气象学太阳辐射.ppt

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1、第一章太阳辐射,第一节太阳辐射,第二节地面辐射和大气辐射,第三节太阳辐射与农业生产,第一节太阳辐射,有关辐射的基本知识 1、辐射温度大于绝对零度（-273)的物体以电磁波和粒子的形式向周围放射能量，这种能量的传播方式称辐射，传递的能量称辐射能。2、太阳辐射太阳是一个及其炙热的气态球体，中心温度为20106K，表面温度高达6 000K，因此太阳时刻不停的向四周放射巨大的能量，称为太阳辐射,一、太阳辐射时间长短二、太阳辐射光谱三、太阳辐照度四、太阳在大气辐射中的减弱作用五、到达地面的太阳辐射六、地面对太阳辐射的反射,第一节太阳辐射,一、太阳辐射时间长短,（一）地球公转与四季形成由

2、于地球绕太阳公转时，不同时期获得的辐射能量不同，使温度不同，从而形成四季。太阳直射北半球时，北半球太阳高度角大，日照时间长，获得的太阳辐射能多，温度高；反之，太阳直射南半球，北半球温度低。,夏至日太阳直射北回归线，北半球昼长夜短，纬度愈高，白昼愈长，在北极圈内（66.5N）为24h白昼，称极昼现象；南半球则相反。此时，北半球为夏季，南半球为冬季。,冬至日太阳直射南回归线，北半球昼短夜长，纬度愈高，白昼愈短，在北极圈内为24h黑夜，称极夜现象；南半球则相反。此时北半球为冬季，南半球为夏季。,春分日和秋分日太阳直射赤道，全球各纬度均昼夜平分，各为12h，北半球分别为春、秋季。,地球公转与四季

3、形成,四季的划分,二十四节气,地球绕太阳公转一周要转360度，期间地球要自转365圈，历时365天。把地球公转一周等分为二十四等份，每一等份为15度，大约历时15天，这15天为一个节气。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。上半年来六廿一，下半年来八廿三。每月两节日期定，最多相差一两天。,下一页,二十四节立春,立春：2月3日-2月5日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,春季开始植物开始萌发生长,二十四节气雨水,雨

4、水：2月18日-2月20日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,二十四节气惊蛰,惊蛰：3月5日-3月7日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,开始打雷蛰伏的昆虫被惊醒开始四处活动,二十四节气春分,春分：3月20日-3月21日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至

5、,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,太阳直射赤道昼夜平分,二十四节气清明,清明：4月4日-4月6日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,气候温暖草木复苏,二十四节气谷雨,谷雨：4月19日-4月21日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪

6、,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,降水增加雨生百谷,二十四节气立夏,立夏：5月5日-5月7日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,夏季开始植物开始旺盛生长,二十四节气小满,小满：5月20日-5月22日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,麦类作物的籽粒即将饱满。,二十四节气芒种,

7、芒种：6月5日-6月7日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,麦类作物成熟秋作物忙于播种。,二十四节气夏至,夏至：6月21日-6月22日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,炎夏到来白昼最长,二十四节气小暑,小暑：7月6日-7月8日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种

8、,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,炎热的季节但未达到最热。,二十四节气大暑,大暑：7月22日-7月24日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,最热的时节。,二十四节气立秋,立秋：8月7日-8月9日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑

9、,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,秋季开始进入收获时节,二十四节气处暑,处暑：8月22日-8月24日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,躲藏终止炎热天气即将过去,二十四节气白露,白露：9月7日-9月9日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,早晚气温较低露水较重,二十四节

10、气秋分,秋分：9月22日-9月24日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,太阳直射赤道昼夜平分,二十四节气寒露,寒露：10月8日-10月9日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,早晚气温更低露水发凉已有冷意,二十四节气霜降,霜降：10月23日-10月24日,惊蛰,春分,清明,谷雨

11、,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,天气转冷开始见霜,二十四节气立冬,立冬：11月7日-11月8日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,冬季开始寒冷天气到来,二十四节气小雪,小雪：11月22日-11月23日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分

12、,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,天气较冷降水以雪的形态出现但雪量较小,二十四节气大雪,大雪：12月6日-12月8日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,天气更冷降雪量大形成地面积雪,二十四节气冬至,冬至：12月21日-12月23日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小

