第九章气候课件.ppt

1、 .q要求深刻理解和熟练掌握的重点内容：要求深刻理解和熟练掌握的重点内容：气候、气候系统的概念气候、气候系统的概念 气候形成的辐射、环流、下垫面、人类活动因素气候形成的辐射、环流、下垫面、人类活动因素 各种气候型的特征各种气候型的特征 中国气候特征（季风性显著、大陆性强烈）中国气候特征（季风性显著、大陆性强烈）q要求一般理解和掌握的内容：要求一般理解和掌握的内容：气候带气候带 中国气候的辐射、温度和降水分布特征中国气候的辐射、温度和降水分布特征 四季划分四季划分 中国气候区划中国气候区划q难点：难点：气候形成因素气候形成因素返回第九章.一、气候的概念一、气候的概念 传统的气候定义传统的气候定义

2、 一地多年某一时段内的大气统计状态。即某一地方地球大气的温度、降水、气压、风、湿度等气象要素在较长时期内的平均值或统计量，以及它们以年为周期的振动。这是从静态观点对气候特征进行描述，其研究点仅限于大气。要解释气候的形成，探讨气候变化的原因，进行气候观测，必须研究包括大气、海洋、冰雪、陆面及生物圈的整个系统，即气候系统。.二、气候系统二、气候系统 是指包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的，能决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理系统。太阳辐射是气候系统的能源。在太阳辐射下，气候系统各组成成分（子系统）间通过物质和能量交换，紧密地结合成一个复杂的、有机联系的气候系统。返回第九章.

3、一、气候形成的辐射因素一、气候形成的辐射因素 太阳辐射是气候系统的能量系统，是大气中一切物理过程和物理现象形成的基本动力，是气候形成的基本因素。不同地区的气候差异及各地不同季节的气候交替，主要是由于太阳辐射在地表分布不均及随时间变化的结果。.如果不考虑大气对太阳辐射的削弱，那么北半球地表获得的从理论上计算出来的全年、夏半年，冬半年太阳辐射总量在各纬度的变化如表91（P.233）。.（1）全年获得太阳辐射最多的是赤道，随纬度的增高，辐射逐渐减小，极地为极小值。能量分布不均，导致地表各纬度带的气温产生差异。地球上的热带、温带和寒带的气候分布，首先是由大气上界太阳辐射的分布不均所造成的。（3）冬半年

4、赤道获得太阳辐射量最多，随纬度的增高，获得的太阳辐射量迅速递减，极地为零。表现为高低纬度之间气温和气压的水平梯度在冬季最大。v北半球太阳辐射总量分布北半球太阳辐射总量分布（2）夏半年在2030N的纬带上获得太阳辐射总量最多，随纬度的增高和降低，其值均减小，最小值在极地。纬度高，日照时间长，故在北球各纬度之间太阳辐射总量差异不大，使高低纬度之间气温和气压的水平梯度在夏季最小。（4）夏半年与冬半年太阳辐射量的差值，随纬度的增高而增大。这表现在气温的年较差随纬度的增高而增大。各地太阳辐射的差异引起气温的差异，必然会影响气压、风及其他气候要素的分布，因而产生各地气候上的差异。太阳辐射差异决定了全球气候

5、分布的基本轮廓。.全球的年辐射差额分布全球的年辐射差额分布 等值线一般与纬线平行，随纬度增加其值减小。大陆上以热带湿润区域为最大值，海洋上最大值在阿拉伯海附近，海上比同纬度的大陆地区大。v 辐射差额分布辐射差额分布辐射差额分布不均匀，造成热量平衡的差异，从而导致温度分布不同。就全球而言，一年中最热地带不在赤道，而在回归线附近，温度向两极逐渐降低。海陆间温度有明显差异，冬季大陆比同纬度海洋冷，夏季则比同纬度海洋热。.因海陆分布、地形、海拔高度及云量等影响，带状分布不明显。川黔地区是低值区，海南岛地区是高值区，珠江流域、黄河地区和华北地区也较大，再向北的地区，随纬度增加而减小。我国辐射差额夏季最大

6、，冬季最小，春、秋介于二者之间。由辐射差额引起我国的温度分布具有以下特点：（1）温度年较差随纬度增加而加大。（2）夏季温度最高，冬季温度最低。（3）秦岭以北，春温高于秋温；秦岭以南，秋温高于春温。（4）夏季南北温差小，冬季南北温差大。（5）越向北，冬季越长，温度越低。我国年辐射差额分布我国年辐射差额分布.二、气候形成的环流因素二、气候形成的环流因素 地表辐射差额分布不均，引起高低纬度和海陆之间热量的差异，从而出现气压差，产生大气环流。大气环流是地球大气热量和水汽的转移者和输送者，它使得高低纬度和海陆之间的热量和水汽得到转移和交换。（1）大气环流的特性决定了进入某一地区的气团性质，从而决定着一定

