教案 课程:农业气象学 学时36学时 班级:园林 教师:刘丽华
教 案 课 程: 农业气象学 学 时:36 学时 班 级:园林 教 师:刘丽华
黑龙江八一农垦大学
黑 龙 江 八 一 农 垦 大 学
教学进度计划 课程名称:农ψ气象学专业年级:园林_授课教师:刘丽华 周|学 教学内容 备注 次|时 2/气象学、农业气象学的定义和任务:大气的组成及 结构,辐射的一般知识 2 太阳辐射在大气中的传播规律及减弱方式和影响减 弱的因子 32|土壤表面的热量平衡及热特性,水面温度的变化 4)对流层的逆温现象及产生原因,空气湿度的表示方 52大气中水汽凝结的条件,降水特性的表示方法 6 2|气压场的表示方法,风及其变化情况 7|2|大气环流模式,主要的地方性风 8 2气团和锋等主要的天气系统及它们的分类和天气特 征,天气预报简介。 2主要灾害性天气及其防御方法 10)气侯的概念与形成,中国气侯的基本特征,气候的 形成因子。 112地形起伏对气候的影响,冰雪覆盖对气候的影响。 12 2/类活动对气候的影响,主要表现在大气成分和下 垫面性质 132气温和降水的地理分布,气候分类的基本原理,世 界气候分类方法 142|气候变化的史实,气候变化的可能原因
教学进度计划 课程名称：农业气象学 专业年级： 园林 授课教师：刘丽华 周 次 学 时 教 学 内 容 备 注 1 2 气象学、农业气象学的定义和任务；大气的组成及 结构，辐射的一般知识。 2 2 太阳辐射在大气中的传播规律及减弱方式和影响减 弱的因子 3 2 土壤表面的热量平衡及热特性，水面温度的变化。 4 2 对流层的逆温现象及产生原因，空气湿度的表示方 法 5 2 大气中水汽凝结的条件, 降水特性的表示方法。 6 2 气压场的表示方法，风及其变化情况。 7 2 大气环流模式，主要的地方性风。 8 2 气团和锋等主要的天气系统及它们的分类和天气特 征，天气预报简介。 9 2 主要灾害性天气及其防御方法。 10 2 气侯的概念与形成，中国气侯的基本特征，气候的 形成因子。 11 2 地形起伏对气候的影响，冰雪覆盖对气候的影响。 12 2 人类活动对气候的影响，主要表现在大气成分和下 垫面性质。 13 2 气温和降水的地理分布，气候分类的基本原理，世 界气候分类方法。 14 2 气候变化的史实，气候变化的可能原因
154实验一和实验二 164实验三和实验四 说明:此教案以2学时为单位(即一讲)编写。 绪论 、教学目的要求 通过本绪论的讲授,使学生掌握气象学与农业气象学的区别,了解农业气象学的任务 教学方法:采用课堂教学 重点 气象学与农业气象学、气象要素与农业气象要素、天气与气候的区别。气象学研究对 象、方法和农业气象学研究对象、方法的区别 四、教学时数:1学时 五、教学内容 第一讲 第一节气象学与农业气象学 、气象学 (一)气象简单地说,大气物理现象称气象。如风云雨雪、虹晕雷电、冷暖干湿 二)气象学研究大气的物理过程和物理现象的一门科学称气象学 二、气象学的分支(解释以下定义)。 (一)天气学 二)气候学 (三)大气污染学 注:近年来环保专业开设了这门课。农业气象学中不作为重点介绍 (四)大气物理学 注:属气象专业学习范畴。农业气象学所牵涉到的内容不需讲得太深。 、气象学的研究对象 简单地说研究对象为大气中的物理过程和物理现象 四、气象学的研究任务 )把大气当作研究的客体,从定性和定量两方面来说明大气的特征 二)研究导致大气现象发生和发展的能量来源、性质及其转化 (三)研究大气现象的本质,进而解释大气现象,寻求其发生、发展的规律 (四)应用上述规律,控制自然和改造自然、造福人类