13、寒,大寒,立冬,小雪,寒冬到来白天最短,二十四节气小寒,小寒：1月5日-1月7日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,一年中较寒冷的时节但不是最冷,二十四节气大寒,大寒：1月20日-1月21日,惊蛰,春分,清明,谷雨,立春,雨水,芒种,夏至,小暑,大暑,立夏,小满,白露,秋分,寒露,霜降,立秋,处暑,大雪,冬至,小寒,大寒,立冬,小雪,一年中最冷的时节,一月小寒接大寒，二月立春雨水连；

14、惊蛰春分在三月，清明谷雨四月天；五月立夏和小满，六月芒种夏至连；七月大暑和小暑，立秋处暑八月间；九月白露接秋分，寒露霜降十月全；立冬小雪十一月，大雪冬至迎新年。抓紧季节忙生产，种收及时保丰年。,二十四节有先后，下列口诀记心间,（二）、太阳高度角（h）太阳平行光线与地平面的交角称为太阳高度角，常简称为太阳高度。h=0时最小，h=90时最大。,太阳高度角（h）的变化：一天中，早晨和傍晚，h最小，水平面上得到太阳能少；正午，h大，水平面上得到的太阳能多。北半球：一年中，冬至h最小，夏至最大。所以，太阳辐射能夏季大，冬季小。,1、昼夜的形成地球在自转的过程中，总是有半个球面向着太阳，表现为白昼，称为

15、昼半球，另外半个球面背对着太阳，表现为黑夜，称为夜半球，昼半球与夜半球的交界线称为晨昏线。地球不停的自转，就形成了昼夜交替的现象，如右图,（三）昼夜形成与日照时数,2、昼夜长短的变化地球在自转和公转的过程中，由于地轴和地球公转轨道面保持6633的倾角，使得晨昏线和地轴不在一个平面上（春秋分除外），因此晨昏线和地球上的纬度线相交割，把同一纬度线分为两部分，一部分在昼半球，称之为昼弧段；一部分在夜半球，称为夜弧段。又由于地球和太阳的相对位置经常发生变化，而地轴方向保持不变，使晨昏线也经常发生变化，晨昏线所分割的昼弧段和夜弧段的长短也经常发生变化（赤道地区昼弧和夜弧相等），形成了昼夜长短的变化。

16、,北半球日照时间变化：一年中，夏至日照时间最长，冬至最短；夏半年昼长夜短，昼长随纬度升高而增长，日照时间越长，冬半年昼长随纬度升高而缩短，日照时间缩短，春、秋分则不随纬度升高而变。,3、日照时间,3、日照时间可照时数（昼长）实照时数日照百分率光照时间,从日出到日落太阳可能照射的昼长时间。它以小时为单位。,它是地面上用日照计实际测量的日照时数。受云层和遮蔽物的影响，由于散射辐射强度几乎达不到日照计感应强度，所以实照时数几乎可以说明太阳直接辐射的时数多少，即晴朗时数多少。,它是实照时数与可照时数的百分比。它的大小说明晴阴状况，日照百分率大说明晴天多。,可照时数（昼长）是日出至日没的时数，实际上，就

17、作物光合作用所需光照而言，在日出前和日落后，太阳光线在地平线以下0-6时，光通过大气散射到地表产生一定光照度，这种光分别称曙光和暮光，所以光照时间=可照时间+曙暮光时间,二、太阳辐射光谱,太阳辐射光谱太阳辐射能随波长的分布曲线。在大气的上届，太阳辐射能绝大部分集中在波长0.15-4m之间，占太阳辐射总能量的99%。集中在紫外线、可见光、红外线波段内，因波长比较短，所以称太阳辐射为短波辐射。太阳辐射光谱中，能量密度最大值是0.475m,p12,可见光区(0.4-0.76m）能量占总能量的50%，具有光效应，是人类肉眼可见光谱区，也是植物光合作用的有效光谱区。可见光可按波长由长至短分解为红、橙、

18、黄、绿、青、蓝、紫七色光。太阳辐射的最大波长。,紫外光区（0.4m）能量占总能量的7%，具有化学效应，全部到达地面有毁灭生物的作用，幸大气中O3层吸收而到达地面的极少，它具有杀菌消毒，促进种子萌发的作用。,红外线区（0.76m）能量占总能量的43%，具有热效应，起着加热地面、大气、动、植物等物体的作用。,三、太阳辐照度,1、太阳辐照度太阳辐照度是反映太阳辐射强弱程度的物理量。它指单位时间内投射到单位面积上的太阳辐射能量，用符号S表示,其单位为J/(m2.s)。2、太阳常数当地球处于日地平均距离时，在大气上界，所测得的太阳辐照度变化较小，称为太阳常数。,太阳常数的数值随太阳黑子数目的变化和测

