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1、第第3章章 温度温度 温度是表示物体冷热程度的物理量，温度的升高温度是表示物体冷热程度的物理量，温度的升高或降低表示物体内部分子平均动能的增加或减少。或降低表示物体内部分子平均动能的增加或减少。温标：温标：摄氏，华氏，开氏摄氏，华氏，开氏 3.1 热量交换方式热量交换方式 3.2 土壤温度土壤温度 3.3 水体温度水体温度 3.4 空气温度空气温度 3.5 温度和植物温度和植物 思考题思考题3.1 热量交换方式3.1.1 3.1.1 辐射热交换：任何温度在绝对零度以上的物体，都能通过辐射的放辐射热交换：任何温度在绝对零度以上的物体，都能通过辐射的放射和吸收。射和吸收。3.1.2 3.1.2 分
2、子传导热交换：任何物质都是由处于运动状态的分子组成，物质分子传导热交换：任何物质都是由处于运动状态的分子组成，物质通过分子碰撞，产生热量传导。通过分子碰撞，产生热量传导。分子传导热交换是土壤中热交换的主要方式。也是贴地气层与地面之间、层分子传导热交换是土壤中热交换的主要方式。也是贴地气层与地面之间、层流或片流的气层之间热能传递的方式。流或片流的气层之间热能传递的方式。3.1.3 3.1.3 流体流动热交换：按流体流动的方向性可分为：对流、平流和乱流。流体流动热交换：按流体流动的方向性可分为：对流、平流和乱流。3.1.3.1 3.1.3.1 对流：流体在垂直方向上有规律的升降运动称为对流（热力、
3、动对流：流体在垂直方向上有规律的升降运动称为对流（热力、动力两种方式力两种方式） 。3.1.3.2 3.1.3.2 平流、大规模流体水平方向上的流动称为平流（冷、暖平流、大规模流体水平方向上的流动称为平流（冷、暖）3.1.3.3 3.1.3.3 乱流：流体在各方向上的不规则运动称为乱流，也称湍流乱流：流体在各方向上的不规则运动称为乱流，也称湍流。3.1.4 3.1.4 潜热交换：物质在进行相态变化时所发生的热量交换称为潜热交换。潜热交换：物质在进行相态变化时所发生的热量交换称为潜热交换。3.2 土壤土壤 温度温度3.2.1 地面热量收支平衡地面热量收支平衡 （一）活动层和活动面（一）活动层和活
4、动面活动面活动面：凡是辐射能、热能和水分交换最活跃，从而能调节邻近气层（或土：凡是辐射能、热能和水分交换最活跃，从而能调节邻近气层（或土层）的辐射收支、温度高低或湿度大小的物质面，称为活动面，又称作用面。层）的辐射收支、温度高低或湿度大小的物质面，称为活动面，又称作用面。活动层活动层：它是指能够调节自身内部及相邻其它物质层的辐射、热量、水分分：它是指能够调节自身内部及相邻其它物质层的辐射、热量、水分分布的物质层。布的物质层。（二）地面热量收支（地面热量平衡）：地面热量收入与支出之差（二）地面热量收支（地面热量平衡）：地面热量收入与支出之差（ 图图3-1 3-1 图图3-23-2） QS=R+P
5、+B+LE ：感热通量（湍流热通量或感热通量：感热通量（湍流热通量或感热通量）地表面与大地表面与大气之间的乱流交换热通量气之间的乱流交换热通量。 B B：土壤热土壤热通量通量 地表地表面与下层土壤间的分子传导热通量面与下层土壤间的分子传导热通量 LELE：潜热通量：潜热通量 地表水分蒸发或凝结时消耗或放出的热量地表水分蒸发或凝结时消耗或放出的热量 R R地面净地面净辐射辐射 Qs Qs 地表层储存的热量地表层储存的热量 3.2.2 3.2.2 土壤土壤热特性热特性 在其他条件不变的前提下，物质中热量交换的强度及在其他条件不变的前提下，物质中热量交换的强度及温度分布和变化，取决于物质的热属性。物
