农业气象学之气候与农业气候

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第七章 气候与农业气候, 气候的形成 气候带、气候型 中国气候、农业气候 农业小气候,气候：,某,一地,区,多年,的,大气,（,统计,）,状态,。,气候要素,(,温度、降水,),的平均值或统计量,气候的概念,一、太阳辐射二、大气环流三、下垫面四、人类活动,第一节 气候形成因素,一、太阳辐射,太阳辐射是大气、陆地和海洋的主要能量来源，,也是大气中的一切物理过程和物理现象的基本动力。,大气以外，未经减弱的太阳辐射，称为,天文辐射,。,天文辐射的时空分布特点,1.太阳辐射总量随纬度增高而逐渐减少。,2.在,北半球夏的半年,，太阳辐射总量的最大值在20-30N，,由此向北向南逐渐减少。,3.在,北半球的冬半年,，太阳辐射总量的最大值在赤道，由此向北，,随纬度升高获得的太阳辐射能迅速减少，北极为零。,4.,在冬、夏半年,，太阳辐射总量的差异随纬度增高而增大。,纬度越高，差异越显著。,5.,同一纬度上,，无论日总量、季总量、年总量都相同。,二、大气环流,大气环流是影响气候形成和变化的基本因素,在气候的形成中，辐射因素的影响变小。,大气环流性质不同 纬度、海拔高度相似的地区带来截然不同的气候,里斯本：3843N、海拔高度，95m，一月平均温度，10.8度,大连：3854N、海拔高度，97m，一月平均温度，-4.2度,三、下垫面,1.海陆分布对气候的影响,海陆热特性不同，使温度分布发生变化，形成不同的气候类型。,海陆上空的水汽含量和降水状况发生变化。,海上风速大于大陆。,2. 洋流对气候的影响,洋流,：大规模海水的水平运动。,洋流对气候的影响,：,对高、低纬度间的热量传输起着重要作用,大陆东、西岸气温与降水的差异,北半球，低纬度洋流呈反气旋型，东部为寒流，西部为暖流。,高纬度洋流呈气旋型，东部为暖流，西部为寒流。,空气与暖流接触时，有热量、水汽向上输送。,空气与寒流接触时，增加气层的稳定度。,3.地形对气候的影响,地形本身对气候的影响,盆地：气候趋于严寒酷热,高山：使气候趋于和缓,地形对邻近地区的影响,高大的山脉、高原 气流的分界线，阻滞北来的冷空气和南来的暖空气,秦岭：山南 汉中，一月平均气温2.0度,山北 西安，一月平均气温-1.3度,四、人类活动,1.植被,滥伐森林、盲目开荒,2.灌溉,灌溉：可使土壤湿润，改变土壤热特性。,3.海水污染,石油泄漏、排入大量工业废油,4.大气污染,温室效应：二氧化碳、甲烷、臭氧、氟氯烃等,第二节 气候带与气候型,一、气候带,气候带：环绕地球呈纬向,带状分布,的气候分类单位。,最基本的气候因素为太阳辐射,赤道气候带,热带气候带,副热带气候带,暖温带气候带,冷温带气候带,极地气候带,1.赤道气候带 ,终年高温多雨，气候湿热，终年皆夏,年平均温度：25-30；,最冷月平均温度：18以上；,年降水量：2000mm以上，有些地方可达10000mm以上；,降水多是对流性的雷阵雨，出现时间多在午后至子夜。,在赤道气候带内，终年皆可生长各种植物。,2.热带气候带 ,温度接近赤道气候带，气候年、日较差大于赤道气候带,最热月平均气温：30以上；,最冷月平均气温：20左右；,年降水量：1000-1500mm；,一年可划分为两个季节：多雨的热节（雨季）、少雨的冷季（旱季）,在热带气候带的自然植被为疏林草原。,植物生长发育具有明显的季节更替,3.副热带气候带 ,它处于副热带高压和信风控制之下，下沉作用强烈，温度高、降水少。,地面植被缺乏而多沙漠。,年、日气温日较差大，夏天最高气温可达50，,冬季最低气温可至0。,空气十分干燥；沙漠地区年降水量在100mm以下；,在沙漠气候条件下，植物生态变化大，储水组织和根系发达、,或改变形态减少蒸腾,或缩短生育期,4.暖温带气候带 ,夏季：副热带高压控制下，具有副热带气候的特点；,冬季：盛行西风控制下，气旋过境频繁，具有冷温带气候特点。