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
- 6 -
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 - 7 - 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。 - 8 - 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。 - 9 - 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？ - 10 -