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第5章 大气(2)

【日照】指太阳照射时间的长短,常以可照时数和日照时数来表征。可照时数是指,太阳中心从出现在一地的东方地平线到进入西方地平线,其直射光线在无地物、云、雾等任何遮蔽的条件下,照射到地面所经历的时间。太阳在一地实际照射地面的时数,则称为日照时数,也叫实照时数。地球上不同地区的日照多少,主要受纬度、季节、天气、地形等条件影响。地处西藏高原的拉萨市,年日照时数为3005小时左右,有“日光城”之称;同纬度的宁波,年日照时数约为2087小时,重庆则仅为1188小时。为了描述一个地区的日照特征,常常使用日照百分率来说明。

日照百分率可以表明一个地区的日照条件,如果日照百分率小,则表明光照不足,对农业生产不利,容易产生病虫害等。

【气温】用来表示大气冷热程度的物理量。它是描述大气状态的重要参数之一。平时我们所说的气温是指距离地面1.5米高度处的空气温度,因为这一高度既基本脱离了地面温度振幅大、变化剧烈的影响,又是人类生产活动的一般范围。为了防止测温仪器受到太阳直接辐射和外界风沙、降水的影响,保证测得空气的真实温度,通常把仪器安置在特制的四面通风的百叶箱里。测定气温经常使用到的温标主要有三种,即摄氏(℃)、华氏(°F)和绝对温标(亦称开氏°K)。温标之间的换算关系如下:T=273.15+t≈273+t式中t为℃,T为°K,F为°F。

【气温日变化】气温(指在百叶箱内测定的空气温度)在每一天里周期性的、有规律的升高和降低,称为气温日变化。观测表明,陆地上一天中气温有一个最高值和一个最低值。在正常情况下,最低气温总是出现在日出前后;最高气温总是出现在13—14时(冬季)或14—15时(夏季)。我们称最高气温与最低气温之间的差值为“较差”,亦叫“振幅”。

气温的日变化规律,主要是由太阳辐射在地表面上有规律的日变化引起的,同时也受纬度、季节、地形、下垫面性质、天气状况和海拔高度等因素的影响。所以,气温的日较差是低纬地区大于高纬地区;夏季大于冬季;凹地(如盆地、山谷)大于凸地(如小丘、山顶);陆地大于海洋;晴天大于阴天;高原大于海拔低的平原。

气温的这种周期性的日变化规律,有时会因为特殊天气的影响而遭到破坏。例如,雷雨天气或强冷空气的活动,可使气温最低值反而出现在午后。

【气温年变化】气温在每一年里周期性、有规律地升高和降低,称为气温的年变化。地球上绝大部分地区,气温在一年中有一个最高值和一个最低值。由于太阳辐射在一年中是周期性变化的,所以在北半球中、高纬度大陆上每年里最高气温和最低气温分别出现在7月份和1月份;由于海陆性质不同,海洋上每年的最高、高低气温的出现则要落后一个月左右(8月与2月)。南半球恰好相反。

影响气温年变化的因素主要是纬度、地形、下垫面性质、天气及海拔高度等,其中除了纬度以外,其他因素对气温年变化的影响与对气温日变化的影响一致。因为在一年中,太阳直接辐射在低纬地区的变化甚小,而在高纬地区变化极大,所以形成了气温年较差低纬小于高纬的状况。

【最高气温】某一时段内出现的空气温度最高值称最高气温。时段常以日、候、旬、月、年等为准来划分。测定最高气温使用的仪器为最高温度表,它是一种特殊构造的专用测温仪器。一般情况下,在北半球陆地上每日的最高气温总是出现在午后两点钟前后,一年的最高气温总是出现在7月份前后。

【最低气温】某一时段内空气温度出现的最低值称最低气温。其时段常以日、候、旬、月、年来划分。测定仪器是一种以酒精为测温液的构造特殊的专用温度表。一般情况下,北半球陆地上每日的最低气温总是出现在日出前后;每年的最低气温总是出现在1月份前后。

【气温较差】亦称气温振幅,指一日内或一年内最高气温与最低气温的差值。一日的最高气温与最低气温的差值称日较差或日振幅;一年的最高气温与最低气温的差值称年较差或年振幅。气温较差是辨别每个地区气候类型的重要标志之一。例如,日较差及年较差都很大的地区属于大陆性气候;相反,则属于海洋性气候。

【年较差】亦称年振幅。指各种气象要素在一年内最高值与最低值之间的差值。如气温年较差、地温年较差、气压年较差、湿度年较差等。各种要素的年较差是描述和反映一个地区气候类型的重要依据之一,根据年较差的变化常常可以作为预测气候异常情况出现的先兆。

【日较差】亦称日振幅,指各种气象要素在一日内最高值与最低值之间的差值。如气温日较差、地温日较差、气压日较差、湿度日较差等。各种日较差是反映和描述一个地区气候情况的重要特征之一,根据日较差的变化情况可以预测一个地区天气的变化趋势。

