教案 课程:农业气象学 学时:60学时 班级:资源与环境 教师:刘丽华
教 案 课 程: 农业气象学 学 时:60 学时 班 级:资源与环境 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:气象原理与气候学专业年级:资源与环境授课教师:刘丽华 周|学 教学内容 备注 次|时 2/象学与气候学的定义;它们在国民经济中的意义 大气的组成及结构 2太阳辐射的一般知识,太阳辐射的时间长短 11223344556 2地面辐射、大气辐射、地面有效辐射的概念及其相 互关系。 2/壤热特性:地面的热量收支;土壤温度变化规律 土壤冻结和解冻 空气的绝热变化和非绝热变化;大气稳定度及其对 空气变化规律的判断 2 逆温及其形成条件,空气温度的局地变化,气温的 时间变化 2水温和士温的热特性:;水面温度和土壤温度的变化 情况。 2空气湿度的几种表示方法,重点是饱和水汽压 2|壤蒸发三阶段,植物蒸腾,蒸散量,各种凝结现 象及其产物。 2/降水的形成和种类,降水特性的表示方法,大气中 的水分循环 2气压及其变化,气压场的表示方法,风及其变化情 大气环流形成因子及大气环流模式,大气环流的平 均特征和变化情况。 77 2/天气环流在气候形成中的作用,季风及其形成,几 种地方性风的形成过程 2气团和锋的形成和分类,影响我国的主要气团
教学进度计划 课程名称：气象原理与气候学 专业年级：资源与环境 授课教师：刘丽华 周 次 学 时 教 学 内 容 备 注 1 2 气象学与气候学的定义；它们在国民经济中的意义； 大气的组成及结构。 1 2 太阳辐射的一般知识，太阳辐射的时间长短 2 2 地面辐射、大气辐射、地面有效辐射的概念及其相 互关系。 2 2 土壤热特性；地面的热量收支；土壤温度变化规律； 土壤冻结和解冻。 3 2 空气的绝热变化和非绝热变化；大气稳定度及其对 空气变化规律的判断。 3 2 逆温及其形成条件，空气温度的局地变化，气温的 时间变化 4 2 水温和土温的热特性；水面温度和土壤温度的变化 情况。 4 2 空气湿度的几种表示方法，重点是饱和水汽压。 5 2 土壤蒸发三阶段，植物蒸腾，蒸散量，各种凝结现 象及其产物。 5 2 降水的形成和种类，降水特性的表示方法，大气中 的水分循环 6 2 气压及其变化，气压场的表示方法，风及其变化情 况。 6 2 大气环流形成因子及大气环流模式，大气环流的平 均特征和变化情况。 7 2 大气环流在气候形成中的作用，季风及其形成，几 种地方性风的形成过程。 7 2 气团和锋的形成和分类，影响我国的主要气团
8 2主要的中高纬度天气系统和低纬度天气系统,重点 是副高对我国天气和气候的影响。 2热带气旋的概念和分类,寒潮和霜冻的形成与防御 9|,千旱与干热风的区别与联系,梅雨和洪涝灾害,冰 雹及防御。 2气侯的概念与形成,气候的形成因子,下垫面对气 候的影响 102地形起伏对气候的影响,冰雪覆盖对气候的影响 10)|人类活动对气候的影响,表现为大气成分改变和下 垫面性质。 112 气温和降水的地理分布,气候分类的基本原理,世 界气候的主要分类方法。 气候变化的史实,气候变化的可能原因。 实验一、实验二 12 实验三、实验四 12 实验五、实验六 13 4444 实验七、实验八 13
8 2 主要的中高纬度天气系统和低纬度天气系统，重点 是副高对我国天气和气候的影响。 8 2 热带气旋的概念和分类，寒潮和霜冻的形成与防御。 9 2 干旱与干热风的区别与联系，梅雨和洪涝灾害，冰 雹及防御。 9 2 气侯的概念与形成，气候的形成因子，下垫面对气 候的影响。 10 2 地形起伏对气候的影响，冰雪覆盖对气候的影响 10 2 人类活动对气候的影响，表现为大气成分改变和下 垫面性质。 11 2 气温和降水的地理分布，气候分类的基本原理，世 界气候的主要分类方法。 11 2 气候变化的史实，气候变化的可能原因。 12 4 实验一、实验二 12 4 实验三、实验四 13 4 实验五、实验六 13 4 实验七、实验八
说明:此教案以2学时为单位(即一讲)编写 第一章绪讼 、教学目的要求 通过本绪论的讲授,使学生掌握气象学与气候学的区别,了解它们的发展有及其在国 民经济中的意义。 教学方法:采用课堂教学 、重点 气象学与气候学;大气的基本情况:主要的气象要素。 四、教学时数:2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。 、气候学的概念及研究领域 1、概念 气候学是研究气候的特征、分布、变化、形成及其与人类活动相互关系的学科。 2、研究领域 按研究所用的原理和方法可分为天气气候学、物理动力气候学和自然气候学等。按研究的
说明：此教案以 2 学时为单位（即一讲）编写。 第 一章 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气候学的区别，了解它们的发展有及其在国 民经济中的意义。 二、教学方法：采用课堂教学。 三、重点： 气象学与气候学；大气的基本情况；主要的气象要素。 四、教学时数：2 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、气候学的概念及研究领域 1、概念： 气候学是研究气候的特征、分布、变化、形成及其与人类活动相互关系的学科。 2、研究领域： 按研究所用的原理和方法可分为天气气候学、物理动力气候学和自然气候学等。按研究的
