《农业气象学》第3章温度课件.ppt

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  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•3.1.2  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 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  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、动力两种方式种方式）） •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  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  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   图图3-2））• • •       QS=R+P+B+LE•Ｐ：感热通量（Ｐ：感热通量（湍流热通量或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：：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    LE：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地面净辐地面净辐射射     Qs 地表层储存的热量地表层储存的热量•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•3.2.2.1热容量：热容量：•在一定过程中，单位物体温度变化１在一定过程中，单位物体温度变化１℃℃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 (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Cv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 ：水：水>土土>气气•Cv ：水：水>土土>气气•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•3.2.2.2导热率导热率λ（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，其相对的两个面在时，其相对的两个面在单单位时间内通过单位面积位时间内通过单位面积的热流量，其单位是的热流量，其单位是J.m-1.S-1.℃℃-1(或Ｗ或Ｗ.m-1.℃℃-1)。

物物质的导热率只取决于物质本身的物理性质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（（B)与导热率的关系：与导热率的关系：ΔT/ΔZ为温为温度梯度  •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   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、湿度、孔隙、湿度、孔隙   有机质有机质•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λ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。

比较： 灌溉地与干燥地、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2.05~2.430.8~2.080.39~0.15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3.2.3.1  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量最多的６月，而是出现在７月或８月，相应地，地面最冷月温度一般出６月，而是出现在７月或８月，相应地，地面最冷月温度一般出现在１月或２月现在１月或２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3-3））（一）（一） 位相位相•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（13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一般深度每增加一般深度每增加10㎝㎝，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2.5～～3.5h•日恒温层日恒温层：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40～～100㎝㎝，，平均为平均为70㎝㎝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）土壤湿度）土壤湿度     （（2）土壤颜色）土壤颜色•（（3）土壤机械组成和腐殖质）土壤机械组成和腐殖质•（（4）地面覆盖物）地面覆盖物   （（5）地形和天气条件）地形和天气条件• （（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）粗糙度）粗糙度     （（8））Cv  、、 λ•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7-8月，最低月，最低1-2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～～20ｍ处；高纬约ｍ处；高纬约25ｍ左右。

位相也随深度的增加而ｍ左右位相也随深度的增加而延迟，平均每深１ｍ约延迟延迟，平均每深１ｍ约延迟20～～30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、下纬度、海拔、地形、下垫面条件等垫面条件等•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   土壤温度的垂直分布土壤温度的垂直分布（图（图3-5、图、图3-6））• •（（1））日射型日射型（受热型）（（受热型）（2））辐射型辐射型（放热型）（放热型）•（（3））上午转变型上午转变型 •（（4））傍晚转变型傍晚转变型      此外，在日射型和辐射型之间的过此外，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渡时段内，有可能出现等温过程•3.3  水体温度水体温度•3.3.1、、影响水体温度变化的因素影响水体温度变化的因素•1  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   水体是一种具有一定透明度的流体，太阳辐射能在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水体中传播较深•3  流动性，可使能量迅速输送。

流动性，可使能量迅速输送•4  大量能量消耗在潜热上大量能量消耗在潜热上•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•R0＝＝H＋＋LE＋＋ΔQ＋＋ΔA•R0：水体净辐射量：水体净辐射量•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•LE：水体的潜热通量密度；：水体的潜热通量密度；•ΔQ：水体热储存变量；：水体热储存变量；•ΔA：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•3.3.2、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15～～16h，最低温度出现在日，最低温度出现在日出后的出后的2～～3h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月月；最低温度则出现在；最低温度则出现在2～～3月•日较差：在中纬度湖面上日较差：在中纬度湖面上2～～5℃℃，洋面，洋面0.1~0.5℃℃；；•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15～～20℃℃，，•海洋上：热带地区为海洋上：热带地区为2～～4℃℃，中纬度地区为，中纬度地区为5～～8℃℃•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15～～20ｍｍ，，年变化可传到年变化可传到100～～150ｍ深处ｍ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，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4℃℃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4℃℃左右左右。

3.4   空气空气温度温度•3.4.1、、空气温度的时间变化空气温度的时间变化•3.4.2、、气温的空间分布特点气温的空间分布特点•3.4.3、、空气的绝热变化空气的绝热变化•3.4.4、、大气静力稳定度大气静力稳定度•3.4.1、空气温度的时间变化、空气温度的时间变化•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13～～15时（夏时（夏14-15、冬、冬13-14）） 最低最低出现在日出前后出现在日出前后位相比土温落后位相比土温落后1~２小时２小时；；  日较差小于土温日较差小于土温；；  高度增加，高度增加，气温日较差减小气温日较差减小•     影响因子影响因子( 日较差日较差 ））•（（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10～～20℃℃；温带为；温带为8～～9℃℃；极地只有；极地只有3～～4℃℃•（（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））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）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，气温日较差小于裸地•（（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  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月和月和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月和月和2月•影响气因子（影响气因子（年较差年较差）：）：•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， 10℃℃左右，左右，中纬度地区中纬度地区20℃℃左右，左右，高纬度地区可达高纬度地区可达30℃℃。