19、定方法的不同而有变化,并非一个常数。1981年10月世界气象组织根据火箭、卫星等仪器观测的结果，将太阳常数值修改为1367.69 J/(m2.s),其变化幅度一般在2%范围内。,3.到达地面的太阳辐照度如果不考虑大气的影响，则地平面上的太阳辐照度取决于太阳高度角。图中(P13)的S为某地平面的太阳辐照度，S0为太阳常数，h为太阳高度角。这时到达AC和AB面上的总辐射量相等，即：S=S0Sinh 一天中，正午h最大，S值最大，夜间h最小（为零），S也值最小；一年中，夏至正午h最大，S值最大，冬至正午h最小，S也值最小。,4、光照强度,表示光效应的物理量，称为光照强度，简称照度。光照强度的大小取

20、决于可见光的强弱。它指单位时间内垂直投射到单位面积上的对正常人眼能产生光亮感觉的太阳辐射能量，其单位为Lx（勒克斯）。照度有日变化，一天中以正午时为最大。一年中夏季最大，冬季最小。随纬度增加，照度减小。晴天时，照度由直射光和散射光二部分构成，阴天仅为散射光。,四、太阳辐射在大气中的减弱作用,若大气上界得到的太阳辐射能为100%，经过大气层后，大气和云层吸收了20%，大气散射10%，云层等反射共返回宇宙空间27%，能直达和散射到达地面且被地面吸收的仅43%。可见大气对太阳辐射的减弱是强烈的。,返回,吸收作用,氧、臭氧、水汽和CO2,减弱方式,主要的吸收成分,各成分的吸收波段,吸收太阳辐射的物质：

21、主要是O2，O3，CO2，H2O等O2 吸收 0.2m的紫外线，主要发生在高层大气O3 吸收紫外线，在0.2-0.3 m在强烈的吸收带，使0.3m的紫外线不能到达地面，能减少太阳总能量的4%CO2 主要吸收红外线，强度较弱H2O 主要吸收红外线，吸收量占13%尘埃、水滴也可吸收部分太阳辐射,特点1)大气对太阳辐射的吸收具有选择性；2)大气吸收太阳辐射占总量的24%；3)平流层以上气层主要是O2，O3吸收紫外线，吸收率接近于1；平流层以下主要是水汽和CO2对红外线的吸收；4)整个大气层对可见光的吸收率约为0.1，而太阳辐射能量集中在可见光区；因此，低层大气因吸收太阳辐射而增温是很少的，太阳辐射不

22、是对流层主要的直接热源。,散射作用,散射,当太阳辐射通过大气时，遇到大气中的各种质点，太阳辐射能的一部分散向四面八方，称为散射。,分类,由入射辐射波长与散射质点的相对大小r，将散射分为分子散射（雷莱散射）和米（Mie）散射。,反射作用,参与反射作用的物质,大气中较大的尘粒和云滴、云层。,云的反射作用,其反射能力随云状、云量和云厚而不同。云量愈多，云层愈厚，反射愈强。云层平均反射率为50%55%。,大气对太阳辐射的减弱方式吸收作用散射作用反射作用,大气的某些成分，具有选择吸收某些波长的太阳辐射的特性(吸收量为大气上界的6%），其中最主要的有O2、O3、水汽和CO2等。O2、O3：强烈吸收波长2

23、90nm的紫外线；水汽、CO2及微尘杂质：主要吸收红外线；大气对可见光谱区吸收极少。另外，云层能吸收大量的太阳辐射，吸收量为大气上界的14%,分子散射当直径比太阳辐射波长小的质粒（空气分子）所产生的散射。分子散射具有选择性，波长越短，被散射的越强；而波长较长的辐射，则被散射的较弱。例(p15)粗粒散射当直径比太阳辐射波长大的质粒(烟尘、云雾滴）所产生的散射。粗粒散射没有选择性，对各种波长几乎具有同等散射能力，散射系数不再随波长改变，称之为漫射。,大气中较大的尘粒、云层能反射太阳辐射到宇宙空间去，其中云层反射作用最显著。云的反射能力随云状、云量和云厚而不同。云量愈多，云层愈厚，反射愈强。使太

