气象学习题(有答案)

9. 假如地球自转轴与公转轨道面铅直,地球上还会有季节交替吗?可照时间还会变化吗?正午太阳高度角随纬度如何变化呢?为什么?

10. 为何长日照植物大多原产于高纬度地区,而短日植物一般原产于低纬度地区?

11. 对长日照作物和短日照植物进行南北引种,哪一种更易成功?为什么?

12. 已知日地平均距离为1.495×108公里,太阳直径为1.392×106 公里,太阳常数为 1367瓦?米-2,将太阳视为绝对黑体,忽略宇宙尘埃对太阳辐射的吸收作用,试推算太阳表面辐射的辐射通量密度、总功率和有效温度。 13. 为何晴天天空常呈尉蓝色?而日出、日落时太阳光盘又呈红色?

14. 根据水平面太阳直接辐射通量密度的计算式,分析直接辐射的影响因素。 15. 计算武汉(30°N)和北京(40°N)冬至和夏至日晴天真太阳时10、12时的太阳直接辐射通量密度(设透明系数 p=0.8)。

16. 任一坡面上太阳直接辐射通量密度为 Rsb坡=Rsc?am sinα(其中α为太阳光线与坡面的夹角),试分别计算武汉冬至和夏至正午时,在坡度为30°的南坡和北坡上的太阳辐射通量密度(设透明系数 p=0.8)。

17. 武汉夏至日测得正午水平面上的直接辐射通量密度为800瓦?米-2 ,设这一天天空晴朗,透明系数不变,试计算透明系数和下午16时的太阳辐射通量密度。

18. 太阳直接辐射、散射辐射与总辐射各受哪些因素影响?

19. 晴天直接辐射和散射辐射中光谱能量分布各随太阳高度角如何变化?为什么?(提示:根据分子散射规律解释)。

20.不同光谱成分的太阳辐射对植物的生命活动有何影响?

21.地面辐射通量密度如何计算?它受什么因素影响? 22.何谓大气的“温室效应”?如果大气中水汽含量减少,“温室效应”是增强还是减弱?为什么(不考虑大气中水汽的凝结物的影响)?

23. 何谓地面有效辐射?它受哪些因素的影响? 24. 为何在对流层中,气温随高度的升高而降低?

25. 何谓地面辐射差额?其日变化和年变化特征如何? 26. 解释名词:辐射、绝对黑体、灰体、太阳赤纬、太阳高度角、方位角、可照时间、光照时间、光周期现象、长日照植物、短日照植物、太阳常数、大气透明系数、大气质量数、总辐射、大气逆辐射、温室效应、地面有效辐射、辐射差额。 第三章 温度

一、名词解释题:

1. 温度(气温)日较差:一日中最高温度(气温)与最低温

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度(气温)之差。

2. 温度(气温)年较差:一年中最热月平均温度(气温)与最冷月平均温度(气温)之差。

3. 日平均温度:为一日中四次观测温度值之平均。即 T平均 = (T02+T08+T14+T20)÷4。 4. 候平均温度:为五日平均温度的平均值。 5. 活动温度:高于生物学下限温度的温度。

6. 活动积温:生物在某一生育期(或全生育期)中,高于生物学下限温度的日平均气温的总和。

7. 有效温度:活动温度与生物学下限温度之差。 8. 有效积温:生物在某一生育期(或全生育期)中,有效温度的总和。

9. 逆温:气温随高度升高而升高的现象。 10. 辐射逆温:晴朗小风的夜间,地面因强烈有效辐射而很快冷却,从而形成气温随高度升高而升高的逆温。 11. 活动面(作用面):凡是辐射能、热能和水分交换最活跃,从而能调节邻近气层和土层温度或湿度状况的物质面。

12. 容积热容量:单位容积的物质,升温1℃,所需要的热量。

13. 农耕期:通常把日平均温度稳定在0℃以上所持续的时期,称为农耕期。 14. 逆温层:气温随高度升高而升高的现象,称为逆温现象。发生逆温现象的气层,称为逆温层。 15. 三基点温度:是指生物维持生长发育的生物学下限温度、上限温度和最适温度。 二、填空题:

1. 空气温度日变化规律是:最高温度出现在 (1) 时,最低温度出现 (2) 时。年变化是最热月在 (3) ,最冷月在 (4) 月。

2. 土温日较差,随深度增加而 (5) ,极值(即最高,最低值)出现的时间,随着深度的增加而 (6) 。

3. 水的热容量(C)比空气的热容量 (7) 。水的导热率(λ)比空气 (8) 。粘土的热容量比沙土的要 (9) ,粘土的导热率比沙土 (10) 。

4. 干松土壤与紧湿土壤相比:

C干松土

5. 土壤温度的日铅直分布的基本型有:白天为 (14) 型;夜间为 (15) 型;上午为 (16) 型;傍晚为 (17) 型。 6. 在对流层中,若1000米的温度为16.5℃,气温铅直梯度是0.65℃/百米,到2000米处,温度应是 (18) ℃。 7. 温度的非周期性变化,常由 (19) 而造成。多发生在 (20) 季节。

8. 当rd =1℃/100米,r =0.9℃/100米,则此时的大气

层结对干空气是 (21) 的。

9. 我国气温日较差,高纬度地区 (22) ,低纬度地区 (23) ,年较差随纬度的升高而 (24) ,且比世界同纬度地区要 (25) 。

10. 土、气、水温日较差,以土温 (26) ,气温 (27) ,水温 (28) 。

11. 日平均气温稳定大于0℃持续日期,称为 (29) 。 12. 某地某月1~6日的日均温分别是10.2,10.1,9.9,10.5,10.0,10.2℃,若某一生物的生物学下限温度为10℃,则其活动积温为 (30) ℃,有效积温为 (31) ℃。

答案: (1)14时, (2)日出前后, (3)7月, (4)1月, (5)减小, (6)推迟, (7)大, (8)大, (9)大,(10)大,(11)快, (12)快, (13)大, (14)受热型,(15)放热型, (16)上午转换型, (17)傍晚转换型, (18)10℃, (19)天气突变及大规模冷暖空气入侵,(20)春夏和秋冬之交,(21)稳定,(22)大, (23)小, (24)增大, (25)大, (26)最大, (27)其次,(28)最小, (29)农耕期, (30)51℃, (31)1℃。 三、判断题:

1. 对流层中气温随高度升高而升高。 2. 我国气温的日较差,年较差都是随纬度升高而升高。 3. 寒冷时期,灌水保温,是因为水的热容量大。 4. 紧湿土壤,春季升温和秋季降温均比干松土壤要慢。 5. 干绝热直减率:rd =0.5℃/100米;湿绝热直减率:rm=1.0℃/100米。

6. 因为太阳辐射先穿进大气,再到达地面,所以地面上最高温度出现的时刻比空气的要稍后。 7. 日平均气温大于5℃的日期越长,表示农耕期越长。 8. 气温随高度升高而升高的气层,称为逆温层。 9. 对同一作物而言,其生物学下限温度高于其活动温度,更高于有效温度。 10. 正午前后,土温随深度加深而升高,气温随高度降低而降低。

11. 地面辐射差额最大时,地面温度最高。

答案: 1. 错; 2.对;3.对;4. 对;5. 错;6. 错;7. 错;8. 对;9 错;10. 错;11. 错 四、选择题:

1. 某时刻土壤温度的铅直分布是随着深度的增加而升高,它属于( ) 。

①清晨转换型 ②正午受热(日射)型 ③夜间放热(辐射)型 ④傍晚转换型 2. 地面温度最高时,则是( )时。 ①地面热量收支差额等于零 ②地面热量收支差额小于零 ③地面热量收支差额大于零 ④地面热量收支差额不等于零

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3. 由于水的热容量、导热率均大,所以灌溉后的潮湿土壤,白天和夜间的温度变化是( )。 ①白天升高慢,夜间降温快 ②白天升高快,夜间降温慢 ③白天和夜间,升温、降温都快 ④白天升高慢,夜间降温慢

4. 我国温度的日较差和年较差随着纬度的升高是( )。 ①日较差,年较差均减小 ②日较差、年较差均增大 ③年较差增大,日较差减小 ④日较差增大,年较差减小

答案: 1.③; 2.①; 3.④; 4.②。 五、简答题:

1. 地面最高温度为什么出现在午后(13时左右)? 答:正午时虽然太阳辐射强度最强,但地面得热仍多于失热,地面热量贮存量继续增加,因此,温度仍不断升高,直到午后13时左右,地面热收入量与支出量相等,热贮存量不再增加,此时地面热贮存量才达到最大值,相应地温度才出现最高值。

2. 试述什么是逆温及其种类,并举例说明在农业生产中的意义。

答:气温随着高度升高而升高的气层,称为逆温层。逆温的类型有辐射逆温、平流逆温、下沉逆温和锋面逆温。农业生产中,常利用逆温层内气流铅直运动弱的特点,选择上午喷洒农药和进行叶面施肥以提高药效及肥效。逆温层对熏烟防霜冻也有利。特别是晴天逆温更显著,贴近地面温度,可比2米上的气温低3~5℃,故冬季对甘薯、萝卜等晒干加工时,为防冻应将晒制品搁放在稍高处。

3.试述我国气温日较差和年较差随纬度的变化特点、以及海陆对它的影响。

答:在我国气温的日较差和年较差均是随纬度升高而升高,且我国气温的年较差比其它同纬度地区要大,因为我国的大陆性强。另外,由海洋面上—沿海地区—内陆地区气温的日、年较差均依次增大,这是因为水、陆热特性差异而造成的。

4. 试比较沙土和粘土、干松土壤和紧湿土壤温度变化的特点及其成因。

答:沙土和干松土在白天或增温季节,升温比粘土、紧湿土壤要快;在夜间或降温季节沙土和干松土降温比粘土和紧湿土也快。结果沙土和干松土的温度日较差比粘土和紧湿土的日较差大。这是因为沙土和干松土中空气较多,粘土和紧湿土中水分较多,而空气的热容量和导热率比水的要小的缘故。

5. 试述气温非周期性变化的原因及主要季节

答:主要是由于大规模冷暖空气的入侵引起天气的突变所造成,如晴天突然转阴或阴天骤然转晴。主要发生在过渡季节,如春夏或秋冬之交最为显著。

6. 空气块在作上升运动时会降温的原因是什么? 空气块作上升运动是绝热过程。当上升运动时,因周围气压降低,气块体积膨胀,以维持与外界平衡,对外作功,消耗能量。因为是绝热过程,所消耗的能量只能取自气块本身,所以温度降低。 六、论述题:

1. 试述土温、水温和气温三者变化特征的异同。 三者温度日变化特征相似,都是一高一低型。温度日较差土面最大,水面最小,空气居中。极值出现时间土面最早,水面最迟,空气居中。三者温度年变化,在中高纬度地区,均为一高一低型。年较差土面最大,水面最小,空气居中。极值出现时间土面和空气相似,水面落后二者约一个月。三者随深度(高度)和纬度的变化,随深度(高度)增加白天土温(气温)温度降低,夜间则增高、日较差和年较差变小、极值出现时间推迟;随纬度增高日较差变小、年较差变大。水温随深度和纬度变化与土温相似,只是变化缓和,极值出现时间更加推迟。

2. 试述辐射逆温、平流逆温的成因,并举例说明逆温在农业生产中的意义。

成因:辐射逆温是在晴朗无风或微风的夜间,因地面有效辐射强烈而冷却,使近地气层随之降温,形成自地面向上随高度增加而增温的逆温现象。平流逆温是暖空气平流到冷的地面上,由于空气下层受冷地面影响而降温,形成自下而上随高度增加而增温的逆温现象。意义:逆温层的层结稳定,抑制铅直对流的发展,可利用逆温层出现时间进行喷洒农药防治虫害,施放烟雾防御霜冻,或进行叶面施肥等。冬季山区谷地或盆地因地形闭塞、夜间冷空气下沉常出现自谷底向上的逆温层,山坡处存在一个温度相对高的暖带,此带霜期短,生长期相对较长,越冬安全,有利于喜温怕冻的果树和作物越冬,是开发利用山区农业气候资源的重要方面。逆温对于空气污染的严重地方却有加重危害的作用。

3. 试述“积温学说”的内容和积温在农业生产中的应用及其局限性。 答:“积温学说”认为作物在其它因子都得到基本满足时,在一定的温度范围内,温度与生长发育速度成正相关,而且只有当温度累积到一定总和时,才能完成其发育周期,这个温度的总和称为积温。它反映了作物在完成某一发育期或全生育期对热能的总要求。