7、气团作用下的天气和气候。（2）一般在低压经常控制的地区，云雨较多，获得的太阳辐射比同纬度其他地方少，温度较低；反之，在高压经常控制的地区，则相反。（3）大气环流维持了气候的相对稳定性。由于大气环流对热量和水汽的输送，使温度和降水的多年平均值在各地保持一定的稳定性。大气活动中心的存在，使地表温度和降水的分布维持一定的平衡态。（4）当大气环流形势趋向其长期平均的正常状态时，其作用下的各地的天气气候情况也是正常的；当大气环流形势在个别年份或个别时期异常时，便会发生该年份或该时期天气气候的反常，会出现旱和涝、严寒和酷热等。.三、气候形成的下垫面因素三、气候形成的下垫面因素气候形成的下垫面因素包括海陆分

8、布、海气相互作用和洋流、地形、植被、冰雪覆盖等，由于它们的热力特性不同，水分含量有多有少，对大气运动的动力作用存在差异，影响到大气环流状况，从而对气候产生不同的影响。（一）海陆分布对气候的影响（一）海陆分布对气候的影响 (1)海陆的热力差异，使温度的纬向带状分布发生变形，在同一气候带中可出现不同的气候型。(2)海陆的热力差异，使海洋和陆地在获得相同太阳辐射的前提下，表面温度变化产生差异。海洋上温度日、年较差比陆地小，极值出现时间推迟。(3)海陆的热力差异，使夏季大陆为热源，海洋为冷源；冬季相反。海陆的冷热源作用及随季节的转变影响大气活动中心的强弱和高低压系统的形成与发展。(4)海洋是大气中水汽

9、的供应者，距海远近不同，使空气湿度和降水量发生变化。在大陆上，距海越远，空气越干燥，降水量就逐渐减少。.（二）海气相互作用和洋流对气候的影响（二）海气相互作用和洋流对气候的影响 海气相互作用海气相互作用 海洋与大气之间通过一定的物理过程发生相互作用，组成一个复杂的耦合系统。海洋对大气的主要作用是供给大气热量和水汽，大气对海洋的作用主要是通过向下的动量输送，产生风动洋流和海水的上下翻涌运动，两者在环流的形成、分布和变化上共同影响着全球的气候。.不同纬度上的海气相互作用对 气候都有影响，以热带地区的海气相互作用表现最为强烈，对大气环流和气候的影响最大。这就是平常所说的瓦克（walker）环流和厄尔

10、尼诺/南方涛动（ENSO）。.正常情况下，太平洋赤道两侧盛行稳定强劲的偏东信风，它将温暖的表层海水，吹离南美沿岸，并向西流动，在赤道太平洋西部堆积，其海面可比东侧高3040厘米；同时，在南美沿岸相应出现了为补偿西去海水而形成的上升流（称为涌升区），它的温度比较低，最终在赤道太平洋地区形成了西暖东冷、对比明显的水温分布型。对大气来说，海水就象一台热机，西部海温高，被加热的大气上升，到达高空后转向东；东部海温低，空气被冷却下沉，到达海面后转向西（即东南信风），由此在赤道上空形成一个完整的纬向垂直环流圈，被气象学家称为“瓦克环流”。瓦克环流.当有某种原因引起了偏东气流减弱，使赤道中东太平洋（秘鲁和厄

11、瓜多尔附近）深层冷水涌升大大减弱，甚至由于在赤道附近出现西风气流，使原堆积在西部的暖海水向东回流，吹拂着水温较高的赤道逆流海水沿秘鲁寒流来的方向逆洋流南下，把秘鲁寒流变性为暖流。这股悄然而至不固定的暖流被称为厄尔尼诺暖流。这样原来的海温分布格局受到破坏，太平洋西侧海温下降，赤道中东太平洋海温上升。当增温幅度高于0.5并持续几个月至半年时，便形成了厄尔尼诺现象。.（Southen Oscillation）在通常的年份里，热带西太平洋到印度洋的水面上空气压较低，而赤道附近东南太平洋的水面上空气压却较高；但是在有的年份里，热带西太平洋到印度洋的洋面上空气压较高，而赤道附近东南太平洋的洋面上空气压却较

12、低。这种变化的形式犹如跷跷板那样的运动，气象学家把这种现象称之为“南方涛动”。.厄尔尼诺/南方涛动（ENSO）南方涛动现象中的气压场变化和厄尔尼诺的海水温度场的变化，有密切的内在关系。在厄尔尼诺年份里，东太平洋通常的高气压将会降低，西太平洋上的低气压会升高；而在正常年份里，情况与此相反。从80年代开始，将二者合称为厄尔尼 诺/南方涛动，即“恩索”（ENSO）。通常厄尔尼诺与正常年是交替出现的，因此，“恩索”又被称为“恩索循环”。.洋流 洋流：大规模的海水在水平方向上的运动。海水从低纬度流向高纬度，其温度比所经过的海域高，称为暖流；反之，称为寒流。受暖流影响的地区，气候温暖潮湿；受寒流影响的地区

13、，则寒凉干燥。.影响我国近海的洋流 黑潮 由北赤道发源，经菲律宾，紧贴中国台湾东部进入东海，然后经琉球群岛，沿日本列岛的南部流去，于东经142、北纬35附近海域结束行程。黑潮是世界海洋中第二大暖流。因海水看似蓝若靛青，所以被称为黑潮。黑潮的本色清白如常。由于海的深沉，水分子对折光的散射以及藻类等水生物的作用等，使其外观上好似披上黛色的衣裳。亲潮 来自白令海的寒流。.黑潮和亲潮的影响黑潮 来自低纬度。夏半年受其影响，使我国东南沿海受暖流的影响，气候湿润，有丰沛的降水。日本气候温暖湿润，就是受惠于黑潮环绕。亲潮 来自高纬度。夏季仅影响我国北方沿海地区，起着调节温度的作用，使该地区夏季凉爽。冬季，西