6、质的热属温度分布和变化，取决于物质的热属性。物质的热属性包括热容量、导热率和导温率等。性包括热容量、导热率和导温率等。3.2.2.13.2.2.1热容量：热容量：在一定过程中，单位物体温度变化在一定过程中，单位物体温度变化所需吸收或放出的热量，称为所需吸收或放出的热量，称为热容量。分质量热容量热容量。分质量热容量Cm (Cm (又称比热或比热容又称比热或比热容) )和容积热容量和容积热容量CvCv两种。两种。显然，热容量是表示物体显然，热容量是表示物体升温快慢的一个基本量升温快慢的一个基本量 二者之间的关系为二者之间的关系为: :Cm Cm ：水：水 土土 气气CvCv ：水：水 土土 气气影
7、响土壤热容量改变的主要因素是土壤中水分和空气所占的比例。影响土壤热容量改变的主要因素是土壤中水分和空气所占的比例。土土壤湿度增大时，空气含量少，热容量增大；土壤湿度小时，空气含量壤湿度增大时，空气含量少，热容量增大；土壤湿度小时，空气含量多，热容量小多，热容量小。另外，热容量还随土壤孔隙度的增大而减小。另外，热容量还随土壤孔隙度的增大而减小。3.2.2.23.2.2.2导热率导热率（热导率）：（热导率）： 导热率是指物体在导热率是指物体在单位厚度单位厚度间、保持间、保持单位温度差单位温度差时，其相对的两个面时，其相对的两个面在在单位时间内通过单位面积单位时间内通过单位面积的热流量，其单位是的热
8、流量，其单位是J.mJ.m-1-1.S.S-1-1.-1-1( (或或.m.m-1-1.- -1 1) )。物质的导热率只取决于物质本身的物理性质。物质的导热率只取决于物质本身的物理性质。当物质不同部位之间存在温差时，就会借分子热传导的方式产生热能的传递，当物质不同部位之间存在温差时，就会借分子热传导的方式产生热能的传递，热流的方向总是由热流的方向总是由高温指向低温高温指向低温。热通量热通量 ：单位时间通过单位面积的热量：单位时间通过单位面积的热量Q Q（B)B)与导热率的关系：与导热率的关系：T/ZT/Z为为温度梯度。温度梯度。 1 1 土壤导热率表示土壤内由温度高的部分向温度低的部分传递热
9、量的能力。土壤导热率表示土壤内由温度高的部分向温度低的部分传递热量的能力。2 2 土壤导热率的大小取决于它的土壤中土壤导热率的大小取决于它的土壤中水水 、土、土 、 气气所占的比例。所占的比例。3 3、湿度、孔隙、湿度、孔隙 有机质有机质ZT-B 3.2.2.3 导温率 K 导温率是指单位容积的土壤，由于流入（或流出）数量为的热量后，温度升高（或降低）的数值 导温率影响土壤温度的垂直分布及最高、最低温度出现的时间。在其它条件相同时,导温率越大,土壤表面温度变化越小，而土壤内温度变化则越大。同时，土壤温度变化所及的 深度也越深，各深度最高和最低温度出现的时间较地表滞后的就越少。CK比较： 灌溉地
10、与干燥地、疏松与紧密土壤、平整与粗糙土壤的，最低、最高温度 热特性容积热容量（*106J/m3C)导热率(j/m.s.c)导温率*10-6m2/s固体2.052.430.82.080.390.15空气0.00130.02116水4.190.590.15 3.2.3 土壤温度随时间的变化 周期性变化： 通常是以最高值、最低值、较差和位相等来表示的。对于温度，最高温度、最低温度是指在一定周期变化中所出现的最高值和最低值。较差是指一个周期中最高温度和最低温度的差值。一日中最高温度和最低温度之差为日较差，一年之中 最热月月平均温度和最冷月月平均温度之差为年较差。最高温度和最低温度出现的时间为位相。3.