15 4 实验一和实验二 16 4 实验三和实验四 说明：此教案以 2 学时为单位（即一讲）编写。 绪 论 一、教学目的要求： 通过本绪论的讲授，使学生掌握气象学与农业气象学的区别，了解农业气象学的任务。 二、教学方法：采用课堂教学。 三、重点： 气象学与农业气象学、气象要素与农业气象要素、天气与气候的区别。气象学研究对 象、方法和农业气象学研究对象、方法的区别。 四、教学时数：1 学时 五、教学内容： 第 一 讲 第一节 气象学与农业气象学 一、气象学 （一）气象 简单地说，大气物理现象称气象。如风云雨雪、虹晕雷电、冷暖干湿。 （二）气象学 研究大气的物理过程和物理现象的一门科学称气象学。 二、气象学的分支（解释以下定义）。 （一） 天气学 （二） 气候学 （三）大气污染学 注：近年来环保专业开设了这门课。农业气象学中不作为重点介绍。 （四） 大气物理学 注：属气象专业学习范畴。农业气象学所牵涉到的内容不需讲得太深。 三、气象学的研究对象 简单地说,研究对象为大气中的物理过程和物理现象。 四、气象学的研究任务 （一） 把大气当作研究的客体,从定性和定量两方面来说明大气的特征。 （二） 研究导致大气现象发生和发展的能量来源、性质及其转化。 （三） 研究大气现象的本质，进而解释大气现象，寻求其发生、发展的规律 （四） 应用上述规律，控制自然和改造自然、造福人类
五、农业气象学的研究对象(对比气象学) 农业气象学是应用气象学最大部门,研究对象是大农业,包括农、林、牧、副、渔 六、农业气象学的任务(对比气象学) )对农业气候资源进行分析、利用和区划 (二)确定农业气象指标,根据指标鉴定气象条件对农业生物生长发育和产量的影响。 三)研究农业气象灾害发生规律及防御措施。 (四)开展农业气象测报、预报和情报的服务工作。 (五)农业与气候的调节、利用和改造研究。 第二节大气的组成和垂直结构 、大气的组成和大气污染 )大气的组成(学习各组成成分的作用 干洁空气 2、水汽 3、固体杂质 (二)大气污染(从概念、种类、形成环节上分析) 大气的垂直结构 (一)根据不同高度气层的特点,可从地面到大气上界将大气层分为五层(图示法讲解) 外层 800KM 暖层 85 KM 中间层 平流层 12KM 对流层 OKM (二)根据空气质点所受摩擦力的大小分两层 1、摩擦层:在1-2km高度以下的气层 2、自由大气:在1-2km高度以上的气层
五、农业气象学的研究对象(对比气象学) 农业气象学是应用气象学最大部门，研究对象是大农业，包括农、林、牧、副、渔。 六、 农业气象学的任务(对比气象学) （一）对农业气候资源进行分析、利用和区划。 （二）确定农业气象指标，根据指标鉴定气象条件对农业生物生长发育和产量的影响。 （三）研究农业气象灾害发生规律及防御措施。 （四）开展农业气象测报、预报和情报的服务工作。 （五）农业与气候的调节、利用和改造研究。 第二节 大气的组成和垂直结构 一、大气的组成和大气污染 （一）大气的组成(学习各组成成分的作用) 1、干洁空气 2、水汽 3、固体杂质 （二）大气污染（从概念、种类、形成环节上分析） 二、大气的垂直结构 (一)根据不同高度气层的特点，可从地面到大气上界将大气层分为五层（图示法讲解） 外层 800 KM 暖层 85 KM 中间层 55 KM 平流层 12KM 对流层 0 KM (二)根据空气质点所受摩擦力的大小分两层 1、 摩擦层：在 1-2km 高度以下的气层 2、 自由大气：在 1-2km 高度以上的气层