,大陆西岸,最冷月平均气温：5-10以上；,最热月平均气温：20-28以上；,平均年较差约为 15左右,气温日较差：夏季12以上；冬季8以上,年降水量约为350-900mm,大陆东岸,冬季平均气温约为10，天气变化频繁。,夏季气温在25-30，盛夏可达32以上。,年降水量在600-1500mm之间，夏雨多于冬雨,5.冷温带气候带 ,大陆西部海岸：受向岸西风和暖洋流的影响，气候具有海洋性气候特点。,大陆东部海岸：冬季受干冷的离岸风影响，气候具有大陆性气候特点。,夏季七月平均温度可在25以上，月平均最高达26-32；,冬季平均温度多在0以下。,降水主要集中在夏季,干燥大陆型冷温带：350-500mm；,湿润大陆型冷温带：500-1000mm。,6.极地气候带 ,在北半球大陆上处于极圈以北的范围内；,在南半球45-50S以南的地区。,最热月平均温度在10以下,平均温度不足0为冻原气候,0-10可生长苔原植物，称为苔原气候。,极圈以内，夏日整日有光照（极昼），冬日却整日不见光（极夜）。,二、气候型,气候型：低于气候带的第二级气候分类单位，,根据气候特征所划分的类型,海洋性气候和大陆性气候,季风气候和地中海气候,高山气候和高原气候,草原气候和沙漠气候,1.海洋性气候和大陆性气候,海洋性气候,：岛屿或临近海洋的地区，由于受海洋特别是来自海洋上的,暖湿气流的影响，所形成的具有一定特征的气候。,冬无严寒、夏无酷暑、春温低于秋温，温度变化和缓。,气温的年、日较差较小，最热月在8月，最低月在2月。,降水丰富，季节分配比较均匀，云雾较多、日照较少。,大陆性气候,：分布于远离海洋的内陆地区，常受大陆气团控制，很少受到 海洋暖湿气团影响所形成的气候。,冬季寒冷、夏季炎热、春温高于秋温、温度变化剧烈,气温的年、日较差比较大，最热月在7月，最低月在1月,降水稀少，多集中于夏季，季节分配不均匀,干燥、相对湿度低、云雾较少、日照较多。,2.季风气候和地中海气候,季风气候,：受季风环流影响在大陆东部地区形成的夏季温暖湿润、冬季寒冷,干燥的气候类型。,夏季：有来自海洋的海洋气团，海洋性气候特点突出,冬季：有来自大陆的大陆气团，大陆性气候特点突出,夏季高温多雨，冬季寒冷干燥,东亚季风最强，我国东部的广大地区、朝鲜、日本,地中海气候,：指纬度30-40附近大陆西岸的夏季炎热干燥、冬季温和湿润的,气候类型。,夏季：副热带高压控制下，气流下沉、干旱少雨,冬季：副热带高压南移，西风带气旋活动频繁，降水丰富,3.高山气候和高原气候,山地气候,：因山地高度和地貌的影响而形成的特殊气候。,山地气温高于同纬度自由大气气温,在一定高度上，山地云雾和降水比平地多，降水随高度增加而增大,迎风坡降水多，背风坡干燥而炎热,高原气候,：因高原地形影响而形成的特殊气候。,由于陆地面积大，,夏季或白天，获得太阳辐射量比山地多，土温、气温比山地高,冬季或夜间，辐射面积大，有效辐射强，降温剧烈，温度变化,趋于极端,4.草原气候和沙漠气候,草原气候,：自然植被为草原的气候类型。,热带草原：夏热多雨，冬暖干燥，年降水量500-1000mm,温带草原：冬寒夏暖，年降水量200-450mm,沙漠气候,：空气干燥，蒸发极强，降水少，年降雨量少于100mm。,白天太阳辐射和夜间地面有效辐射都很强,气温日较差可达35-45度。,气温年较差，热带和副热带沙漠，18度以下；,温带沙漠为30度以上。,第三节 气候变迁,一、地质时代气候变迁二、历史时代气候变迁三、近代气候变迁,气候变化的原因,1.天文原因(太阳活动、地轴倾斜),2.地学原因(海陆变迁、大陆漂移、极冰的消长等),3.人类活动(下垫面情况、大气成份),4.火山爆发、厄尔尼诺现象,第四节 中国气候,一、中国气候特征 二、中国的节气和季节 ,一、中国气候特征,1.季风气候明显,（1）,风上的反应,冬季：受蒙古高压的影响，盛行以偏北为主。,夏季：受太平洋副热带高压的控制，盛行偏南为主。