14、北季风使“黑潮”远离我国海岸，导致我国冬季气候较同纬度其他地区偏冷。.（三）地形对气候的影响（三）地形对气候的影响 地形对气候的影响主要表现在两个方面：地形本身所形成的独特的气候；地形对邻近地区气候的影响。地形通过其形态、性质、尺度对太阳辐射，进而对温度、湿度、降水、风等产生作用，使气候在水平方向和垂直方向发生变化。v 高大的纬向山脉在水平方向上是气候的分界线。因山脉阻挡，北方高纬的冷空气不易南下，低纬的暖湿气流难以北上。新疆中部的天山山脉平均海拔3000m以上，是南疆暖温带与北疆中温带的分界线；秦岭山脉是暖温带与北亚热带的分界线。v山脉在垂直方向上呈现垂直气候带。低纬度的一些高大山脉从山麓到

15、山顶依次出现热带、温带和寒带气候及相对应的植被和土壤。v高原的热力作用和动力作用，如同海陆分布和洋流对气候的影响一样重要。我国的青藏高原，面积200万km2，大部面积在海拔5000m以上，它的存在对我国乃至世界的气候有巨大影响。高原热力作用：冬季高原地面气温比同高度的自由大气偏低，成为冷源；夏季则偏高，成为热源，对东亚大气环流影响显著。动力作用：青藏高原的特殊地形，对冬季寒潮南下和夏季西南暖湿气流北上有屏障作用，同时对西风气流产生分支作用。.地形对气候的影响还有局地地形的狭管效应、山谷风等。地形还影响局地范围内的降水分布。.（四）冰雪覆盖对气候的影响（四）冰雪覆盖对气候的影响 冰雪覆盖多指海冰

16、、陆地冰原以及季节性积雪等。q 冰雪覆盖有致冷作用。冰雪表面对太阳辐射的透射率很小，反射率极大，地面对太阳辐射吸收少，有效辐射比同温度的其他下垫面大。冰雪面导热率小，与大气间热交换微弱，在冰雪面常出现逆温，而且冰雪融化消耗热量，地面供给大气热量减少，使气温减低。q在冰雪表面，水汽蒸发难，空气向冰雪表面输送热量和水汽，水汽凝华在冰面，使空气变干，故冰雪表面形成的气团干而冷。q 由于冰雪的致冷作用，导致地面气压升高，地面冷高压强大、持续，高空形成冷涡。冰雪覆盖面积变化，则气压场发生相应的变化，环流改变，从而导致气温异常、降水异常。.人类活动对气候的影响主要体现在三个方面：（1）改变了下垫面的性质

17、如植树造林、种植草皮、开荒毁林、城市化发展等。（2）改变了大气成分 如化石燃料燃烧后释放CO2、战争引起气溶胶浓度增加、汽车排放出尾气。（3）人工释放热量 如制冷采暖设备的大量使用等。返回第九章四、人类活动对气候的影响四、人类活动对气候的影响.人类活动对气候的具体影响人类活动对气候的具体影响（一）改变某些大气成分（一）改变某些大气成分 由于工农业生产的发展，大量污染气体排入大气中，从而改变了大气成分，引起气候变化。这些气体主要有：CO2、甲烷（CH4）、N2O（一氧化二氮）、氟氯烃化合物（CFC5，主要为氟利昂11和12，即CFC11和 CFC12）、四氯化碳（CCl4）及以CO等，后两者在大

18、气中生命期短，但对环境污染有重大影响。温室气体之间可以互相影响，例如，20世纪70年代末期以来，人们发现大气中O3量逐年下降，这主要原因是由于氟氯烃化合物、一氧化二氮和沼气排入大气造成的。CO2量增加产生温室效应，经粗略估计认为，CO2增暖效果占50%，其他温室气体的温室效应也占50%。此外，还有一些排入大气的气体，严重污染环境，但对气候变化影响不大。这主要是硫化物造成酸雨，下降后使土壤酸化，破坏生态。.在近5000年来，人类为了农耕、畜牧和其他生产活动，大量焚烧草原和砍伐森林，至今破坏的森林面积估计已达到地球陆地面积的20%30%，尤其是热带森林和温带植被的破坏，这是人类活动影响气候变化的第

19、二个重要因素。在CO2平衡中，森林可以吸收排入大气中CO2量的10%20%，吸收后变成固体物质贮于自然，森林可延缓大气中CO2增加，由于人类对森林的破坏，不但破坏了森林对大气中CO2的调节作用，而且森林燃烧和腐烂，把本身的CO2排入大气，森林除了影响大气中CO2含量从而影响气候外，还可以改变局地气候，形成森林小气候。（二）森林和草原面积减少，改变下垫面性质（二）森林和草原面积减少，改变下垫面性质.（三）大型水体的人为改变（三）大型水体的人为改变 大型水库的建设，南水北调和河道改道工程，以及人为填湖造田、填海造陆，干旱地区的人造绿洲工程，都可能引起大范围或局地的气候变化。如大型水库对调节气候有明