思考题 1.农业气象学与气象学的根本区别在什么地方? 2.气象学与农业气象学的研究对象、任务是什么? 参考书 李来胜主编,《农业气象学》,成都科技出版社出版,1994年 2.中国农科院农业气象研究室主编,《中国农业气象学》气象出版社出版,2000年 3.陈家豪主编,《农业气象学》,中国农业出版社出版,1999年 第一章辐射 、教学目的要求 本章是气象要素的重点章,通过1个学时的课堂讲授和2个学时的多媒体辅助教学, 要求学生掌握太阳辐射、地面辐射和大气辐射以及净辐射的变化规律 二、教学方法采用传统授课与多媒体辅助教学相结合。 、本章重点 太阳辐射(特征)变化规律,地面有效辐射和净辐射 四、本章难点 太阳高度角,方位角。 五、教学时数3学时(1学时的课堂讲授、2学时的多媒体辅助教学) 六、教学内容 第一节辐射的基本知识 、辐射的一般知识 (一)概念:绝对零度以上以电磁波和粒子的形式向四周放射能量,称辐射 子性 (二)根据定义分析辐射的性质: 波动性 (三)表征辐射特性的物理量:(分别解释以下物理量) 1、辐射通量 2、辐射通量密度(F) 3、辐射强度(I) 4、光照度(光照强度) 辐射的基本定律的学习 物体对辐射的吸收、反射、透射 a+r+t=I 四、太阳辐射 太阳表面温度6000K,中心达2万多度,是一个炽热的火球体,同样以电磁波和粒 子的形式把太阳能辐射到地球上,称太阳辐射
思考题 1．农业气象学与气象学的根本区别在什么地方？ 2．气象学与农业气象学的研究对象、任务是什么？ 参考书 1．李来胜主编，《农业气象学》，成都科技出版社出版，1994 年 2．中国农科院农业气象研究室主编，《中国农业气象学》 气象出版社出版，2000 年 3．陈家豪主编，《农业气象学》，中国农业出版社出版， 1999 年 第 一章 辐射 一、教学目的要求 本章是气象要素的重点章，通过 1 个学时的课堂讲授和 2 个学时的多媒体辅助教学， 要求学生掌握太阳辐射、地面辐射和大气辐射以及净辐射的变化规律。 二、教学方法 采用传统授课与多媒体辅助教学相结合。 三、本章重点 太阳辐射（特征）变化规律，地面有效辐射和净辐射。 四、 本章难点 太阳高度角，方位角。 五、 教学时数 3 学时(1 学时的课堂讲授、2 学时的多媒体辅助教学) 六、教学内容 第一节 辐射的基本知识 一、辐射的一般知识 (一)概念：绝对零度以上以电磁波和粒子的形式向四周放射能量，称辐射。 粒子性 (二)根据定义分析辐射的性质： 波动性 （三）表征辐射特性的物理量：(分别解释以下物理量) 1、 辐射通量 2、 辐射通量密度（F） 3、 辐射强度（I） 4、 光照度（光照强度） 二、辐射的基本定律的学习 三、物体对辐射的吸收、反射、透射 a+r+t=1 四、太阳辐射 太阳表面温度 6000K，中心达 2 万多度，是一个炽热的火球体，同样以电磁波和粒 子的形式把太阳能辐射到地球上，称太阳辐射
大气上界的辐射光谱:红外线为43%,紫外线为7%,可见光为50% 太阳辐射的特征用太阳辐射光谱、光强、光照时间来表述 第二节太阳辐射时间长短 日地关系 二、地球的自转和公转 三、太阳高度角和方位角 用多媒体演示。通过多媒体教学,学生可以从地球绕太阳公转,自转的动画中直接掌握四 季形成,昼夜的长短及高度角、方位角的计算。 第二讲 第三节太阳辐射在大气中的减弱 本节主要解决 1大气对辐射的减弱方式 2太阳辐射穿过大气层能量和光谱比例成分的减弱规律 第四节到达地面的太阳辐射 、到达地面的太阳辐射能量 (一)直接辐射(S) S=So Pmsinh So为太阳常数,P为大气透明系数,h为太阳高度角。 (二)直接辐射(D) 假设散射辐射一半返回宇宙空间,另一半在不考虑大气吸收作用下到达地面则散射辐射的 强度为 D=So/2(1-pm ) sinh (三)总辐射(Q=S′+D) (四)总辐射的变化 日变化:夜间为零,日出后逐渐增大,午后又开始减少 2.年变化:最大值出现在夏季,最小值出现在冬季 (五)日照与日照百分率 太阳光在一天中实际的照射时数称日照,以小时为单位 日照百分率=实际照射时数/可照时数x100%,大小说明一地的光能与降水充足与否 到达地面上的太阳辐射光谱 红外线和红光随太阳高度角减小而增多(解释朝霞不出门,晚霞行千里):紫外线、 蓝紫光随太阳高度角増大而増多(解释天空蔚蓝色原因);可见光随高度角増大,阴天变 化比例不大,晴天增加