11、2.3.1 3.2.3.1 土壤温度的日变化土壤温度在一昼夜间的连续变化!称为土壤温度的日变化 地面温度和热量收支的关系地面温度和热量收支的关系 图： 地面温度变化与地面热量收支示意图1地面温度日变化曲线；2地面热量支出日变化曲线；3地面热量收入日变化曲线。Tm：地面最低温度； TM：地面最高温度一天中：地面最低、最高温度不出现在地面失热、得热最多的时一天中：地面最低、最高温度不出现在地面失热、得热最多的时刻，而是出现在地面热量收支相抵的平衡时刻。刻，而是出现在地面热量收支相抵的平衡时刻。 一年中：地面最热月温度，一般也不出现在地面获得热量最多的一年中：地面最热月温度，一般也不出现在地面获得热
12、量最多的月，而是出现在月或月，相应地，地面最冷月温度一般出月，而是出现在月或月，相应地，地面最冷月温度一般出现在月或月现在月或月。 土表温度的变化是周期性变化土表温度的变化是周期性变化 （图图3-33-3）（一）（一） 位相位相 1 1、土壤温度的日变化呈连续性变化，有一个最高值（、土壤温度的日变化呈连续性变化，有一个最高值（1313时左时左右）和一个最低值（日出前后）。土层越深，右）和一个最低值（日出前后）。土层越深，位相落后位相落后越多。越多。一般深度每增加一般深度每增加1010，最高和最低温度出现的时间落后约，最高和最低温度出现的时间落后约2.52.53.5h3.5h。 日恒温层日恒温层
13、：土表温度：土表温度日较差日较差最大，越向深层越小，至一定深度最大，越向深层越小，至一定深度后，日较差为零，该深度为日恒温层，一般约为后，日较差为零，该深度为日恒温层，一般约为4040100100，平均为平均为7070。具体深度随纬度、季节和土壤热特性而变。具体深度随纬度、季节和土壤热特性而变。 （二）较差（二）较差 （日较差、年较差）（日较差、年较差） 影响土表温度日较差的主要因素有影响土表温度日较差的主要因素有 （1 1）土壤湿度）土壤湿度 （2 2）土壤颜色）土壤颜色 （3 3）土壤机械组成和腐殖质）土壤机械组成和腐殖质 （4 4）地面覆盖物）地面覆盖物 （5 5）地形和天气条件）地形和
14、天气条件 （6 6）太阳高度角（纬度）太阳高度角（纬度 ）日较差、年较差差异日较差、年较差差异 （7 7）粗糙度）粗糙度 （8 8）CvCv 、 此外，凡是影响土壤辐射、水分、热量的交换和热属性此外，凡是影响土壤辐射、水分、热量的交换和热属性的其它因素，都影响到土温变化的其它因素，都影响到土温变化 3.2.3.2 土壤温度的年变化（图3-4） 土壤温度的年变化呈连续性变化土表温度月平均最高土壤温度的年变化呈连续性变化土表温度月平均最高7-87-8月，最低月，最低1-21-2月月 年恒温层年恒温层：土壤温度的年变化也随着深度的增加而减小，：土壤温度的年变化也随着深度的增加而减小，直到一定深度时年
15、较差为零，这个深度为年恒温层，低纬直到一定深度时年较差为零，这个深度为年恒温层，低纬约约5 52020处；高纬约处；高纬约2525左右。位相也随深度的增加而左右。位相也随深度的增加而延迟，平均每深约延迟延迟，平均每深约延迟20203030天天 影响土壤温度年较差的主要因素有影响土壤温度年较差的主要因素有 纬度、海拔、地形、纬度、海拔、地形、下垫面条件等下垫面条件等 3.2.3.3 3.2.3.3 土壤温度的变化规律土壤温度的变化规律 （理论分析）（理论分析） 3.2.4 3.2.4 土壤温度的垂直分布土壤温度的垂直分布（图（图3-53-5、图、图3-63-6） （1 1）日射型日射型（受热型）