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应用方面:①用活动积温作为作物要求的热量指标,为耕作制度的改革、引种和品种推广提供科学依据。②用有效积温等作为作物的需热指标,为引种和品种推广提供重要科学依据。③应用有效积温作为预报物候期和病虫害发生期的依据,等等。 局限性:积温学说是理论化的经济方法。事实上在自然条件下作物的发育速度是多因子综合作用的结果。如作物的发育速度不单纯与温度有关,还与光照时间、辐射强度、作物三基点温度和栽培技术条件等因子有关。 七、计算题:

1. 某地在200米处气温为19.9℃,在1300米处气温为7.8℃。试求200~1300米气层中干空气块的大气稳定度。 解:据题意先求出γ:γ=(19.9-7.8)/(1300-200)=1.1/100米

再进行比较判断:γd =1℃/100米 γ>γd

∴在200~1300米的气层中,对干空气块是不稳定状态。

2. 某作物从出苗到开花需一定有效积温,其生物学下限温度为10℃,它在日均气温为25℃的条件下,从出苗到开花需要50天。今年该作物5月1日出苗,据预报5月平均气温为20.0℃,6月平均气温为30.0℃,试求该作物何月何日开花?所需活动积温及有效积温各是多少? 解:(1) 求某作物所需有效积温(A):

由公式 n=A/(T-B) 得:A=n(T-B) 则 A=(25℃-10℃)×50=750℃ (2) 求开花期:

5月份有效积温为:

A5 = (20℃ -10℃ )×31=310℃

从五月底至开花还需有效积温:750-310=440℃ 还需天数n = 440 / (30-10)=22天,即6月22日开花

(3) 求活动积温与有效积温:

活动积温=20℃×31+30℃×22=1280℃ 有效积温=750℃

答:该作物于6月22日开花,所需要的活动积温和有效积温分别为1280℃和750℃。

3. 育种过程中,对作物进行杂交,要求两亲本花期相遇,已知杂交品种由播种到开花,母本不育系和父本恢复系各要求大于10℃的有效积温分别为765℃和1350℃,试问父本播种后,母本何时播种为宜?已知父本播种后,天气预报日平均温度为25℃。 解:A母 =765℃, A父 =1350℃, T=25℃, B=10℃ n=(A父 -A母 )/(T-B)

=(1350-765)/(25-10)=585/15=39天 答:父本播种后39天母本播种。

4. 某作物品种5月1日出苗,7月31日成熟。其生物

学下限温度为10℃,这期间各月平均温度如下表。试求全生育期的活动积温和有效积温。 月 份 月平均温度(℃) 5 21.3 6 25.7 7 28.8 7. 农田蒸散:为植物蒸腾与株间土壤蒸发的综合过程。 8. 降水距平:是指某地实际降水量与多年同期平均降水量之差。

9. 降水变率=降水距平/多年平均降水量×100% 10. 辐射雾:夜间由于地面和近地气层辐射冷却,致使空气温度降低至露点以下所形成的雾。 二、填空题:

1. 低层大气中的水汽,随着高度的升高而 (1) 。 2. 蒸发量是指一日内由蒸发所消耗的 (2) 。 3. 相对湿度的日变化与温度的日变化 (3) 。

4. 使水汽达到过饱和的主要冷却方式有 (4) 冷却、接触冷却、 (5) 冷却和 (6) 冷却。

5. 空气中水汽含量越多,露点温度越 (7) 。空气中的水汽达到饱和时,则相对湿度是 (8) 。

答案: (1)减少, (2)水层厚度, (3)相反, (4)辐射, (5)混合, (6)绝热,(7)高, (8)100%。 三、判断题:

1. 当气温高于露点温度时,饱和差则等于零。 2. 相对湿度在一天中,中午最大,早上最小。

3. 甲地降水相对变率较乙地同时期的相对变率大,说明甲地降水量比乙地多。

4. 形成露时的露点温度在零上,出现霜时的露点温度在零下。

5. 当干燥度小于0.99时,为湿润,大于4为干燥。

答案: 1. 错, 2. 错, 3. 错, 4. 对, 5. 对。 四、选择题:

1. 当饱和水汽压为8hPa,相对湿度为80%,则水汽压为( )。

①6.4hPa, ②4.6hPa, ③8.0hPa, ④4.0hPa 2. 当相对湿度为100%时,则( )。 ①气温高于露点,饱和差=0; ②气温=露点,饱和差大于零; ③气温=露点,饱和差=0;

④气温低于露点,饱和差小于零。

3. 中午相对湿度变小,主要因为气温升高,从而使( )。 ①e增大,E不变; ②E比e更快增大

③E减小,e更快减小; ④蒸发量增大,E降低。

答案: 1.①; 2.③; 3.②。 五、简答题:

1. 何谓降水变率?它与旱涝关系如何?

答:降水变率=降水距平/多年平均降水量×100%。它表示降水量变动情况,变率大,说明该地降水量距平均值的差异大,即降水量有时远远超过多年的平均值,这样就会出现洪涝灾害;相反,有时降水量远远少于平均降水量,

解:已知:t5 =21.3℃,n=31天,t6 =25.7℃,n=30

天,t7 =28.8℃, n=31天, B=10℃

(1) Y=Σt≥10 =n1 t1 +n2 t2 +n3 t3 =31×21.3+30×25.7+31×28.8=2324.1℃

(2) A=Σ(T-B) =n1 (t1 -B)+n2 (t2 -B)+n3 (t3 -B)=31×11.3+30×15.7+31×18.8=1404.1℃ 答:活动积温和有效积温分别为2324.1℃和1404.1℃。 5. 离地面200米高处的气温为20℃。此高度以上气层的气温垂直递减率平均为0.65℃/100米,试求离地面1200米高处的气温。若1200米处空气是未饱和状态,当气块从此高度下沉至地面,其温度为若干?

解:已知Z1 =200米, Z2 =1200米, t1 =20℃ r=0.65℃/100米 rd =1℃/100米

设1200米处气温为t2 , 气块下沉至地面时的温度为t。

(1) (t2 -t1 )/(Z2 -Z1 )=-r

t2 =t1 -r(Z2 -Z1 )=20°-0.65℃/100米×(1200-200)米=13.5℃ (2) (t2 -to )/Z2 =rd

to =t2 +rd Z2 =13.5℃+1℃/100米×1200米=25.5℃

答:离地面1200米高处的气温为13.5℃;气块下沉至地面时的温度为25.5℃。

6. 某水稻品种5月25日开始幼穗分化,从幼穗分化到抽穗的有效积温为242℃,生物学下限温度为11.5℃,天气预报5月下旬至6月中旬平均温度为22.5℃,试问抽穗日期是何时?

解:已知A=242℃, T=22.5℃, B=11.5℃ n=A/(T-B)=242 / (22.5-11.5)=242 / 11=22 (天) 答:6月16日抽穗。 第四章 水分

一、名词解释题:

1. 饱和水汽压(E):空气中水汽达到饱和时的水汽压。 2. 相对湿度(U):空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的百分比。

3. 饱和差(d):同温度下饱和水汽压与实际水汽压之差。

4. 露点温度(td ):在气压和水汽含量不变时,降低温度使空气达到饱和时的温度。

5. 降水量:从大气中降落到地面,未经蒸发、渗透和流失而在水平面上积累的水层厚度。

6. 干燥度:为水面可能蒸发量与同期内降水量之比。

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则相应会出现严重缺水干旱。

2. 相对湿度的日、年变化规律如何?

答:相对湿度的日变化与气温日变化相反。最大值出现在凌晨,最小值出现在14~15时。年变化一般是冬季最大,夏季最小。但若受海陆风及季风影响的地方,其日、年变化,有可能与气温相一致。

3. 影响农田蒸散的主要因子是什么?