大气上界的辐射光谱：红外线为 43%，紫外线为 7%，可见光为 50%。 太阳辐射的特征用太阳辐射光谱、光强、光照时间来表述。 第二节 太阳辐射时间长短 一、日地关系 二、地球的自转和公转 三、太阳高度角和方位角 用多媒体演示。通过多媒体教学，学生可以从地球绕太阳公转，自转的动画中直接掌握四 季形成，昼夜的长短及高度角、方位角的计算。 第二讲 第三节 太阳辐射在大气中的减弱 本节主要解决： 1.大气对辐射的减弱方式。 2.太阳辐射穿过大气层能量和光谱比例成分的减弱规律。 第四节 到达地面的太阳辐射 一、到达地面的太阳辐射能量 （一）直接辐射（Sˊ） Sˊ= S0.P msinh S0 为太阳常数，P 为大气透明系数，h 为太阳高度角。 （二）直接辐射（D） 假设散射辐射一半返回宇宙空间，另一半在不考虑大气吸收作用下到达地面则散射辐射的 强度为： D=S0/2（1-P m）sinh （三）总辐射（Q=Sˊ+D） （四）总辐射的变化 1．日变化:夜间为零，日出后逐渐增大，午后又开始减少。 2．年变化:最大值出现在夏季，最小值出现在冬季。 （五）日照与日照百分率 太阳光在一天中实际的照射时数称日照，以小时为单位。 日照百分率=实际照射时数/可照时数×100%，大小说明一地的光能与降水充足与否。 二、到达地面上的太阳辐射光谱 红外线和红光随太阳高度角减小而增多（解释朝霞不出门，晚霞行千里）；紫外线、 蓝紫光随太阳高度角增大而增多（解释天空蔚蓝色原因）；可见光随高度角增大，阴天变 化比例不大，晴天增加
第五节地面有效辐射和地面净辐射 、地面辐射 地球表面化温度300K,按照自身的温度直接放射出长波辐射,称为地面辐射 大气辐射 1、概念:大气主要吸收地面辐射,同时又按自身的温度向外放射辐射的现象 2、大气逆辐射:朝向地面的这部分辐射。(图示说明) 3、温室效应:透过太阳短波辐射,阻挡地面长波辐射。 、地面有效辐射 Fo=Eg-cEa Fo为地面有效辐射,Eg为地面辐射,σ为地面吸收率或称吸收系数,Ea为大气逆辐射。 四、地面辐射差额(又称辐射平衡、辐射收支、净辐射) 表达式:晴天R=(S+D)(1-r)-Fo 阴天R=D(1-r)-F 晚上R=Fo 含义:R为地面辐射差额,S+D为总辐射,F0为地面有效辐射 第二章温度 、教学目的要求 通过本章讲授,学生应重点掌握土温、气温及水温的变化规律。 二、教学方法采用课堂讲解,挂图辅助 、本章重点气温的变化规律。 四、本章难点大气稳定度、绝热变化 五、本章教学时数3学时 六、教学内容 第一节土壤温度的变化 土壤表面的热量平衡 (一)土壤表层的热量平衡 白天:Q1=RMB-LE晚上:Q2=R+MB+LE昼夜:Q=±R+MB士LE 解释各项物理含义 (二)土壤表面的热量平衡 ±R±MB±LE=0 解释各项物理意义 二、物质热特性 导热率(λ):概念 什么叫热特性?主要包括热容量(Cv):概念 导温率(K):概念