【平均温度】泛指空气温度在某一时段内,多次观测记录所求取的算数平均值。其统计指标可分为:日平均温度、候平均温度、旬平均温度、月平均温度、年平均温度等多种。

平均温度是描述一个地区气候概况的重要指标之一,不仅计算简单,而且意义明确,它常被广泛采用。例如某个地区夏季是炎热还是凉爽,冬季是温和还是严寒,都必须用平均温度作为重要依据。

【日平均温】即日平均温度。它是候、旬、月、年平均气温统计的基础,是确定其他温度指标的基本资料。从理论上讲,日平均温度是全日各瞬间温度的平均值。实际上,真正要得到这样的平均值是非常困难的。因此,在日常应用中常采取自记仪器每小时测定一次空气温度,然后利用每日24次观测的数据计算出平均值作为日平均温度。

有时由于条件所限,也可采用2时、8时、14时、20时四次定时观测的温度数据,求取其平均值来代替日平均温度。实践证明,这样算出的日平均温度值误差也很小。

【候平均温】以五天为一个统计时段所计算出的平均温度称为候平均温度。每月分为6候,由于有些月份的天数不是5的倍数,因此有些候是跨月的。全年365天共分73候,从1月1日到1月5日称第一候,其余类推。

候平均温度在农业上具有重要的实际意义,它是用于研究农作物热状况的重要指标,为了能很好地掌握和估计作物生长过程与热状况的关系,必须要了解各地的候平均温度。另外,用候平均温度作标准,可以划分四季的起止。

附:在候的划分方法上,有时也可把一年分成72候,每月固定分成6候。其中每月26日到月底,无论是几天,均作一个候计。

【月平均温】全月各日的日平均温度的算术平均值称为月平均温度。月平均温度是气候学上的重要温度指标,它可以描绘出某一地区热状况的一般特征,常被广泛采用。

【年平均温】全年各日的日平均温度的算术平均值称为年平均温度。实际上,年平均温度常用月平均温度来计算,方法是:把一年中各月的平均温度累加在一起再除以12。这样计算非常简便,而且计算结果误差不大。年平均温度的实际价值同月平均温度。

【气温直减率】表示空气温度在铅直方向上随高度升高而降低的数值。常用每升高100米,空气温度降低的数值来表示。在大气对流层中,温度随高度升高而降低,一般情况下气温直减率平均值取0.65℃/100米。实际上,对流层内各个高度上的气温直减率变化是很大的,而且愈接近地面数值愈大,实际探测表明:在离地面1.5~2米以下的空气层,数值竟可达每百米变化百度以上;从地面到2公里高处气温直减率平均约为0.3~0.4℃/100米;对流层中层(2~6公里)气温直减率平均为0.5~0.6℃/100米;在对流层上层平均为0.65~0.75℃/100米。气温直减率在不同纬度地区、不同季节、不同天气条件下也有所变化。

【逆温】大气中,在某一高度范围内会出现气温随高度增加而升高,形成下冷上暖的现象,这种现象称为逆温。气温随高度而逆增的空气层,叫作逆温层。逆温层能阻止空气的垂直上升运动,使低层的灰尘杂质微粒不容易扩散到较高空间去,以至大气透明度很差。

【等温线】把各个地区在同一时间内测到的温度资料,按照统一的格式填写在特制的地图上,这种图叫温度分布图。在温度分布图上,把温度相同的点连成平滑曲线称作等温线。绘有等温线的地图叫等温线图。

等温线图能够清楚地表示出某一地理区域内温度的分布状况,为研究地球表面的热状况提供可靠的资料。等温线密集,表示各地气温相差悬殊;等温线平直,表示影响气温分布的因素较少;等温线弯曲,表示影响气温分布的因素很多。

【气温变化曲线】用坐标方法把某一时段内连续测到的温度,点绘在图纸上用平滑曲线连结起来,称为气温变化曲线。气温变化曲线可以直观地表示出一个地区在一年、一月或一天内气温的变化情况,还可以迅速判断最高气温(曲线上凸的顶点)、最低气温(曲线下凹的最低点)的出现时间和温度值,计算温度较差,为分析某个地区的气候状况提供依据。

【生长期】作物生长的时期,生长期一般比无霜期长10至20天左右。通常以日平均温高于5℃的持续期作为作物开始生长的时期。因日平均温为5℃时,早上的最低气温仍可降至0℃以下,会出现霜冻现象,因此生长期比无霜期长。

【积温】植物在某一发育时期或整个生长期内持续高于某种界限温度期间的日平均温度的总和称为积温。衡量作物生长发育过程热量条件的一种标尺,也是表征地区热量条件的一种标尺。以(度、日)为单位。积温表示了某段时期里热量累积状况。通过积温的统计,能够合理的安排每个地区的各种农事活动,从而在温度条件上保证作物的稳定成熟。另外,通过积温资料可以了解当地气候情况,并可作为划分各种温度带的重要依据。