20、显作用，称为“湖泊效应”。如夏季比以前凉爽，冬季比以前暖和，气温年较差变小，初霜推迟，冬霜提前，无霜期延长等。.（四）人为热的大量释放（四）人为热的大量释放 随着工业、交通运输业的发展，世界能量的消耗迅速增长，人为放热像火炉一样直接增暖大气，使世界平均气温升高。.（五）城市化进程，形成气候热岛效应（五）城市化进程，形成气候热岛效应 随着城市增多，面积扩大，高楼的建立，使得市区气候与郊区气候有显著差异。城市气候特点是：空气污染、温室气体排放量大、日照强；热岛效应（市区气温比郊区气温高0.51.0，形成一个较暖的岛屿）明显；风速小，有城市风（白昼，郊区地面空气吹向市区）出现，雾日多，降水量比郊区多

21、5%10%。.一、气候带一、气候带位于10S10N之间的赤道无风带。位 于 1 0 23.5N（S）之间。位 于 2 3.5 33N（S）之间。位 于 3 3 45N（S）之间。位于4566.5N（S）之间的盛行西风带。位于北半球欧亚大陆和北美大陆的北极圈以北地带，以最热月10等值线为其南界；南半球北界在4550S之间。是根据气候要素或气候因子带状性的分布特征而划分的纬向地带，它是最大的气候区域单位，它大致与纬线平行，环绕地球呈带状分布。.二、气候型二、气候型 是根据气候特征所划分的类型。同一气候型中有比较一致的气候要素特征，如按下垫面性质可划分出大陆性气候、海洋性气候、季风性气候、地中海性气

22、候、草原气候、荒漠气候、高原气候等。大陆性气候大陆性气候 夏季炎热，冬季寒冷，春温高于秋温。1月最冷，7月最热，年、日气温较差大。日照丰富，相对湿度小，云雾少。降水集中夏季，变率大。海洋性气候海洋性气候 夏季凉爽，冬季温和，秋温高于春温。最冷2月，最热8月，年、日气温较差小，相对湿度大，云雾多，日照少，太阳辐射弱。降水丰富，季节分配均匀，变率小。大陆性气候和海洋性气候大陆性气候和海洋性气候.季风气候和地中海气候季风气候和地中海气候 季风气候季风气候 风向具有明显的季节变化，夏季高温多雨，富有海洋性，冬季寒冷干燥，具有大陆性。地中海气候地中海气候 夏季高温干燥，冬季温暖多雨。.两者在性质上均具有

23、大陆性，并比一般大陆性强，其中沙漠气候是大陆性的极端化。二者的共同点是：降水少且集中夏季，干燥度大，蒸发量远远超过降水量；日照充足，太阳辐射强，温度日、年变化都大。草原气候和沙漠气候草原气候和沙漠气候草原气候草原气候 可分为热带草原和温带草原。前者夏热多雨，冬暖干燥，年降水量为5001000mm；后者冬寒夏暖，年降水量200450mm，冬季有积雪覆盖层。沙漠气候沙漠气候 空气干燥，蒸发极盛，降水稀少，年雨量50和年（或月）平均气温日较差和年（或月）平均气温日较差10两个指标来划分中国气候的大陆性。两个指标来划分中国气候的大陆性。中国仅华南沿海属于海洋型气候（四川盆地因盆地地形而冬暖，大陆度也小

24、）；东北北部、内蒙古、晋陕北部、甘新以及青藏高原大部分属大陆性气候区；其他地区则属大陆性过渡气候区或海洋性过渡气候区。.（1）气温的年、日变化大。（2）冬季寒冷，南北温差悬殊；夏季炎热，全国气温普遍较高。（3）最冷月多出现在1月份，最热月多出现在7月。（4）南北温差冬季大于夏季。（5）春温高于秋温。大陆性在气温上的反映大陆性在气温上的反映我国气候重要特征之一是冬酷冷夏炎热，气温年较差特大。绝大部分地区最冷月出现在1月，最热月出现在7月，反映了大陆性气候特征。我国最冷月平均气温远低于同纬度的平均值；夏季是世界同纬度上除沙漠干旱地区以外最热的国家。中国气候大陆性的主要表现中国气候大陆性的主要表现

25、如冬季最北的大兴安岭北部平均极端最低气温低于-45，最南的海南岛在10以上，南北相差5060。夏季的广州和哈尔滨，最热月均温分别为28.4和22.7，仅相差5.7。.大陆性气候在降水的特点有三点：v一是雨量集中夏季。v二是多对流性热雷雨。v三是降水变率大。v中国降水状况主要决定于夏季风的进退，故降水集中夏季。由于气候的大陆性强，集中的程度更大些。大陆性在降水上的反映大陆性在降水上的反映.v 在大陆上，日间地面和近地层空气猛烈增热，引起空气垂直层结对流性不稳定，从而产生热雷雨。大陆上热雷雨多发生在夏季日间午后或近黄昏的时候。气候愈具大陆性，午后增热愈强烈，空气垂直层结对流不稳定，只要空气中具有足