第五节 地面有效辐射和地面净辐射 一、地面辐射 地球表面化温度 300K，按照自身的温度直接放射出长波辐射，称为地面辐射。 二、大气辐射 1、概念 ：大气主要吸收地面辐射，同时又按自身的温度向外放射辐射的现象。 2、大气逆辐射：朝向地面的这部分辐射。（图示说明） 3、温室效应 ：透过太阳短波辐射，阻挡地面长波辐射。 三、地面有效辐射 F0=Eg-σEa F0 为地面有效辐射，Eg 为地面辐射，σ 为地面吸收率或称吸收系数，Ea 为大气逆辐射。 四、地面辐射差额（又称辐射平衡、辐射收支、净辐射） 表达式： 晴天 R=（Sˊ+D）（1-r）-F0 阴天 R=D（1-r）-F0 晚上 R=-F0 含义：R 为地面辐射差额，Sˊ+D 为总辐射，F0 为地面有效辐射。 第 二章 温度 一、教学目的要求 通过本章讲授,学生应重点掌握土温、气温及水温的变化规律。 二、教学方法 采用课堂讲解，挂图辅助。 三、本章重点 气温的变化规律。 四、本章难点 大气稳定度、绝热变化。 五、本章教学时数 3 学时 六、教学内容 第 三 讲 第一节 土壤温度的变化 一、土壤表面的热量平衡 （一）土壤表层的热量平衡 白天：Q1=R-M-B-LE 晚上：Q2=-R+M+B+LE 昼夜：Q=±R±M±B±LE 解释各项物理含义。 （二）土壤表面的热量平衡 ±R±M±B±LE=0 解释各项物理意义 二、物质热特性 导热率（λ）：概念 什么叫热特性？主要包括 热容量（CV）：概念 导温率（K）：概念
三、土壤温度的日变化和年变化 )土温的日变化 天中最高值出现在13h,最低值在天亮前,解释原因。 太阳高度角 2.导热率 影响土表温度日变幅大小的因素:3.土壤热容量 4.云量 5地形 6.土壤颜色 (二)土温的年变化 最热月出现在7、8月,最冷月出现在1、2月。 四、土温的垂直分布 绘图解释土温的分布的四种类型 第二节水温的变化 、水的热特性(水、陆增热和冷却差异的原因) 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以下,到100m左右水层吸收, 3.水的传热方式不一样,为流体运动,比分子传热快几千倍。 4.水面蒸发耗热大于陆面 、水温的日变化和年变化 日变化 最高值在15~16h,最低值出现在日出后3个小时(8-%h) 2.年变化 最热月8月,最冷月2~3月。 第三节气温的变化 气温的日变化和年变化 (一)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) 气温日较差要受到以下因子的影响 纬度,高纬度日较差小,低纬度日较差大 天气,晴天日较差大,阴雨天日较差小 3.云量,多云日较差小,少云日较差大。 4.地形,凸地(脊地)日较差小,凹地(谷地)日较差大。 5.海拔高度,高海拔日较差小,低海拔日较差大
三、土壤温度的日变化和年变化 （一）土温的日变化 一天中最高值出现在 13h，最低值在天亮前，解释原因。 1. 太阳高度角 2.导热率 影响土表温度日变幅大小的因素：3.土壤热容量 4.云量 5.地形 6.土壤颜色 (二）土温的年变化 最热月出现在 7、8 月,最冷月出现在 1、2 月。 四、土温的垂直分布 绘图解释土温的分布的四种类型 第二节 水温的变化 一、水的热特性(水、陆增热和冷却差异的原因) 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 以下，到 100m 左右水层吸收， 3．水的传热方式不一样，为流体运动，比分子传热快几千倍。 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 最高值在 15～16h，最低值出现在日出后 3 个小时（8—9h）。 2．年变化 最热月 8 月，最冷月 2～3 月。 第三节 气温的变化 一、气温的日变化和年变化 （一）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）。 气温日较差要受到以下因子的影响： 1．纬度，高纬度日较差小，低纬度日较差大。 2．天气，晴天日较差大，阴雨天日较差小。 3．云量， 多云日较差小，少云日较差大。 4．地形，凸地（脊地）日较差小，凹地（谷地）日较差大。 5．海拔高度，高海拔日较差小，低海拔日较差大