尺度可分为大气候学、中气候学和小或微气候学。按研究时段和所用资料可分为古气候学 或地质时期气候学,历史时期气候学和近代气候学等 从应用观点出发,气候学可分为建筑气候学、农业气候学、航空气候学、航海气候学、医 疗气候学等。 第二节气象学与气候学在国民经济中的意义及发展 、气象气候情报服务 二、天气、气候预报服务 (一)天气预报服务 (二)气候预报服务 (三)展望性气候影响评价 三、气候资源的开发利用 四、人工影响天气和改善气候环境 第三节大气的组成和垂直结构 、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 800KM 暖层 中间层 55 KM 平流层 12KM 对流层 O KI
尺度可分为大气候学、中气候学和小或微气候学。按研究时段和所用资料可分为古气候学 或地质时期气候学，历史时期气候学和近代气候学等。 从应用观点出发，气候学可分为建筑气候学、农业气候学、航空气候学、航海气候学、医 疗气候学等。 第二节 气象学与气候学在国民经济中的意义及发展 一、气象气候情报服务 二、天气、气候预报服务 （一） 天气预报服务 （二） 气候预报服务 （三） 展望性气候影响评价 三、气候资源的开发利用 四、人工影响天气和改善气候环境 第三节 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.气象学与气候学的定义及分支。 2.气象学与与气候学在国民经济中的重要作用主要表现在哪些方面? 3.简述大气的基本情况。 参考书 1.《气象学与气候学基础》(李爱贞刘厚凤)气象出版社2001年9月第一版 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 第二章辐射 、教学目的要求 本章是气象要素的重点章,通过4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,地面辐射、大气辐射 地面有效辐射的概念及其相互关系;地面、大气辐射差额的概念及其变化规律 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 辐射差额 五、教学时数4学时课堂讲授,2学时多媒体演示。 六、教学内容 第二讲 第一节辐射的基本知识 、辐射与辐射能 (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
(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．气象学与气候学的定义及分支。 2．气象学与与气候学在国民经济中的重要作用主要表现在哪些方面？ 3．简述大气的基本情况。 参考书 1．《气象学与气候学基础》（李爱贞 刘厚凤） 气象出版社 2001 年 9 月第一版 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 二章 辐射 一、教学目的要求 本章是气象要素的重点章，通过 4 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，地面辐射、大气辐射、 地面有效辐射的概念及其相互关系；地面、大气辐射差额的概念及其变化规律。 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 辐射差额 五、 教学时数 4 学时课堂讲授，2 学时多媒体演示。 六、教学内容 第二讲 第一节 辐射的基本知识 一、辐射与辐射能 (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) 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=l 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 是地轴与地球公转轨道始终保持66度33分的交角 二是地轴在宇宙空间的倾斜方向始终保持不变 、地球的自转和公转 、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 (一)太阳高度角 1、概念:太阳平行光线与水平面的交角称为太阳高度角,简称太阳高度 2、求算式 正午时刻的简化公式为:h=90O+6 (二)太阳方位角 1、概念:太阳光线在水平面上的投影不敢当地子午线间的夹角 子午线:为测量地球而假设的南北方向的线,即通过地面某点的经线,也叫子午圈 四、昼夜形成和日照长短的变化 1、可照时数:在天文学上,某地的昼长是指从日出到日没太阳可能照射的时间间隔 2、实照时数:将一日中太阳直接照射地面的实际时数称为实照时数。通常短于可照时数。 3、曙暮光:在日出前与日没后的一段时间内,虽然太阳直射光不能直接投射到地面上, 但地面仍能得到高空大气的散射光,使昼夜的更替不是突然的,天文学上称为晨光和 昏影,总称为晨昏影,一般习惯上则称之为曙光和暮光。 4、光照时间:把包括曙暮光在内的日长时间称为光照时间 五、季节的形成及二十四节气 1、季节的形成:主要是由于太阳辐射随时间变化的结果,一年内地球每日在公转轨道上 的位置不同,一地不同时期获得太阳辐射能量不同,温度不同,地球公转一周,恰好 是寒来暑往的一年四季。在气侯资料统计中,把阳历的3、4、5月划分为春季:6、7