26、够的水分，就易出现对流性热雷雨。.v 我国各地年降水相对变率的大小，可以充分反映出它的气候大陆性程度。华南是我国年降水相对变率最小的地区，一般在15%左右，长江流域一般也在15%左右，长江以北增大到20%，江淮、黄淮和河北增大到25%，河西走廊和新疆增大到60%以上，甚至达到70%以上。.二、中国气候的辐射、温度和降水分布特征（自学）二、中国气候的辐射、温度和降水分布特征（自学）（一）中国总辐射的分布特征（一）中国总辐射的分布特征（1）总辐射的年总量多在37681038374103kJ/（m2a）之间；（2）因受季风和地形的影响，总辐射等值线并不呈东西 向 带 状 分 布，东 部 平 原 地

27、区 在 3 7 6 8 1 035442103kJ/（cm2a）之间，西部干旱地区在6280103kJ/（cm2a）以上；（3）青藏高原为中国总辐射量最多的地区，达6698.91039211103kJ/（cm2a），是中国太阳辐射能源资源最丰富的地区；（4）川黔一带多阴雨，年总辐射量不足3349103kJ/（cm2a），是中国太阳辐射能量最少的地区；（5）东 北 和 华 南 年 总 辐 射 量 差 别 不 大，为5024103kJ/（cm2a）左右。.（二）温度分布特征（二）温度分布特征（1）温度年较差大 中国各地最热月几乎都在7月，最冷月在1月。温度年较差北方大于南方，西部大于东部。（2）春

28、秋温升降北方快于南方，内陆快于沿海。（3）气温日较差愈向北方和内陆愈大。（4）隆冬1月有两个高温区和低温区，前者在海南岛南部（20）和台湾省南端（16以上）；后者在新疆的富蕴地区（-20）和黑龙江漠河地区（-30）；盛夏7月高温区有两个：一个在淮河以南及川东，平均达30左右；另一个位于吐鲁番盆地，月平均高达32.7。盛夏低温区（7月壤土粘土）。在适宜的土壤湿度下，湿度大的土壤导温性能好。导温系数大的土壤日间地面温度不会升得太高，夜间地面降温不致太低。这样的土壤，霜冻危害就轻些。.三、农业小气候三、农业小气候 农业小气候是指农业生物生活环境（如农田、果园、温室等）和农业生产活动环境（如晒场、喷药

29、、农产品贮运环境等）内的气候。根据农业生物和农业环境的不同，可以把农业小气候分为：农田小气候、果园小气候、保护地小气候、温室小气候、畜舍小气候、地形小气候、农业水域小气候等。.太阳辐射到达农田植被上表面时，一部分被植物叶面反射，一部分被叶面吸收，一部分穿过植株空隙或透过叶面深入到下面各层直至地面。对于不同作物，或者同一作物不同的生育期，其对太阳辐射的反射、吸收和透射能力不同。植物对太阳光的透射能力与反射能力相当，即植物反射强的太阳光谱部分，其透射能力也强。绿色叶片对太阳光谱有两个明显的吸收带，一个在生理辐射部分，可吸收85%的入射辐射；另一个在长波辐射部分。植物通过叶片吸收生理辐射，进行光合作

30、用，积累干物质。（一）农田小气候的特征（一）农田小气候的特征v 农田中的太阳辐射和光能分布 植物对太阳辐射的反射、透射和吸收.太阳光能在植被中的分布 农田中总辐射强度、直接辐射强度和散射强度的垂直分布，趋势是相似的，都从植株顶部向下递减，并都是在开始时递减较慢，在中间层迅速削弱，再往下递减速度又缓慢下来。因此，过分密植的农田不利于下层透光，培植适当的株型，对有效利用太阳能很重要。.农田中光能分布的简单模式 对于上下均匀，被覆相当稠密的农田，太阳辐射的削弱过程大致符合下面的关系式：Sy=Se-F（y）（18-2）式中：Sy 植物下任一高度上的辐射强度 S 入射辐射的强度 植物消光系数 F（y）由

31、植被上表面向下累积的叶面积指数（每单位面积向下的总叶面积），它是距植株顶部高度y的函数.v 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。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。.作物的生长盛期，茎高叶茂，株间和株顶以上的空气交换大为降低。温度垂直分布：午间最高温度和夜间最低温度出现在作物层中的茎叶最密集的部位（外活动面）。作物发育后期，茎叶枯黄脱落，太阳投入株间的光和辐射增多。农田的温度分布，与生育初期相近，最高和最低温度，出现在地面附近。v 农田中温度的分布.