答:有三方面:(1)气象因子。包括辐射差额、温度、湿度和风等; (2)植物因子。包括植物覆盖度、植物种类、生育状况等; (3)土壤因子。包括土壤通气状况、土壤含水量、土壤水的流动情况等。 六、论述题:

1. 试述雾的种类及成因,并分析雾在农业生产中的意义

答:雾的种类:辐射雾:夜间地面和近地面气层,因辐射冷却,使空气温度降低至露点温度以下而形成的雾。平流雾:当暖湿空气流经冷的下垫面而逐渐冷却,使空气温度降低到露点温度以下而形成的雾。雾在农业生产中的意义:不利方面:雾削弱了到达地面的太阳辐射,使日照时间减少,改变光质成分; 雾影响土温和气温日较差,使日较差变小;雾使空气湿度增大,减弱农田蒸散。对作物生长发育、光合作用、产量和品质等均产生不利影响。此外,雾为病虫害提供滋生和发展条件。有利方面:在寒冷季节,雾可减弱地面有效辐射,减轻或避免作物的冻害;雾对于以茎、叶为主要经济价值的作物有利,如茶、麻等,可还延长营养生长期而提高产量。 七、计算题:

1. 当饱和差为1hPa,相对湿度为80%,求饱和水汽压是多少?

解:已知d=E-e =1hpa U = e / E=0.8 则:e = E-1 又(E-1)/E=0.8 ∴E= 5 (hPa)

答:饱和水汽压为5hPa。

2. 当气温为15.0℃时,饱和水汽压为17.1hPa,在气温为26.3℃时,饱和水汽压为34.2hPa,现测得气温为26.3℃,水汽压为17.1hPa,试求相对湿度和露点是多少? 解:∵ U = e / E×100%,据题意当t =26.3℃, 则:E=34.2hPa, e =17.1hPa ∴U =17.1 / 34.2×100%=50%

又当t=15.0,则E=17.1hPa,此时t=td (露点温度) 答:相对湿度为50%,露点温度为15℃。

3. 温度为20℃,水汽压为17.1hPa的一未饱和气块,从山脚海平处抬升翻越1500m的高山,凝结产生的水滴均降在迎风坡,求该气块到达山背风坡海平面处的温度和

相对湿度(已知rd =1℃/100米,rm=0.5℃/100米,且温度

为10℃,15℃,20℃,25℃时的饱和水汽压分别为12.3,17.1,23.4,31.7hPa,忽略未饱和气块升降时露点的变化)。 解:∵e=17.1hPa 当t =15℃时, 则水汽饱和:E15 =17.1hPa

凝结高度为:Zd =(20-15)×100=500米

t2000米=20-(1.0×500/100)-0.5(1500-500)/100=10℃

∴t山背脚 =10+1×1500/100=25℃

U = e/E×100% =12.3/31.7×100%=39% 答:背风坡海平面上的气温为25℃,相对湿度为39%。 4. 温度为25℃,水汽压为22hPa的空气块,从迎风坡山脚处向上爬升,已知山高1500米,凝结产生的水滴均降在迎风坡。试求空气块的凝结高度 、山顶处的温度和相对湿度。气温为19℃和25℃的饱和水汽压依次是22.0hPa和31.7hPa,忽略空气上升时露点的变化。 解:(1) to =25℃ td =19℃ rd =1℃/100米 (td -to )/Zd =-rd

凝结高度为:Zd =(to -td )/rd =(25°-19°) /(1℃/100米)=600米

(2) 已知rm =0.5℃/100米

(t山顶 -td )/(Z-Zd )=-rm t山顶 =td -rm (Z-Zd )

=19°-0.5°/100米×(1500-600) =19°-0.5°/100米×900米 =14.5℃

(3)因气块到达山顶时水汽是饱和的,所以相对湿度r=100%

5. 某地夏季(6-8月)各月降水量及平均温度资料如下表: 月 份 降水量(毫米) 平均温度(℃) 6 209.5 25.7 7 156.2 28.8 812试求夏季干燥度,并说明其干湿状况。 解: K=0.16∑T≥10 / R

=0.16(30×25.7+31×28.8+31×28.3)÷(209.5+156.2+119.4)

=0.16×(771+892.8+877.3)/(209.5+156.2+119.4) =(0.16×2541.1) / 485.1=0.84 K<0.99 故为湿润状态。 八、复习思考题:

1. 试推导用水汽压计算露点温度的公式。 2. 简述各种湿度特征量的定义和表示的意义。 3. 总结归纳各种湿度特征量的换算方法。 4. 水分子数一定的空气块作绝热上升运动时,各湿度特征量如何变化?为什么?

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