6.下垫面,海洋日较差小,大陆日较差大。 (二)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。 年较差要受到以下四个因子影响 纬度,高纬度年较差大,低纬度年较差小,举例说明 2.距海远近,近海年较差小,远海年较差大。 3.海拔高度与地形,高海拔比低海拔年较差小,凸地比凹地年较差小 4.云和降水,雨季年较差小,干季年较差大 (三)气温的非周期变化 第四讲 二、对流层的逆温现象 晴天白天气温随高度升高而升高,称逆温。 (一)产生逆温的主要原因有 辐射2.平流3.空气下沉,在山区常发生逆温 (二)逆温在农牧业上的应用:(详细说明) 农副产品贮藏2.防治病虫害,喷药方法3.冬季熏烟防霜4.在山区进行综合开发 利用,考虑逆温层的分布规律,充分利用冬季逆温现象,为家畜选择比较温和的冬营地。 、气温的绝热变化 什么叫绝热变化,先举自行车打气的例子,再延伸到空气。空气上升、下降没有与周围发 生热量交换的过程称绝热过程。 干绝热递减率:1℃/0om,称干绝热递减率。湿绝热递减率:0.5℃/00m。物理含义:同 气块在不同高度上气温的变化 四、大气稳定度的概念 气块受到垂直方向扰动后,大气层结使它具有返回或远离原来平衡位置的趋势和程度,称 为大气稳定度 五、绘图解释判断大气稳定度的依据 思考题 气温递减率与绝热递减率的区别 2.导热率与热容量的区别 3.地温(土温)和气温的时空变化规律 参考书 中国农科院农业气象研究室编《中国农业气象学》,中国农业出版社出版,2000年。 第三章水分 教学目的要求 通过本章讲授,学生应掌握蒸发、蒸腾、蒸散、蒸腾系数、蒸腾效率、水分有效利用率的
6．下垫面，海洋日较差小，大陆日较差大。 （二）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。 年较差要受到以下四个因子影响： 1．纬度，高纬度年较差大，低纬度年较差小，举例说明。 2．距海远近，近海年较差小，远海年较差大。 3．海拔高度与地形，高海拔比低海拔年较差小，凸地比凹地年较差小。 4．云和降水，雨季年较差小，干季年较差大。 （三）气温的非周期变化 第 四 讲 二、对流层的逆温现象 晴天白天气温随高度升高而升高，称逆温。 (一)产生逆温的主要原因有： 1．辐射 2．平流 3．空气下沉，在山区常发生逆温。 (二)逆温在农牧业上的应用：（详细说明） 1．农副产品贮藏 2．防治病虫害，喷药方法 3．冬季熏烟防霜 4．在山区进行综合开发 利用，考虑逆温层的分布规律，充分利用冬季逆温现象，为家畜选择比较温和的冬营地。 三、气温的绝热变化 什么叫绝热变化，先举自行车打气的例子，再延伸到空气。空气上升、下降没有与周围发 生热量交换的过程称绝热过程 。 干绝热递减率：1℃/100m，称干绝热递减率。湿绝热递减率：0.5℃/100m。物理含义：同 一气块在不同高度上气温的变化。 四、大气稳定度的概念 气块受到垂直方向扰动后，大气层结使它具有返回或远离原来平衡位置的趋势和程度，称 为大气稳定度。 五、绘图解释判断大气稳定度的依据 思考题 1．气温递减率与绝热递减率的区别。 2．导热率与热容量的区别。 3．地温（土温）和气温的时空变化规律。 参考书 中国农科院农业气象研究室编《中国农业气象学》，中国农业出版社出版，2000 年。 第 三章 水分 一、教学目的要求 通过本章讲授，学生应掌握蒸发、蒸腾、蒸散、蒸腾系数、蒸腾效率、水分有效利用率的