状况 177

二、谷地与山岗小气候 178

第五节 水域小气候 179

一、水体的特性 179

（一）水体的辐射特性 179

（二）水体的贮热与输热特性 180

（三）水面上的蒸发耗热与乱流热交换 180

二、水域小气候的特征 180

三、水域对邻近地区的影响 181

第六节 农田技术措施的小气候效应 181

一、耕作措施的小气候效应 182

（一）耕耙 182

（二）垄作 182

（三）镇压 183

二、种植措施的小气候效应 183

（一）种植行向 183

（二）种植密度 184

（三）种植方式 185

三、灌溉措施的小气候效应 185

（一）灌溉地的辐射特征与热量收支 185

（二）灌溉对温、湿度状况的影响 186

（三）灌溉对抗御气象灾害的作用 186

四、覆盖措施的小气候效应 186

（一）温室内的辐射与热平衡状况 187

（二）温室内的温度状况 189

（三）温室内的湿度状况 190

（四）温室内的二氧化碳状况 190

参考文献 192

实习部分 194

实习一 太阳辐射和日照的观测 194

附：日照纸的制备 200

实习二 温度的观测 200

附：曲管地温表的安装 206

实习三 空气湿度的观测 207

附：1．测湿公式的推导 212

2．湿球纱布的包扎方法 213

实习四 降水、蒸发、风和气压的观测 213

附：目测风力风向 220

实习五 地面气象综合观测 222

附：天气现象观测 225

实习六 气候图的绘制和分析 226

实习七 界限温度初终日期的确定和积温的计算 228

实习八 农田小气候观测 233

实习九 农田小气候资料的整理和分析 237

实习部分参考文献 239

附表1 日照时间表 240

附表2 时差表 241

附表3 太阳赤纬表 242

附表4 饱和水汽压表 243

附表5 日期序列表 244