32、水田的温度分布，紧贴水面的一薄层，白天蒸发耗热多，夜间冷却慢，所以与旱地情况相反，白昼为辐射型，夜间为日射型的温度分布。.v 农田中的湿度分布 农田中的湿度分布和变化，决定于温度、农田蒸发、乱流水汽交换强度的变化。白昼空气乱流使水汽蒸发向上输送，夜间使水汽流向作物层，并凝结为露或霜。农田中的绝对湿度分布 作物生长初期，作物蒸腾面不大，作物的蒸腾量不是农田蒸散量的重要部分，农田绝对湿度分布和裸地一样，白昼随高度降低，夜间相反。作物生育盛期，茎叶密集的区域是主要的蒸腾面。午间靠近茎叶密集的区域绝对湿度较大，清晨、傍晚或夜间，茎叶密集的区域有大量露或霜形成，绝对湿度比较小。作物生长后期，农田的绝对湿

33、度分布又和裸地几乎一样，即白昼随高度降低，夜间相反。.作物生长初期，相对湿度的分布与裸地相同，不论昼夜相对湿度都是随高度而降低。农田中相对湿度的分布决定于温度和绝对湿度的分布。作物生长盛期，白天相对湿度在茎叶密集区域附近最高，地表附近次之；夜间气温都较低，株间相对湿度在所有高度上都比较接近。作物生长末期，白天相对湿度和生育中期相近，夜间地表温度较低，最大相对湿度又出现在地表附近。.（二）农业措施的小气候效应（二）农业措施的小气候效应 耕作措施的小气候效应耕作措施的小气候效应 辐射效应：耕翻后土壤表层变得粗糙，土壤反射率降低，土表吸收太阳辐射增大，土表有效辐射增加，耕翻地净辐射与未耕翻地净辐射无

34、显著差别。温度效应：耕翻土壤疏松，孔隙度增大，土壤热容量和导热率减小。白昼和夏季，热量积集表层，在耕翻层，温度比未耕地的高，具增温效应，下层温度较低，具降温效应。夜间或冷季，深层向土表输送的热量较小，耕层的温度比未耕地的偏低，具降温效应，下层则较高，具增温效应。.保墒效应：耕翻切断了土壤毛细管，水分向上输送减小，表层有增温降湿，下层有降温增湿的效应。保墒措施 在干旱或半干旱地区，为了尽量把当时降水保蓄下来，采取适当的耕耙措施，如在作物行间中耕以及休闲地伏耕，都可起到保存底墒的作用。.种植措施的小气候效应种植措施的小气候效应 种植行向 夏半年，日出与日没时的太阳方位角，随纬度增高而愈偏北，日照时

35、间也愈长。冬半年，日出与日没时的太阳方位角，随纬度增高而愈偏南，日照时间也愈短。在田间，作物种植行向不同，会引起株间日照时间和辐照度的差异。在夏半年，沿东西行向株间的照射时间比沿南北行向株间的照射时间长，并且东西行向株间的透光率除中午前后一段时间由于行与行之间遮蔽作用比南北行向株间的透光率低以外，其余时间株间各层的透光率均比南北行向要高。夏半年东西行向的株间气温和土温要比南北行向的高，直射光照度、散射光照度和总光照度，也是东西向比南北向多。冬半年情况正好相反。种植行向的太阳辐射及其热效应，高纬地区要比低纬地区显著得多。我国长江流域以北地区作物种植行向的气象效应极为明显，对热量需求突出的作物，应

36、考虑种植的行向，如秋播作物采取南北行向、春播作物采取东西行向均能获得较好的透光条件。种植行向与株间的通风条件有关 为了给作物创造良好的通风、透光条件，在行向选择上要注意兼顾使行向能和作物生育关键时期的盛行风向相接近，在光照和热量条件不缺乏的南方地区，考虑种植行向应和当地盛行风向一致，以改善株间通风条件。.作物种植密度不同，对株间通风透光情况有不同影响，导致农田热量平衡各分量也不同，从而产生显著的气象效应。密度对农田光照和风的影响 作物在生育初期，株间相互影响不大，随着植株的长大，不同密度使株间郁闭程度出现明显的差别，并且密度加大会使植株提早封行。密度增加，株间郁闭程度增加，光照度减小。植株密度

37、愈大，风速愈小。密度对农田温度的影响 白天明显，较密的农田使温度降低，从而平均温度下降，日较差减小；密度对土壤和空气湿度的影响 表现为随密度增加，农田耗水分量增多，使农田土壤湿度降低，空气湿度上升。种植密度.间作及套作 间套作对农田光照的影响 间作比单作增大了全田的密度和叶面积，变平面用光为立体用光，增加了光合面积，当太阳高度角超过45度时，侧边受光面积增大，将强光度变为中等光，提高单位面积的光能利用率。套作既有延长光合作用的效果，又有增加光合面积、改善通风透光的作用。交替地合理利用光能，是套作的特点。它是解决季节不足，提高光能利用率的一个重要途径。.间作套种对农田光照条件的改善，除变平面用光

38、为立体用光，变强光为中等光外，作物层透过总辐射较多，无论日总量，或者是不同时间的辐照度的日变化，都是套种的好。间作套种对农田通风条件的影响 合理的间套种，增加了边行效应。一方面加强了株间和田间的乱流，改善了通风条件，保证了二氧化碳供应，有利于提高光合效率。另一方面，当有大风时，由于边行高秆作物对风速的削弱，对处于苗期的作物具有挡风作用。间套作对农田温湿度的影响 当高秆作物对矮秆作物产生显著遮荫作用时，套种的矮秆作物带及行中的地温及气温要比单作低，湿度要比单作地高。.灌溉措施的小气候效应灌溉措施的小气候效应 因灌溉而引起土壤浅层（040cm）和贴地气层（020cm）的水热状况与未灌溉地不同的现象