16、（受热型）（2 2）辐射型辐射型（放热型）（放热型） （3 3）上午转变型上午转变型 （4 4）傍晚转变型傍晚转变型 此外，在日射型和辐射型之间此外，在日射型和辐射型之间的过渡时段内，有可能出现等温过程的过渡时段内，有可能出现等温过程。 3.3 3.3 水体温度水体温度 3.3.13.3.1、影响水体温度变化的因素、影响水体温度变化的因素 1 1 水面的反射率比陆面的反射率小水面的反射率比陆面的反射率小 2 2 水体是一种具有一定透明度的流体，太阳辐射能水体是一种具有一定透明度的流体，太阳辐射能在水体中传播较深在水体中传播较深 3 3 流动性，可使能量迅速输送。流动性，可使能量迅速输送。 4
17、4 大量能量消耗在潜热上。大量能量消耗在潜热上。 5 5 热容量大，温度变化比热容量大，温度变化比 土壤小 水体中的热量平衡特性水体中的热量平衡特性 R R0 0H HLELEQQAA R R0 0：水体净辐射量：水体净辐射量 H H：水面与大气热量交换的感热通量密度：水面与大气热量交换的感热通量密度 LELE：水体的潜热通量密度；：水体的潜热通量密度； QQ：水体热储存变量；：水体热储存变量； AA：因水体流动产生的水平方向的热输送通量密度。：因水体流动产生的水平方向的热输送通量密度。 综上所述，水体的热量状况与土壤差别很大，因而造成综上所述，水体的热量状况与土壤差别很大，因而造成了水体温度
18、的变化比土壤要小得多了水体温度的变化比土壤要小得多。 3.3.23.3.2、水体温度的变化、水体温度的变化 （一）水体温度的时间变化（一）水体温度的时间变化 日变化：水面最高温度出现在午后日变化：水面最高温度出现在午后151516h16h，最低温度出现在日，最低温度出现在日出后的出后的2 23h3h内。内。 年变化：水面温度极值出现的时间，深水湖和内海要比陆地滞后年变化：水面温度极值出现的时间，深水湖和内海要比陆地滞后一个月左右。水面最高温度一般出现在一个月左右。水面最高温度一般出现在8 8月月；最低温度则出现在；最低温度则出现在2 23 3月。月。 日较差：在中纬度湖面上日较差：在中纬度湖面
19、上2 255，洋面，洋面0.10.50.10.5； 年较差：深水湖和内海表面的温度年较差：深水湖和内海表面的温度15152020， 海洋上：热带地区为海洋上：热带地区为2 244，中纬度地区为，中纬度地区为5 588。 垂直方向上：水温日较差和年较差随深度加深而减小，垂直方向上：水温日较差和年较差随深度加深而减小，日变化消失层深度可达日变化消失层深度可达15152020，年变化可传到年变化可传到100100150150深处深处，随着深度增加，水温位相落后，随着深度增加，水温位相落后， （二）水温垂直变化（二）水温垂直变化 等温层等温层 跃变层跃变层 等温层等温层。 在冬季，水体表面有效辐射强，
20、水温下降，密度增大，在冬季，水体表面有效辐射强，水温下降，密度增大，表层较冷，水温的垂直分布几乎呈等温状态。当水面温表层较冷，水温的垂直分布几乎呈等温状态。当水面温度降到度降到44以下时，因水的膨胀作用，水的密度变小，以下时，因水的膨胀作用，水的密度变小，表层冷水不再下沉，使水面以下的水温在表层冷水不再下沉，使水面以下的水温在44左右左右。3.4 3.4 空气空气温度温度 3.4.13.4.1、空气温度的时间变化空气温度的时间变化 3.4.23.4.2、气温的空间分布特点气温的空间分布特点 3.4.33.4.3、空气的绝热变化空气的绝热变化 3.4.43.4.4、大气静力稳定度大气静力稳定度3
21、.4.13.4.1、空气温度的时间变化、空气温度的时间变化3.4.1.1 3.4.1.1 日变化日变化 周期性变化，单波变化最高出现在周期性变化，单波变化最高出现在13131515时（夏时（夏14-1514-15、冬、冬13-1413-14） 最最低出现在日出前后低出现在日出前后。位相比土温落后位相比土温落后11小时小时； 日较差小于土温日较差小于土温； 高度高度增加，气温日较差减小。增加，气温日较差减小。 影响因子影响因子( ( 日较差日较差 ）（1 1） 纬度纬度：气温日较差随纬度的增加而减小：气温日较差随纬度的增加而减小, ,热带气温日较差平均为热带气温日较差平均为10102020；温带