【活动积温】一年中,日平均温度稳定维持在≥10℃的整个时期是各种植物生长的活跃期。这段时期内,日平均温度的总和称为活动积温。活动积温常用于农业气象预报和农业气候分析。

【温度带】以各个地区活动积温的多少为标准,按农业生产所需要的热量指标划分的地带,称为温度带。根据实际状况,我国共划分了寒温带、中温带、暖温带、亚热带、热带和青藏高原区六个温度带(区)。温度对生物界的影响是直接的。人和动物能够对温度的变化采取有效的防御或适应性的迁徙,而植物则不同,它的生长、发育以及分布都要受到温度条件的影响和限制。因此,在使用活动积温划分各种温度带的同时,还要参考植被的种类、分布和农业生产的实际效果。

【物候】生物的生长、发育过程(如植物的发芽、开花、结实)和活动规律(动物的迁徙、换毛、冬眠等)与外界气候的关系称为物候。物候现象是自然界的温度、光照、水分等因素对生物影响的综合反映。自古以来,人类常常根据这些现象作天气预报和安排农事活动。研究物候学对合理掌握农时有重要的意义。

【湿度】表示空气中水汽含量多少或表征空气干湿程度的物理量称为湿度。空气的湿度状况是决定云、雾、降水等天气现象的重要因素。空气湿度的大小对人类生产、生活的影响极大。因此,在人类探索大气奥秘、人工控制天气,以及提高工农业产品的质量和数量方面,一直是重要的研究课题。用来表征湿度的方式很多,常用的有绝对湿度、相对湿度、水汽压、饱和差、比湿、混合比、露点温度等。

【绝对湿度】单位容积的空气中所含有的水汽质量,称为绝对湿度。单位常用克/厘米3或克/米3。它的优点是能够直观地看出空气中水汽含量,绝对湿度愈大,表明空气中的水汽愈多。绝对湿度只有与温度一起才有意义,因为空气中能够含有的湿度的量随温度而变化,在不同的高度中绝对湿度不同。地球上绝对湿度最大的地方在印度洋上。“水汽压”,T为空气的绝对温度,二者均可从实测中获得。当气温=16℃(即T=289°K)时a=e。由于近地面气温总在+40℃~-40℃之间。即在一般情况下绝对温度的值近似等于水汽压,所以a≈e。但是,两者在概念上完全不同,单位也不一样,切不可混淆。

【相对湿度】空气中的实际水汽压(e)与同温度下的饱和水汽压100%,式中r为相对湿度(有时用f表示)。相对湿度的大小,直接表示出空气中水汽饱和的程度,当空气中水汽达到饱和时,e=E,r=100%;未饱和时e<E,r<100%;过饱和时e>E,r>100%。实验表明:空气的饱和水汽压(E)只随着温度的变化而改变,当温度一定时,E的数值也稳定不变,这时空气的相对湿度随着空气中的水汽含量多少而变化,当空气中水汽含量增多时,水汽压(e)增大,相对湿度随之增大,反之亦然。由于饱和水汽压的大小是随温度升高而增大,随温度降低而减小的,所以,当空气中水汽含量不变时,气温升高后,相对湿度反而减小。可见温度和水汽含量同时影响着空气的相对湿度,其中温度的影响更为显著。

【水汽压】空气中,由水汽引起的那部分压强,称为水汽压,通常用e表示。水汽压是大气压强的一个组成部分。空气中的水汽含量愈多,水汽压就愈大。水汽压的单位用毫巴(mb)或用毫米(mm)水银柱表示。在一定温度下,一定容积的空气中能容纳的水汽含量是有一定限度的,当水汽量未达到这个限度时,称未饱和状态;恰好达到限度时,称饱和状态;超过限度时,叫做过饱和状态。在一定温度下,水汽达到饱和时所具有的压强称饱和水汽压或最大水汽压,通常用E表示。当空气的实际水汽压超过饱和水汽压(e>E)时,水汽就凝结。例如:云、雾、露、霜等,就是空气中水汽达到过饱和状态时凝结的产物。

【露】近地面空气中的水汽在地表或地物(如石头、瓦片、农作物的叶面等)上凝结而成的水滴称作露。傍晚或夜间,地面逐渐冷却,使近地层空气也随之降温,当其温度降到露点以下,即空气中的水汽含量过饱和时,在地面或地物表面就有露滴生成。最有利于生成露的天气条件是晴朗微风的夜晚。晴朗利于辐射冷却,微风利于新鲜空气补充水汽。如果温度持续降至0℃以下时,露滴冻结成冰珠,称为冻露。观测表明,一夜的露水量相当于0.1~0.3毫米降水,一年可达数10毫米,对植物生长很有好处。同时,水汽凝结时放出热量,对植物也有保温作用。

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