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 一、日地关系 一是地轴与地球公转轨道始终保持 66 度 33 分的交角。 二是地轴在宇宙空间的倾斜方向始终保持不变。 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。 (一)太阳高度角 1、概念：太阳平行光线与水平面的交角称为太阳高度角，简称太阳高度 2、求算式： 正午时刻的简化公式为：h=90–Ø+δ (二)太阳方位角 1、概念：太阳光线在水平面上的投影不敢当地子午线间的夹角 子午线：为测量地球而假设的南北方向的线，即通过地面某点的经线，也叫子午圈。 四、昼夜形成和日照长短的变化 1、可照时数：在天文学上，某地的昼长是指从日出到日没太阳可能照射的时间间隔。 2、实照时数：将一日中太阳直接照射地面的实际时数称为实照时数。通常短于可照时数。 3、 曙暮光：在日出前与日没后的一段时间内，虽然太阳直射光不能直接投射到地面上， 但地面仍能得到高空大气的散射光，使昼夜的更替不是突然的，天文学上称为晨光和 昏影，总称为晨昏影，一般习惯上则称之为曙光和暮光。 4、 光照时间：把包括曙暮光在内的日长时间称为光照时间。 五、季节的形成及二十四节气 1、 季节的形成：主要是由于太阳辐射随时间变化的结果，一年内地球每日在公转轨道上 的位置不同，一地不同时期获得太阳辐射能量不同，温度不同，地球公转一周，恰好 是寒来暑往的一年四季。在气侯资料统计中，把阳历的 3、4、5 月划分为春季；6、7
8月划分为夏季;9、10、11月划分为秋季;12、1、2月划分为冬季。 2、二十四节气 春雨惊春清谷天,夏满芒夏暑相连, 秋处露秋寒霜降,冬雪雪冬小大寒 月两节日期定,前后相差一两天, 上半年在六廿一,下半年在八二 第三讲 第三节太阳辐射在大气中的减弱 本节用多媒体辅助教学。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 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=So/2(1-pm ) sinh (三)总辐射(Q=S′+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 四 第五节地面、大气辐射和地面有效辐射(长波辐射) 、地面辐射
8 月划分为夏季；9、10、11 月划分为秋季；12、1、2 月划分为冬季。 2、 二十四节气： 春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连， 秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。 每月两节日期定，前后相差一两天， 上半年在六廿一，下半年在八二三。 第 三 讲 第三节 太阳辐射在大气中的减弱 本节用多媒体辅助教学。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 四 讲 第五节 地面、大气辐射和地面有效辐射（长波辐射） 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 大气辐射 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 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-oEa Fo为地面有效辐射,Eg为地面辐射,o为地面吸收率或称吸收系数,Ea为大气逆辐射。 第六节辐射差额 、概念: 物体收入辐射能与支出辐射能的差值称为净辐射或辐射差额 (一)地面净辐射(R):指地面辐射能的总收入和总支出之差值,又称地面辐射差额或地 面辐射平衡。 地面辐射平衡方程 1、白天晴天时:R=(S+D)(1-r)-F 2、白天阴天时:R=D(1-r)-F 3、夜间:R=-F。 (二)大气的辐射差额(主要指整个大气层的辐射差额) 大气辐射平衡方程: 1、白天晴天时:R=Q+F。-F(其中,Q表示整个大气层所吸收和太阳辐射,F。,F分别 表示地面及大气上界的有效辐射) 2、白天阴天或夜间时:R=F。-F (三)地气系统的辐射差额 把地面和大气看成一个整体,其辐射能的净收入为 R=(S+D)(1-r)+QF 就个别地区来说,地气系统的辐射差额既可为正,也可为负。但就整个地气系统说,这种 辐射差额的多年平均应为零 二、简单介绍一下地气系统辐射差额的地理分布 第七节全球热量平衡和天文气候带 由天文辐射所决定的气候称为天文气候 全球气候按纬度分为七个纬度气候带:赤道带,热带,副热带,温带,副寒带,寒带, 极地带。 第三章温度 、教学目的要求
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。 第六节 辐射差额 一、概念： 物体收入辐射能与支出辐射能的差值称为净辐射或辐射差额。 （一）地面净辐射（R）：指地面辐射能的总收入和总支出之差值，又称地面辐射差额或地 面辐射平衡。 地面辐射平衡方程： 1、白天晴天时：R=（Sˊ+D）（1-r）-F。 2、白天阴天时：R=D（1-r）-F。 3、夜间：R= -F。 （二）大气的辐射差额（主要指整个大气层的辐射差额） 大气辐射平衡方程： 1、白天晴天时： R=Q+F。-F （其中，Q 表示整个大气层所吸收和太阳辐射，F。，F 分别 表示地面及大气上界的有效辐射）。 2、白天阴天或夜间时：R= F。-F （三）地气系统的辐射差额 把地面和大气看成一个整体，其辐射能的净收入为： R=（Sˊ+D）（1-r）+Q-F 就个别地区来说，地气系统的辐射差额既可为正，也可为负。但就整个地气系统说，这种 辐射差额的多年平均应为零。 二、简单介绍一下地气系统辐射差额的地理分布 第七节 全球热量平衡和天文气候带 由天文辐射所决定的气候称为天文气候。 全球气候按纬度分为七个纬度气候带：赤道带，热带，副热带，温带，副寒带，寒带， 极地带。 第 三章 温度 一、教学目的要求