4、温度

第三章温度第一节大气温度同一物质吸收、放出相同的热量，升温、降温是一致的，不同的物质吸收、放出相同的热量，升温、降温是不一致的，这就是物质的热特性1、热容量（Cv）分重量热容量和容积热容量1克物质温度升高1C所吸收(放出)的热量，称为重量热容量（J/g.C）1Cm3物质温度升高1C所吸收(放出)的热量，称为容积热容量（J/CM3.C）水的容积热容量为4.18*106J/M3.C干洁空气为1.3*103J/M3.C所以空气热容量是与空气中水汽含量有关的一、空气的温度与热量的关系二、大气的热量输送1、空气温度的非绝热变化A、分子传导(conduction)：由于温度的差异引起两物体分子的热运动将能量从一个分子传递给另一个分子达到热平衡的传热方式（由于地面和大气都是不良导休，所以通过这种交换方式的热量很少）B、辐射方式(radiation)：只存在于地气之间C、对流(convection):当暖而轻的空气上升时，周围冷空气便下来补充，称为对流，这是对流层中热量交换的重要方式D、湍流(turblent):边界层热量交换的重要方式E、平流(advection):大规模空气的水平运动F：蒸发和凝结：2、空气温度的绝热变化绝热过程：任一空气团与外界之间无热量变化时状态变化的过程绝热冷却：空气在上升过程中，因体积膨胀对外作功而产生能量消耗而使温度下降的这种现象绝热增温：空气在下降过程中，因体积压缩而接收能量而使温度上升的这种现象干绝热变化：干空气或者未饱和湿空气团作绝热的垂直运动时温度随高度的变化称干绝热直减率rd=1C/100m湿绝热变化：饱和湿空气团作绝热的垂直运动时温度随高度的变化称湿绝热直减率rm=0.5C/100m温度的绝热变化说明：空气作上升或者下降运动时，温度的变化不仅仅与外界热量有关，而与自身的气压变化有关系与气温垂直梯度r的梯度的区别三、大气的稳定度定义：大气的稳定程度称为大气稳定度。表示大气层中的某个空气块是否稳定在原来的位置、是否易发生对流。是空气垂直运动发展的内因和判定依据。因为空气的垂直运动是影响天气形成的重要因素，所以大气稳定度的判断，对预测天气发展有重要意义决定大气稳定的因素大气稳定度取决于R和Rd.Rm的对比关系稳定的大气结构，对流运动受抑制，常出现雾、层状云、连续性降水；而不稳定的情况下，常出现积雨云、阵性降水和冰雹等天气四、气温的变化规律1、气温的日变化最高值出现在14H（冬天）、夏天最高值出现在15H时左右，最低值出现在天亮前（5-6H）气温日较差落后土温的原因是热量有一个积累的过程，而低层大气的直接热源是地球表面影响气温日较差的主要因子有：1、纬度高纬度的地方日较差小、低纬度日较差大2、天气晴天大，阴雨天小3、云量多云小，小云多4、地形凸在（脊地）小，凹地大5、季节夏季大于冬季6、下垫面性质陆地大于海洋总辐射净辐射大气逆辐射地面长波辐射反射辐射2、气温的年变化最热月：大陆7月、海洋8月最冷月：大陆1月、海洋2月影响年较差的因素1、纬度，随着纬度升高而增大2、海陆近海小、远海大3、海拔高度与地形4、云和降水雨季年较差小、干季年较差大4、气温的垂直分布1、分布规律3、气温的非周期变化气团大范围的水平运动引起的变化，最典型的是春末夏初的冷空气和秋末冬初的暖湿气流2、逆温现象晴天白天气温随高度升高现象称为逆温，这层空气层称为逆温层影响：阻碍空气的垂直运动，水汽、烟雾集中在对流层低部，能见度变坏、大气污染严重。产生逆温的主要原因：1、辐射2、平流3、空气下沉(山区)逆温在农业上的应用1：冬季熏烟防霜2：防治病虫害、喷药方法3、山区综合利用第二节土壤温度一、土壤表面的热量平衡1、太阳总辐射2、大气逆辐射3、大气凝结潜热4、暖空气给地面热传导5、下层土壤向地面表面的热传导Rm=H+LE+G地面热量的主要来源：地面支出的主要热量1、地面的长波辐射2、冷空气与地面的热交换3、地面水分蒸发4、向下层土壤的热传导二、土壤的热特性同一物质吸收、放出相同的热量，升温、降温是一致的，不同的物质吸收、放出相同的热量，升温、降温是不一致的，这就是物质的热特性1、热容量（Cv）分重量热容量和容积热容量1克物质温度升高1C所吸收(放出)的热量，称为重量热容量（J/g.C）1Cm3物质温度升高1C所吸收(放出)的热量，称为容积热容量（J/g.C）水分热容量最大，空气热容量最小，固体热容量居中，通过翻耕、培土可改变热容量的大小2、热导率定义：1厘米物质上下温差1C，在单位时间通过单位横截面所带走的热量（J/(C.M.S)）土壤中水的热导率居中，空气热导率最小，土壤固体热导率最大3、热扩散率定义：热扩散率是指在一定的热量得失情况下，土壤温度变化快慢的一个物理量土壤热扩散率与热导率成正比，与土壤定容热容量成反比。