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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