,（2）,温度上的反应,冬季：盛行干冷的季风，气候寒冷、干燥,夏季：盛行暖湿的季风，气候炎热、湿润,（3）,降水上的反应,夏季风为我国大陆上空水汽的主要输送者。,2.大陆性强,(1),大陆度,表示一个地区受大陆影响反映大陆气候程度的指标或特征值。,；,K,值变化范围：0-100,台湾、海南岛、川滇40；,华南地区、青藏高原50；,新疆、内蒙古、东北，70-80。,(2),大陆性对气温、降水上的反应,气温年较差大，春温高于秋温,雨量集中于夏季，对流性降水多，降水变率大,3.具有多种气候类型,东北地区：湿润、半湿润温带地区。,冬季严寒漫长，夏季短；低温寒害和干旱,华北地区：湿润、半湿润暖温带地区。,冬季寒冷、干燥，夏季炎热、多雨，常有暴雨；春旱、夏涝严重,华中、华南中部地区：湿润亚热带地区。,冬季冷湿、春雨多，初夏梅雨、盛夏高温伏旱、夏秋多台风,常发生旱涝灾害,华南热带湿润地区：,终年气候暖热、长夏无冬，降水丰沛而干湿季分明,内蒙古温带草原半干旱、干旱季风气候：,冬长而寒冷、夏短而温暖，降水少、降水变率大，春旱严重,西北温带和暖温带：,干旱少雨，昼夜温差大，冬夏温度变化激烈,青藏高原：,寒冷、干旱,二、中国的节气和季节,1.中国的二十四节气,二十四节气的划分是从地球公转轨道上所处的相对位置推算出来的。,地球公转一周需时为365.23天；,公转轨道为360；将地球公转一周划分为24份，每一份15。,立春、立夏、立秋、立冬,：表示农历四季的开始；,春分、夏至、秋分、冬至,：表示昼夜长短的更替；,雨水、谷雨、小雪、大雪,：反映降水；,小署、大暑、处暑、小寒、大寒,：反映温度；,白露、寒露、霜降,：既反映降水，又反映温度；,惊蛰、清明、小满、芒种,：反映物候。,2.中国的季节,（1）天文四季,春季：从春分到夏至,夏季：从夏至到秋分,秋季：从秋分到冬至,冬季：从冬至到春分,（2）气候四季,候平均温度为指标而划分的季节。,候平均温度低于10为冬季；,高于22为夏季；,介于10-22为春季或夏季。,第五节 农业气候资源,一、农业气候生产潜力二、农业气候区划三、农业气候资源开发利用,一、农业气候潜力分析,1.光合生产潜力,单位面积、单位时间内，由当地太阳辐射所决定的产量上限为光合生产潜力。,2.光温生产潜力,单位面积、单位时间内，由当地太阳辐射和温度所决定的产量上限。,3.气候生产潜力,单位面积单位时间内，由当地太阳辐射、温度和水分等气候因素所决定的产,量上限为气候生产潜力。,4.我国农业气候生产潜力的分布,二、农业气候区划,指在农业气候分析的基础上，,以对农业地理分布有决定意义的,农业气候指标为依据,，,遵循,农业气候相似原理,和,地域分布规律,，,将某一地区划分为若干个农业气候条件有明显差异的区域。,农业气候区划系统,一级区：农业气候大区 ,二级区：农业气候带 ,三级区：农业气候区 ,东部季风农业气候大区,北温带、中温带、南温带、北亚温带、中亚温带等10个气候带,西部干旱农业气候大区,干旱中温带、干旱南温带,青藏高原气候大区,高原寒带、高原亚寒带、高原温带,三、中国农业气候资源,中国农业气候资源,（1）光能资源丰富,（2）热量资源丰富,（3）东南季风区水份充沛，雨热同季,（4）西北干旱区干燥少雨,（5）地形复杂，气候多样，灾害频繁,第六节 农业小气候,农田小气候农业设施小气候,一、小气候的概念,小气候,：在小范围地区内，由于下垫面某些构造和特性的不同，,造成热量和水分收支差异，,在近地气层和土壤上层中出现的一种局地气候。,二、小气候形成的物理基础,1.小气候形成因素,辐射因素,局地平流或湍流因素,独立小气候,由小范围下垫面性质和构造不同而产生辐射收支差异形成的小气候，,称独立小气候。,非独立小气候,由于性质不同的临近地段移来的空气影响而形成的小气候，,称为非独立小气候。,2.活动面与活动层,活动面,：由于辐射作用直接吸热和放热，,从而影响其上下物质层热状况的表面，称为活动面。,活动层,：实际上，辐射能的吸收和放射、水分的蒸发和凝结等，不只是,发生在一个面上，而往往发生在一定厚度的物质层中，这个物,质层就称为活动层。