39、称为灌溉小气候效应。灌溉影响农田的辐射和热量平衡 农田灌溉后，土壤湿润，颜色变暗，反射率减小，地面温度下降，空气湿度增加，因而有效辐射减小，辐射平衡增加。灌溉地蒸发耗热比未灌溉地多，土壤热交换比未灌溉地小，故其收入的热量几乎全部用于蒸发上。灌溉地农田温度状况 灌溉改变了土壤热特性，使其明显增大，因而影响农田的温度状况。灌溉地因热容量和导热率都较大，白天增温和夜间降温都趋平缓，土温日较差减小。灌溉地农田水分状况 灌溉地不仅改善了土壤水分状况，使土壤湿度增大，而且对贴地气层中的水分状况也产生较大的影响。在灌溉地上，由于蒸发加强和白天气温降低，使空气绝对湿度和相对湿度都增大。.灌溉的小气候效应，与灌

40、溉面积、天气条件等有关。一般来说，灌溉面积越大，土壤颜色越深，土质越松，天气越干燥，其小气候效应越大；离地面越深或越高，离灌溉时间越长，灌溉的小气候效应越小。v 灌溉的小气候效应，在农业生产上重要意义灌溉的小气候效应，在农业生产上重要意义 在寒冷季节（晚秋、冬季和早春），灌溉可以提高最低温度，防御作物低温冷害和冻害。早春和晚秋稻田里白天灌溉浅水或放水，晚上灌深水，可提高水稻田水温和气温，利于水稻育秧和防御秋季低温。在盛夏高温干旱季节，灌溉可以降低土温和水温，提高空气湿度，利于作物生育。此时，在水稻田中白天灌深水，则有利于水稻生长。返回第九章.设施农业（可控农业）设施农业（可控农业）“设施农业”

41、是外来语词汇，就是利用农业工程手段，通过现代设施实现的部分人工控制环境的种植业和养殖业。近年来，发达国家“设施农业”已向“工厂化农业”过渡。如荷兰的计算机自控连栋大型温室。以色列的半自动连栋塑料大棚以及法国、日本等国家的封闭式循环流水鱼类养殖车间。我国“设施农业”的特点则在于适合中国国情的简易日光节能温室的发明和大面积的迅速推广。.农业设施的作用农业设施的作用 关键作用就是能解决农业生产若干必须的气候条件，包括光、温、水、热、气等在匹配上的不理想，即改变地面和周边环境的辐射特性，改变土壤、空气的热学性质，或改变气体的扩散系数，从而使局部环境的辐射、乱流、温度、水分、CO2等发生显著变化，形成有

42、利于保护对象的小气候。改善农业环境小气候常用的设施改善农业环境小气候常用的设施 地面覆盖（如地膜、增温剂等）、空间隔离（用塑料薄膜、玻璃建造温室等），屏障（如风障、防风网等）和器械控调（如暖气、鼓风机等）四种。.一、设施环境下的农业气象条件一、设施环境下的农业气象条件（一）温室小气候（一）温室小气候 在温室，覆盖内部的辐射、温度、湿度等小气候要素的时空分布状况，称温室小气候。温室有三个活动面，即温室外覆盖表面、室内作物面和地表面。在这三个活动面作用下，温室内的辐射交换、热量交换和气体交换非常复杂，使室内外小气候完全不同。在温室内装上环境调节设施后，使室内小气候更大程度上受人工控制。温室按顶形，

43、可分为单斜面、双层面、不等边屋面、拱圆屋面等；按构造分单栋和连栋温室等，因而各种形状的温室其小气候也略有不同。.q 温室内的辐射状况 室内的辐射强度一般只有室外的50%80%，冬季往往成为作物生长的限制因子之一。温室内直接太阳辐射的空间分布极不均匀，容易引起作物生育不整齐。温室内日照时间受温室覆盖材料、覆盖时间以及人工光源的调节。室内光谱成分随覆盖材料不同有很大变化，尤其是紫外线和红外线区域更为显著。影响光环境的主要因素是太阳辐射量、温室结构、覆盖材料的光学特性和作物的群体结构。.q 温室内的温度状况 在不加温的密闭的温室内，白天室内气温比室外高2以上，夜间一般比室外高14，有时反而比室外低，

44、因此昼夜温差相差大。室内的最低温度与天气条件有密切关系（见表21-1，P.388）。温室内温度的铅直分布和水平分布都不均匀 室内各部位之间的温差最大可达5-8，密闭温室内部，在上风侧常比下风侧温度高。室内白天地表温度低于气温，温室中部地表温度比周围略高。在冷季，室内覆盖地膜，或在温室四周设防寒沟，都能提高室内土温和气温。.在冬季有微风的晴夜，有时温室内气温比室外还低。在微风下，室外贴地层可以通过空气的铅直乱流和平流，由上层或其他地方补给热量。而温室内不仅不能得到这种热量补给，反而由于温室强烈的辐射冷却，气温更低。因而出现温室内比温室外温度更低的现象。如果在温室上面采用保温覆盖，就能减小温室散热