22、为；温带为8 899；极地只有；极地只有3 344。（2 2）季节季节：一般夏季气温日较差大于冬季，而一年中气温日较差在春季最大。：一般夏季气温日较差大于冬季，而一年中气温日较差在春季最大。（3 3）地形地形：凸出地形因风速较大小于凹地。：凸出地形因风速较大小于凹地。（4 4）下）下垫面性质垫面性质：陆地上气温日较差大于海洋，而且距海愈远，日较差愈大。：陆地上气温日较差大于海洋，而且距海愈远，日较差愈大。沙土、深色土、干松土的气温日较差大于粘土、浅色土和潮湿土。在有植物沙土、深色土、干松土的气温日较差大于粘土、浅色土和潮湿土。在有植物覆盖的地方，气温日较差小于裸地。覆盖的地方，气温日较差小于裸
23、地。（5 5） 晴天气温日较差大于阴天；大风天，气温日较差小晴天气温日较差大于阴天；大风天，气温日较差小（6） 空气湿度空气湿度 一般空气湿度大一般空气湿度大 日较差较小日较差较小3.4.1.2 3.4.1.2 年变化年变化气温的年变化与地面温度的年变化十分相似。大陆性气候区和季风性气候区，气温的年变化与地面温度的年变化十分相似。大陆性气候区和季风性气候区，一年中最热月和最冷月分别出现在一年中最热月和最冷月分别出现在7 7月和月和1 1月，海洋性气候区落后一个月左右，月，海洋性气候区落后一个月左右，分别出现在分别出现在8 8月和月和2 2月。月。影响气因子（影响气因子（年较差年较差）：）：1
24、1、 纬度：气温年较差随纬度的增高而增大纬度：气温年较差随纬度的增高而增大在赤道地区，在赤道地区， 1010左右，左右，中纬度地区中纬度地区2020左右，左右，高纬度地区可达高纬度地区可达3030。我国华南地区和云贵高原为我国华南地区和云贵高原为10102020；长江流域长江流域20203030；华北和东北南部为华北和东北南部为30304040；东北北部在东北北部在4040以上。以上。2 2 、距海远近：近海年较差小，越向大陆中心，年较差越大。、距海远近：近海年较差小，越向大陆中心，年较差越大。温带海洋上：温带海洋上：1111，大陆上：大陆上：20206060。3 3、地形及天气状况、地形及天
25、气状况 3.4.1.3 3.4.1.3 非周期变化非周期变化 幅度和时间没有一定的周期，视气流的冷暖性质和运动幅度和时间没有一定的周期，视气流的冷暖性质和运动状况而不同。在中高纬度地区，由于冷暖空气交替频繁，状况而不同。在中高纬度地区，由于冷暖空气交替频繁，气温非周期变化比较明显。气温非周期变化比较明显。 气温的非周期变化，可以加强或减弱甚至改变气温的周气温的非周期变化，可以加强或减弱甚至改变气温的周期性变化。期性变化。 实际上，一个地方气温的变化是周期性变化和非周期性实际上，一个地方气温的变化是周期性变化和非周期性变化共同作用的结果变化共同作用的结果。气温的空间分布气温的空间分布水平分布特点
26、水平分布特点（1 1） 等温线趋向于接近东西向排列，赤道地区向两极逐渐降低。等温线趋向于接近东西向排列，赤道地区向两极逐渐降低。（2 2）冬季北半球的等温线在大陆上大致凸向赤道，在海洋上大致凸向极地，）冬季北半球的等温线在大陆上大致凸向赤道，在海洋上大致凸向极地，而夏季相反。而夏季相反。（3 3）最高温度带并不位于赤道上，而是冬季在）最高温度带并不位于赤道上，而是冬季在5 51010S S处，夏季移到处，夏季移到2020N N左右。左右。（4 4）赤道附近的气温年变化很小，随着纬度的增加，年变化幅度也增大。）赤道附近的气温年变化很小，随着纬度的增加，年变化幅度也增大。（5 5）世界冷极出现在南