我国华南地区和云贵高原为我国华南地区和云贵高原为10～～20℃℃；；长江流域长江流域20～～30℃℃；；华北和东北南部为华北和东北南部为30～～40℃℃；；东北北部在东北北部在40℃℃以上•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：11℃℃，，大陆上：大陆上：20～～60℃℃•3、地形及天气状况、地形及天气状况•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•水平分布特点水平分布特点•（（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）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）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～～10°S处，夏季移到处，夏季移到20°N左左右•（（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）世界冷极出现在南极，为）世界冷极出现在南极，为-90℃℃；热极出现在索马里境内，为；热极出现在索马里境内，为63℃℃•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48.9℃℃；；•绝对最低气温在漠河，为绝对最低气温在漠河，为-52.3℃℃•        3.4.2  气温的垂直分布气温的垂直分布•3.4.2.1  气温垂直递减率气温垂直递减率：高度每变化：高度每变化100米温度变化的数值米温度变化的数值•△ △T = T2 -T1    △ △ Z = Z2-Z1•A   大小：大小： 0.65℃℃·hｍｍ-1• •例：高度例：高度 （米）（米） 0         300     500      750    •      温度温度      31.5     28.2     24.3     21.2B    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    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）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200～～300ｍ高纬冬季有时可达ｍ高纬冬季有时可达2,000ｍ左右ｍ左右（（图图3-9）•1、形成原因、形成原因     地面有效辐射地面有效辐射•2、形成有利的条件、形成有利的条件 • (1)  土壤条件土壤条件  Cv 、、λ 小的土壤；小的土壤； 地表粗糙的土壤；洼地、地表粗糙的土壤；洼地、山谷•（（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、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、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）意义：）意义：•A  农产品避冻贮藏农产品避冻贮藏  B  化学防治病虫害化学防治病虫害  C  加剧空气污加剧空气污染染 •3.4.3、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  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 γd ：干绝热变化中高度每变化：干绝热变化中高度每变化100米温度变化的数值米温度变化的数值•γd＝＝0.98℃℃·hm-1或或1℃℃·hm-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γm ： 湿绝热过程中 高度每变化100米 温度变化的数值•γm与气压变化和潜热有关 γm不是常数，而是气压和温度的函数平均为0.5 /100•3.4.3.2、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）） 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）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））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•二）判断二）判断（图（图3-11））• A：：γ＜＜γd,γm稳定稳定•B：：γ＝＝γd，，γm中性状态中性状态•                                                                         •C：：γ＞＞γd，，γm不稳定•结论：•①γ愈大，大气愈不稳定γ愈小，大气愈稳定•②当γ＜γm时，必然γ＜γd，称为绝对稳定；当γ＞γd时，必然γ＞γm，称为绝对不稳定•③当γd＞γ＞γm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  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  温度的生物学意义温度的生物学意义•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：•①① 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•②② 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•③③ 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•④④ 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<<最适温度，但实最适温度，但实际上经常遇到际上经常遇到•      3.4.4.2农业界限温度：农业界限温度：•具有普遍意义的，标志着某些物候现象或农事活动的开始、转折具有普遍意义的，标志着某些物候现象或农事活动的开始、转折或终止的日平均温度或终止的日平均温度•常用的界限温度及农业意义是：常用的界限温度及农业意义是：0℃℃：土壤冻结和解冻，越冬作物停止和开始生长，早春作物开：土壤冻结和解冻，越冬作物停止和开始生长，早春作物开始播种农耕期、无霜期农耕期、无霜期5℃℃：喜凉作物开始活跃生长多数树木开始生长喜凉作物开始活跃生长多数树木开始生长10℃℃：春季喜温作物播种和停止生长，喜凉作物开始迅速生长春季喜温作物播种和停止生长，喜凉作物开始迅速生长15℃℃：喜温作物的活跃生长期喜温作物的活跃生长期20℃℃：热带作物开始生长期，水稻分蘖迅速增长初终日之间为：热带作物开始生长期，水稻分蘖迅速增长初终日之间为热带作物的生长期热带作物的生长期•二二 温度与农业温度与农业•1、感温性和温周期现象、感温性和温周期现象•A  感温性：生物长期适应环境温度的规律性变化，形感温性：生物长期适应环境温度的规律性变化，形成其生长发育对温度的感应特性成其生长发育对温度的感应特性•春化现象：起源于春化现象：起源于高纬度或高海拔地区的植物高纬度或高海拔地区的植物，在其发，在其发育过程中需要一定的低温环境或刺激才能正常生长和发育过程中需要一定的低温环境或刺激才能正常生长和发育育•B  温周期现象：生物适应温度的某种节律性变化，并温周期现象：生物适应温度的某种节律性变化，并通过遗传成为其生物学特性。