,三、农田小气候,农田小气候：,农田小气候是以农作物为下垫面的小气候。,它是农田贴地气层和土层与农作物群体之间生物学和物理学,两种过程相互作用的结果。,农田小气候特征,(1)农田中光的分布,进入农田植被中的太阳辐射，受到植被中茎叶的多次反射、吸收和投射,作用而减弱，减弱的程度与作物群体结构、种类、发育期、栽培方式等,因子以及太阳高度有关。,R,S,: 植冠内任一叶层获得的辐射强度,R,0,: 植冠顶部的辐射强度,L： 叶面积指数,K: 消光系数(Extinction coefficient),（2）农田中温度的分布特征,农田中的温度状况，主要决定于农田的辐射、湍流交换及蒸散耗热状况等,作物生长初期,作物生长盛期,（3）农田中湿度的分布特征,农田中湿度的分布和变化，主要决定于农田蒸散和温度，以及湍流交换强度,作物生长初期：,作物生长盛期：,（4）农田中风的分布特征,农田株间风速的分布与作物高度、密度以及栽培技术措施有关。,（5）农田中,二氧化碳的分布特征,农田中二氧化碳的分布和变化，取决于大气中二氧化碳的浓度，,土壤与作物呼吸作用释放的二氧化碳量，以及作物光合作用对,二氧化碳的吸收量，与风速、农田湍流交换等气象条件等有关。,四、农业设施小气候,（1）温室内的辐射,温室内的光和辐射状况与覆盖物的光学性质有密切关系。,覆盖材料可影响不同波长光的透过率,温室的方位和结构影响透光率,（2）温室内的温度,温室内的温度主要决定于比面积大小、通风换气状况、覆盖材料的,辐射特性和蒸散耗热等因素，并随室外天气变化而变化。,（3）温室内的湿度,由于在温室中，温度较高，蒸散量较大，四周密闭，因此室内相对湿度,比较高。在夜间或阴天低温时，相对湿度更大，多处于饱和或接近饱和,状态。,（4）温室内的二氧化碳,温室内的二氧化碳来源：土壤有机物质分解、作物呼吸作用过程,温室内的二氧化碳消耗：作物的光合作用,夜间：二氧化碳的积累过程 ,日出后，随着光合作用的加强，浓度迅速下降 ,五、林地小气候,（1）林内的辐射,投射到林冠层上方的太阳辐射，10%被林冠反射,79%被林冠吸收,11%到达树林下层,（2）林内的温度,林冠对温度的作用是缓热或缓冷作用。,（3）林内的湿度,林内水汽主要来自于林地土壤蒸发和植物的蒸腾。,林内：水汽来源充足，白天温度比林外低，风速小，湍流作用弱等,林内相对湿度、绝对湿度比林外大。,（4）林内的风,林木对空气运动具有阻碍作用。,林内风速与离林缘距离的关系式：,（5）防护林带的小气候效应,防护林带的最大小气候效应是防风，使风速和湍流交换减弱，,林带防风效果决定于气流通过林带后动能的消耗程度，,动能的消耗程度与林带结构、风向与林带的交角、林带宽度等有关。,林带的防风效应,透风系数：当风垂直林带时，林带背风面林缘处，林带高度以下的,平均风速与旷野同一高度的平均风速之比。,疏透度：林带垂直面上透光空隙的面积与林带面积之比。,紧密结构：透风系数0.3以下；疏透度20%以下。,疏透结构：透风系数0.4-0.5；疏透度30-50%。,透风结构：透风系数0.6以上；疏透度60%以上。,林带的热力、水分效应,（a）林带对太阳辐射的影响,遮荫作用、反射作用,地面长波辐射,（b）林带对温度的影响,与林带的结构、天气类型、风速、林带内作物生长发育状况等因子有关。,晴朗的白天，靠近背风林缘处的温度稍高于空旷地。,夜间，靠近林缘处温度稍高。,（c）林带的水分状况的影响,由于林带有效地减弱了风速和湍流交换，林网内作物蒸腾和,土壤蒸发的水分逗留在近地层大气中的时间比较长。,近地面的绝对湿度、相对湿度通常比空旷地高一些。,思考题（第七章 气候与农业气候）,1什么叫气候带和气候型？2试比较大陆性气候与海洋性气候、季风气候与地中海气候？,3什么叫大陆度、季风气候？我国的气候有什么特点？,4在我国大部分地区，一年中的降水为什么主要集中在春、夏季？,5什么叫小气候、活动面、活动层、农田小气候？,