27、极，为）世界冷极出现在南极，为-90-90；热极出现在索马里境内，为；热极出现在索马里境内，为6363。我国境内绝对最高气温出现在吐鲁番，达我国境内绝对最高气温出现在吐鲁番，达48.948.9；绝对最低气温在漠河，为绝对最低气温在漠河，为-52.3-52.3。 3.4.2 3.4.2 气温的垂直分布气温的垂直分布3.4.2.13.4.2.1 气温垂直递减率气温垂直递减率：高度每变化：高度每变化100100米温度变化的数值米温度变化的数值T T = = T T2 2 -T -T1 1 Z Z = = Z Z2 2-Z-Z1 1A A 大小：大小： 0.650.65h h-1-1 例：高度例：高度
28、 （米）（米） 0 300 500 750 0 300 500 750 温度温度 31.5 28.2 24.3 21.231.5 28.2 24.3 21.2B B 影响：影响：陆地陆地 海洋海洋沙漠、燥土沙漠、燥土浅草地、湿土浅草地、湿土晴天、无风天气晴天、无风天气 阴天，有风天气阴天，有风天气 近地层气温的垂直分布类型近地层气温的垂直分布类型 （1）日射型）日射型 （2）辐射型）辐射型 （3）上午转变型）上午转变型 （4）傍晚转变型）傍晚转变型 3 .4.2.2 3 .4.2.2 对流层中的对流层中的逆温逆温： 在一定条件下，气温随高度的增高而增加，这种现象称为逆温在一定条件下，气温随高度
29、的增高而增加，这种现象称为逆温 逆温层：发生逆温的气层称为逆温层。逆温层：发生逆温的气层称为逆温层。（1 1）分类：）分类： （一）辐射逆温（一）辐射逆温：夜间由地面、雪面或冰面等辐射冷却形成。：夜间由地面、雪面或冰面等辐射冷却形成。逆温厚度一般为逆温厚度一般为200200300300。高纬冬季有时可达。高纬冬季有时可达2,0002,000左右左右（图图3-93-9）。）。 1 1、形成原因、形成原因 地面有效辐射地面有效辐射 2 2、形成有利的条件、形成有利的条件 (1) (1) 土壤条件土壤条件 CvCv 、 小的土壤；小的土壤； 地表粗糙的土壤；洼地表粗糙的土壤；洼地、山谷。地、山谷。
30、（2 2） 天气条件天气条件 有效辐射大的天气条件下容易形成。晴天、有效辐射大的天气条件下容易形成。晴天、微风的夜晚微风的夜晚 3 3、出现时间、出现时间 大陆上每个季节都能出现大陆上每个季节都能出现 中纬度地区多中纬度地区多出现在秋、冬季节。出现在秋、冬季节。 一般日出后一般日出后2 2小时左右消失小时左右消失 （二）平流逆温（二）平流逆温：暖空气平流到冷的地面或冷的水面上：暖空气平流到冷的地面或冷的水面上冷却形成冷却形成 1 1、出现时间、出现时间 北半球多发生在冬季（海陆）北半球多发生在冬季（海陆） 秋季秋季 （南北）（南北） 特点：范围广、持续时间长特点：范围广、持续时间长 （2 2）
31、意义：）意义： A A 农产品避冻贮藏农产品避冻贮藏 B B 化学防治病虫害化学防治病虫害 C C 加剧空加剧空气污染气污染 3.4.33.4.3、空气绝热变化、空气绝热变化和和大气稳定度大气稳定度 3.4.3.1 3.4.3.1 空气的绝热变化空气的绝热变化 绝热变化绝热变化：与外界不发生热量交换而引起温度：与外界不发生热量交换而引起温度变化。（绝热冷却、绝热增温）变化。（绝热冷却、绝热增温） （一）（一） 干绝热变化干绝热变化：指干空气或未饱和的湿：指干空气或未饱和的湿空气，在绝热上升或下降过程中的温度变化空气，在绝热上升或下降过程中的温度变化 干绝热直减律干绝热直减律 d d ：干绝热变