其中研究最多的是日温周通过遗传成为其生物学特性其中研究最多的是日温周期现象•     3.4.4.3  气温日变化（周期性变温）•    温度日变化对作物生长发育有很大的影响昼夜变温对植物生长有明显的促进作用在一定的温度范围内，温度日较差越大越利于有机质的积累，作物的产量高，品质好有利于白天光合积累和夜间抑制呼吸消耗恒温20变温昼20（昼）－10（夜）光和呼吸净增长 光和呼吸净增长300175125300125175•      3.4.4.4   积温及其应用•积温  大于某一界限温度的日平均温度的累积• 常见的有大于 0、5、10、15、200c的活动积温 •Ti为日平均温度•大于 5、10、15、200c的有效积温•tA为给定的界限温度•积温学说：积温学说：①①在其它条件得到满足的前提下，温度因子对生物的发育起着主要作用在其它条件得到满足的前提下，温度因子对生物的发育起着主要作用②②生物开始发育要求一定生物开始发育要求一定的下限温度在一定温度条件下生长速度与温度成正比的下限温度在一定温度条件下生长速度与温度成正比③③完成某一阶段的发育需要一定的积温完成某一阶段的发育需要一定的积温。

•概念概念:作物完成其全生育期或某个生育期所所需温度累积的总和作物完成其全生育期或某个生育期所所需温度累积的总和•   积温实际是衡量温度强度和持续时间这两个方面的综合效应的一种农业气象指标可以把积温看作是一种热积温实际是衡量温度强度和持续时间这两个方面的综合效应的一种农业气象指标可以把积温看作是一种热量指标•（（T0  生物学上限温度生物学上限温度    B 生物学下限温度生物学下限温度       日平均）日平均）•例：例：21.0  9.8  11.0  12.7   28.2   32.1   31.2  18.5•（一）积温的种类（一）积温的种类•①①  活动积温Ｙ活动积温Ｙ    一段时间内活动温度的总和一段时间内活动温度的总和•活动温度：高于生物学下限温度的日平均温度称为活动温度（活动温度：高于生物学下限温度的日平均温度称为活动温度（tI>B））•②②  有效积温有效积温 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为该时段日数，为该时段日数，ti为第为第i日平均温度，Ｂ为该发育阶段的生物学下限温度。

日平均温度，Ｂ为该发育阶段的生物学下限温度• ••③③  净效积温Ａ净效积温Ａ′：实际温度超过该生育期的最高温度时，其超过部分对：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生物的发育是无效的，其活动温度应以最高温度代替•t0为最高温度；为最高温度；     n为Ｂ为Ｂ≤ti≤t0的天数；的天数；     ｍ为生育期内温ｍ为生育期内温度超过度超过t0的天数的天数• •界限净效积温界限净效积温 A1 •  •负积温负积温               t＜＜00c   •冬季一段时间内低于冬季一段时间内低于00c  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•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）积温学说的假）积温学说的假 设设    （（2）环境因素的干扰：日平均，气温日较）环境因素的干扰：日平均，气温日较差，海拔（差，海拔（3）生物个体之间的差异）生物个体之间的差异      （（4）人为造成的误差）人为造成的误差  （（5）光照的影响）光照的影响•(二二)改进：改进：•（（1）光照条件订正：对光周期比较敏感。

光照条件订正：对光周期比较敏感•（（2）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•（３）积温的回归订正：增温促进作用，增温抑制作用，感光系（３）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、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   500—1200米的  的气温直减率 •判断做干绝热上升运动的气团在300—500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=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、活动积温积温、有效积温、活动积温•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  及各项的及各项的物理意义物理意义•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、、 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：科学出北京农业大学．农业气象学．北京：科学出版社，版社，1982•[2]王炳庭等．农业气象．上海：上海科学技术王炳庭等．农业气象．上海：上海科学技术出版社，出版社，1988•[3]马秀玲等．农业气象．北京：中国农业科技马秀玲等．农业气象．北京：中国农业科技出版社，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：高等教育周淑贞．气象学与气候学．北京：高等教育出版社，出版社，1997•[6]中国农业科学院主编．中国农业气象学．北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，京：中国农业出版社，1999 。