对于土壤热扩散率大的土壤(粘土)，当白天获得热量后能迅速地将热量传到土壤深处；夜间它又可以把土壤深处的能量传回到地面，所以地面温度变幅不会很大，有利于作物生长；而土壤热扩散率小的土壤(泥炭土)，则容易出现白天温度过高，夜间温度过低，极容易出现冻害和热害的威胁三、土壤的日变化影响土壤表面温度日较差的主要因子有：1：太阳高度角2：土壤热特性3：地形4：地形5：天气四、土壤的年变化影响深度大于日变化深度五、土壤温波方程T(z,t):Z深度处t时刻的土壤温度T：：地表平均温度A(0):地表平均温度ω:土温曲线的正弦角度特点：1：土壤深度按几何级数增加，土壤温度的振幅按几何级数减少2：土温最高温度和最低温度出现的时间，随深度的增加而滞后3：土温衰减深度年变化比日变化深六、土壤温度的垂直分布1.日射型(13h)2.辐射型(1h)3.清早过度型(9h)4.傍晚过渡型(19h)第三节水温一、水的热特性：1、水的热容量大，升、降温缓慢2、水为半透明体，热量透射到10CM至100M左右水层吸收3、水的传热方式为流体运动4、水面蒸发耗热大于陆面二、水温的日变化和年变化1、日变化最高值出现在15-16h,最近值出现在日出后3小时日较差：高纬度小0.1C,热带大0.5C2、年变化最高值出现在8月，最冷月出现在2-3月第四节温度与农业一、气温与农业生产的关系1.基本温度指标A、三基点温度最适气温、最高气温、最低气温，在最适温度下作物生长发育迅速而且良好，在最低温度和最高温度下作物停止生长发育，但仍维持生命，当温度低于最低温度或者高于最高温度时，作物开始受不同程度危害，甚至死亡2.农业界限温度定义：具有普遍意义的，标志某些重要物候现象或者农事活动的开始、终止或转折的温度叫农业界限温度0C-----土壤冻结和解冻；农事活动的开始或者终止，0C以上持续日数为农耕期5C----早春作物播种,越冬作物开始生长期10C----春季喜温作物开始生长15C----春季喜温作物积极生长20C----水稻安全抽穗、开花的指标，热带作物正常生长判断依据：某月某日稳定通过农业界限温度的日期称为始日，相反为终日注：所谓稳定通过是指连续5天滑动平均气温超过界限温度荆州农业界限温度界限温度开始日期结束日期间隔天数积温3C12/227/12321.24882.910C26/319/11239.4282015C24/423/10183.2170020C18/524/9130.07983、积温定义：某一时段内逐日平均气温累积之和称为积温，它是研究作物生长、发育对热量的要求和评价热量资源的一种指标A、活动积温(Y)高于生长下限温度(B)的日平均温度(ti)为活动温度，作物在某时期内活动温度的总和称为活动积温B、有效积温(A)作物某个生育期内活动温度与生长下限温度(B)之差的累积有效积温比活动积温更确切，稳定性更强积温在生产中的应用A、积温是作物与品种特性的重要指标之一B、作为物候期预报、收获期预报、病虫害发生、发展时期预报重要依据C、积温是热量资源的主要标志之一三、调节温度的农业措施1、灌溉对温度的影响2、松土与镇压对土温的影响3、垄作对土温的影响4、染色剂与增温剂对温度的影响二、土温与农业的关系1、土温影响种子发芽与出苗2、土温影响根系的生长3、土温对块茎和块根形成的影响4、土温影响作物对水分和养分的吸收5、土温对昆虫的影响思考题：1、气温垂直梯度、干绝热直减率、湿绝热直减率的区别？2、逆温层对大气的影响？在农业上有哪些应用？3、热导率与热容量的区别？4、土温与气温时空变化规律？5、各种农业界限温度的意义？6、活动积温和有效积温的差别？7、积温在生产中的应用有哪些？利弊有哪些？8、大气稳定度判定依据？