32、化中高度每变：干绝热变化中高度每变化化100100米温度变化的数值米温度变化的数值 d0.98hm-1或或1hm-1 湿绝热变化：始终保持饱和状态的一团湿空气在做绝热升降过程中的温度变化 湿绝热直减律m ： 湿绝热过程中 高度每变化100米 温度变化的数值 m与气压变化和潜热有关。 m不是常数，而是气压和温度的函数。平均为0.5 /100 3.4.3.23.4.3.2、大气静力稳定度、大气静力稳定度 （一）大气静力稳定度的概念（一）大气静力稳定度的概念 大气静力稳定度大气静力稳定度：在静力平衡状态的大气中，空气团受：在静力平衡状态的大气中，空气团受到外力因子的扰动后，大气层结（温度和湿度垂直分
33、布）到外力因子的扰动后，大气层结（温度和湿度垂直分布）有使其返回或远离原来平衡位置的有使其返回或远离原来平衡位置的趋势或程度趋势或程度。 （1 1） 若气块逐渐减速，趋于回到原位，若气块逐渐减速，趋于回到原位，则大气是稳定则大气是稳定的的。 （2 2）若气块仍按原方向加速运动，）若气块仍按原方向加速运动，则大气是不稳定的则大气是不稳定的。 （3 3）若气块保持原有运动状态，若气块保持原有运动状态，则大气是中性则大气是中性的。的。 二）判断二）判断（图（图3-11） A：d,m稳定稳定 B：d，m中性状态。中性状态。 C：d，m不稳定。不稳定。结论：愈大，大气愈不稳定。愈小，大气愈稳定。当m时，
34、必然d，称为绝对稳定；当d时，必然m，称为绝对不稳定。当dm时，对于饱和空气来说，大气是处于不稳定状态的；对于未饱和空气来说，大气又是处于稳定状态的。这种情况称为条件性不稳定状态。 3.4.4 3.4.4 温度和植物温度和植物 热量是生命活动的重要条件之一，也是农业环境的一个热量是生命活动的重要条件之一，也是农业环境的一个重要因子。在研究热量条件与动植物生长发育的关系时，重要因子。在研究热量条件与动植物生长发育的关系时，一般都用温度这个物理量表示。本章阐述土温、水温和一般都用温度这个物理量表示。本章阐述土温、水温和生物体体温的生物学意义；分析气温变化对农业生物、生物体体温的生物学意义；分析气温
35、变化对农业生物、农业环境和农事活动的影响，同时提供几种积温的求算农业环境和农事活动的影响，同时提供几种积温的求算方法及在农业上的应用。方法及在农业上的应用。 一一 温度的生物学意义温度的生物学意义 二二 温度与农业温度与农业 三三 积温及其应用积温及其应用 3.4.4.1 3.4.4.1 温度的生物学意义温度的生物学意义 1 1、三基点、三基点：生物学下限温度、最适温度和生物学上限温度：生物学下限温度、最适温度和生物学上限温度 五基点：最低、最高至死温度五基点：最低、最高至死温度 不同生物的三基点温度是不同的。不同生物的三基点温度是不同的。 共同特征：共同特征： 三基点温度都不是一个具体的温度
36、数值，而是有一定的变化三基点温度都不是一个具体的温度数值，而是有一定的变化范围。范围。 无论是生存、生长还是发育，其最适温度基本上是同一个变无论是生存、生长还是发育，其最适温度基本上是同一个变幅范围。幅范围。 各种生物最高温度差异小，最高温度接近最适温度，但实际各种生物最高温度差异小，最高温度接近最适温度，但实际上很少遇到。上很少遇到。 不同生物的最低温度差异很大，最低温度不同生物的最低温度差异很大，最低温度BB） 有效积温有效积温 A A一段时间内有效温度的总和一段时间内有效温度的总和 有效温度：活动温度与生物学下限之差称为有效温度有效温度：活动温度与生物学下限之差称为有效温度n n为该时段
37、日数，为该时段日数，t ti i为第为第i i日平均温度，为该发育阶段的生物学下限温度。日平均温度，为该发育阶段的生物学下限温度。 净效积温净效积温：实际温度超过该生育期的最高温度时，其超过部分：实际温度超过该生育期的最高温度时，其超过部分对生物的发育是无效的，其活动温度应以最高温度代替对生物的发育是无效的，其活动温度应以最高温度代替 t t0 0为最高温度；为最高温度； n n为为tittit0 0的天数；的天数； 为生为生育期内温度超过育期内温度超过t t0 0的天数的天数 界限净效积温界限净效积温 A A1 1 负积温负积温 t t00c 冬季一段时间内低于冬季一段时间内低于0 00 0