45、，从而能提高夜间温度和日最低温度，不同保温覆盖物的保温效果差异达210。采用加温或降温等，是维持温室适温，避免高、低温危害的重要手段。.q 温室内的湿度和蒸发状况 温室内的水汽，决定于室内土表蒸发、植物蒸腾和换气率以及外界空气的湿度状况，室内蒸散量大约在23mm/d左右。但随作物生育状况和土壤水分状况有很大差异，蒸发量与日射强度成正相关。温室内的相对湿度有明显日变化，夜间往往高达100%，晴天日较差大，阴天较小。地面湿润时日较差较大，干燥时较小。当室内地面净辐射量增加，换气减少时，室内湿度会显著高于室外。温室内持续高湿，会抑制作物蒸腾，使水汽凝结导致作物病害。.q 温室内的风状况 温室内风速几

46、乎为零，因此为了防止室内白天高温，夜间高湿，补充二氧化碳和氧气，排除有害气体，通风起着重要作用。气流速度对作物体温、净光合速度和蒸腾有显著影响。室内气流一般以0.40.5m/s为宜，通风方式有自然通风和强制通风。自然通风依靠天窗和侧窗，其原动力是室内外温差形成的浮力及外界的风压。当外界风速在2m/s以上时，风压是主要原动力；风速在1m/s以下时，室内外温差成了重要原动力。.q 温室内的CO2状况 温室内的CO2浓度，决定于作物生育状况，室内辐照度、CO2供应和通风等因素。白天，室内CO2浓度主要受作物光合作用量和通风量支配。夜间，则由通风量和作物呼吸量制约。室内CO2浓度有明显日变化。密闭温室

47、内浓度在日落后逐渐升高，清晨时最高，约达5001000L/L，日出后因作物光合作用使CO2浓度迅速下降，经12h可降到100L/L以下，接近作物CO2补偿点。温室通风后，可维持在300L/L的水平上。土壤有机质少或用砂培和水培作物时，密室内CO2浓度显著减少，温室内施用CO2现已成为温室栽培的增产措施之一。.（二）覆盖地小气候（二）覆盖地小气候 用某种物质覆盖农田地表面后，由于改变了地表上的辐射和热量平衡，从而使土壤上层和贴地空气层小气候发生变化，形成特有的小气候环境，称覆盖地小气候。地面覆盖物有不透明和透明两大类。不透明的地面覆盖有瓦片、草帽、泥瓦盆、蒲包、草席等。一般晴朗昼间，揭开覆盖物，

48、将它放在迎风处，给蔬菜苗挡风，接受阳光；在夜间覆盖幼苗，隔断冷气，保温防寒，保护幼苗。透明的地面覆盖物有纸罩、玻璃窗、塑料薄膜等。白昼，薄膜覆盖可以保证太阳辐射的进入，而隔绝或削弱地面和空气间的乱流交换和水分交换，大大减少蒸发耗热和水分消耗；夜间，覆盖能有效地阻截地面辐射，使被保护地段的温度降低不致太大。从而起到防寒保温作用，对提高土壤温度更为明显。.v 辐射和光照状况 地面喷白、铺砂、覆盖秸草、银灰色或白色地膜等都可提高农田下垫面的反射率，减少净辐射。如由高岭土、石膏、白垩等制成的降温剂，加水稀释喷于地表或叶面使其变白后，地表对太阳辐射的反射提高35%，反射辐射增加可改善作物层中下部的辐照条

49、件有利于增加作物层中下部叶片光合速度，改善果实着色，提高品质。反之，深色的有机肥料、草木灰等覆盖，可减小反射率，增加地面对太阳辐射的吸收而提高土壤温度。.v 温度状况 各种覆盖物的透性不同，其保温效果也不一样。尼龙或油纸覆盖 据试验，尼龙布、玻璃和油纸等覆盖物的光线透过率，透明尼龙的透光率最好，达80%左右，而油纸最差，为50%左右。无论是覆盖尼龙或是油纸，白天和夜间2cm深处地温均比裸地高，尼龙或油纸覆盖下的温度日变化比裸地大，因此覆盖育苗时，要注意昼间温度过高，适时进行揭盖，防止高温为害。.塑料薄膜（即尼龙布）覆盖 是近代农业新技术之一，尤其是蔬菜育苗及早熟栽培，解决周年供应，扩大栽培面积

50、，提高产量等方面都有很大作用。我国主要城市郊区蔬菜的早熟栽培已普遍应用，它与玻璃比较，具有很多优点，如透光率大、能透过紫外线、伸张性强、富于弹性、打击不破碎、轻便等。喷增温保墒膜剂 深色的增温保墒膜剂喷于地面后，可形成一层厚约0.050.2mm的薄膜。尽管用剂后反射率略有增加，有效辐射也因地温增高而增加，地面净辐射有所减少。但由于膜剂封闭了土壤毛细管出口，可抑制60%80%的大田蒸发，大大减少潜能消耗，因而使地面有效热量传给下层土壤和贴地层空气，从而起到保墒增温作用。.v 水分状况 各种覆盖都能不同程度地抑制土壤蒸发，有助于保持土壤水分和降低空气湿度。如砂田比一般农田水分渗透率高几倍，地面蒸发