38、c c 的日平均温度之和的日平均温度之和 地积温地积温 一段时间内某一深度土壤温度的日平均温度之和一段时间内某一深度土壤温度的日平均温度之和BTmBtnii01Aniit11BAniity12 2、积温的稳定性、积温的稳定性( (一一) )积温的稳定性积温的稳定性，（不稳定原因），（不稳定原因） (1(1）积温学说的假）积温学说的假 设设 （2 2）环境因素的干扰：日平均，气温日）环境因素的干扰：日平均，气温日较差，海拔（较差，海拔（3 3）生物个体之间的差异）生物个体之间的差异 （4 4）人为造成的误）人为造成的误差差 （5 5）光照的影响）光照的影响( (二二) )改进：改进：（1 1）光
39、照条件订正：对光周期比较敏感。）光照条件订正：对光周期比较敏感。（2 2）积温的温度条件订正：温度对作物发育速度的影响是不一）积温的温度条件订正：温度对作物发育速度的影响是不一样的。当量积温样的。当量积温（）积温的回归订正：增温促进作用，增温抑制作用，感光系（）积温的回归订正：增温促进作用，增温抑制作用，感光系数数 3 3、应用、应用 （一）用来分析农业气候热量资源：区划（一）用来分析农业气候热量资源：区划 （二）作为农作物引种的科学依据：作物品种（二）作为农作物引种的科学依据：作物品种特性的重要指标之一特性的重要指标之一 （三）农业气象预报服务：物候期播种期收获（三）农业气象预报服务：物候期
40、播种期收获期期预报、病虫害预报等的重要依据，期期预报、病虫害预报等的重要依据， （四）农业生物生长发育的积温模式（四）农业生物生长发育的积温模式 （五）（五） 负积温作为冻害指标之一负积温作为冻害指标之一 有如下温度探空资料 高度m 0 200 500 800 1200 温度 32.5 30.7 26.8 22.4 19.6 试求 ：0 500 5001200米的 的气温直减率 判断做干绝热上升运动的气团在300500米气层的稳定度。 日平均温度如下 21.8 22.7 10.9 25.6 22.3 30.1 32.5 9.6 10.3 求活动积温、 有效积温 、净效积温 其中B=10.0 T
41、=30.0 思考题思考题 1名词解释：热容量、导热率、温度日较差、名词解释：热容量、导热率、温度日较差、年较差、年较差、r、rm、rd 、积温、有效积温、活动积积温、有效积温、活动积温温。 2土壤、空气和水的热量交换方式有何异同土壤、空气和水的热量交换方式有何异同? 3逆温有哪几类？各自是如何形成的？逆温有哪几类？各自是如何形成的？ 4土温、水温和空气温度的时空变化有何异土温、水温和空气温度的时空变化有何异同？同？ 5、写出地面、写出地面 和水体热量平衡表达式和水体热量平衡表达式 及各项及各项的物理意义的物理意义 6试述积温在农业生产中的应用及其局限性。试述积温在农业生产中的应用及其局限性。7
42、、 大气中的热量交换方式主要有那几种 推荐阅读文献推荐阅读文献 1北京农业大学农业气象学北京：科学北京农业大学农业气象学北京：科学出版社，出版社，1982 2王炳庭等农业气象上海：上海科学技王炳庭等农业气象上海：上海科学技术出版社，术出版社，1988 3马秀玲等农业气象北京：中国农业科马秀玲等农业气象北京：中国农业科技出版社，技出版社，1996 4徐祝龄等气象学北京：气象出版社，徐祝龄等气象学北京：气象出版社，1994 5周淑贞气象学与气候学北京：高等教周淑贞气象学与气候学北京：高等教育出版社，育出版社，1997 6中国农业科学院主编中国农业气象中国农业科学院主编中国农业气象学北京：中国农业出版社，学北京：中国农业出版社，1999