24、阳辐射削弱27%。,返回,大气对太阳辐射的减弱方式大气层的厚度大气透明程度,太阳辐射穿过大气的路程越长，它被减弱得越多；反之路径越短，被将减弱得越少。太阳辐射穿过大气层的厚度与太阳高度角有关。太阳高度角越大，太阳辐射穿过大气层的路程越短。,用大气透明系数表示。与大气的密度、水汽含量以及尘埃杂质大小及含量有关，这些物质越多，大气透明程度越差，因而太阳辐射受到的减弱越强。,五、到达地面的太阳辐射经过大气减弱后投射到地面的太阳辐射由两部分组成，即太阳直接辐射和散射辐射。,直接辐射是指以平行光线的形式直接投射到地面的太阳辐射。直接辐射照度是指单位面积，在单位时间内所接受的直接辐射，用S表示。,散射辐

25、射是指经散射后，由天空投射到地面的太阳辐射。散射辐射照度是指单位面积，在单位时间内所接受的散射辐射，用D表示。,直接辐射与散射辐射之和，称为总辐射。直接辐射照度与散射辐射照度之和称为总辐照度（Q）。即 Q=S+D,返回,主要是太阳高度角和大气透明系数(1)太阳高度角当太阳高度角增大时，直接辐射和散射辐射都增大，因而总辐射也增大。又由于太阳高度角有日、年变化和随纬度的变化，因此总辐射也有日、年变化和空间水平变化。,（一）影响太阳总辐照度的因素,（2)大气透明度当大气透明系数增大时，直接辐射增大，但散射辐射减小，这时，辐射总量的变化就无法判断。一般来说，直接辐射大于散射辐射，因此，当大气透明系

26、数增大时，总辐射也增大。(3)海拔高度当海拔升高时，大气透明系数增大，总辐射也增大。,(4)云量云量增多，总辐射可能增大，也可能减小，分为以下三种情况：当天空乌云密布时，直接辐射为零（S=0），到达地面的辐照度以散射辐射（D）为主，但其值也减小，则这时的总辐射（Q）必定减小。当部分天空有云，且云遮住阳光，这时，对该区域来讲，直接辐射为零（S=0），而散射辐射（D）的增大量补偿不了直接辐射（S）的减小量，则总辐射（Q）也减小。当部分天空有云，而且是没有遮住阳光的中云和高云，这时，对该区域来讲，直接辐射（S）没有明显减小，或减小不多，而散射辐射（D）却有明显增大，因此使得总辐射（Q）增大。,（

27、二）太阳总辐照度的变化规律1、总辐照度的日变化一天中，总辐照度夜间为零，日出后逐渐增大，正午达到最大，午后又逐渐减小。2、总辐照度的年变化一年中，中、高纬度地区总辐照度夏季最大，冬季最小。赤道附近，一年中有两个最大值，分别出现在春分和秋分。3、光照度的变化晴天时，光照度由直射光和散射光两部分组成；阴天时，只有散射光。,4、太阳辐射总量的变化一天内，一般在中纬度地区，夏季太阳辐射日总量大，冬季太阳辐射日总量小；一年中，太阳辐射年总量一般随纬度的增高而减少。（P16),六、地面对太阳辐射的反射和吸收,1、地面的反射辐射:到达地面的太阳总辐射中，有一部分被地面反射回到大气中，称为地面反射辐射

28、。地面反射辐射占到达地面的总辐射的百分率，称为地面反射率，以r表示。反射率主要与下垫面性质有关。下垫面：垫在空气层下面的面。（p17)2、地面对太阳辐射的吸收由于太阳辐射不能穿透地球，所以地面吸收率为1-r,返回,第二节地面辐射和大气辐射,一、地面辐射,1、地面辐射（Ee）：地面昼夜不停的向外放射辐射能，称地面辐射。地面辐射的大部分为大气所吸收，少量透过大气向宇宙空间散逸，如果地面温度按300K计算，地面辐射的波长范围在3-80m之间，最大放射能力的波长约为10m。地面辐射的波长全部在红外光区，因此，地面辐射又称为地面长波辐射和红外热辐射。,地面长波辐射通过大气层时，大气中的水汽、二氧化碳和

29、水滴等吸收了绝大部分的地面辐射能，其中尤以水汽的吸收能力最强。据统计地面辐射的能量93%被大气所吸收，仅有7%的能量散失在大气层之外，而大气对太阳辐射的吸收仅为大气上界的6%，可见大气能量主要直接来自地面，而不是来自太阳，所以说地面辐射是低层大气的主要热源。,2、地面辐射结果,二、大气辐射,大气辐射：大气向外放射的辐射。大气平均温度比地面低，其辐射波长范围为7-120m，最大放射能力的波长为15m，也属于红外长波辐射。大气辐射有一部分向上进入宇宙空间，有一部分向下到达地面，这一部分因与地面辐射的方向相反，称为大气逆辐射（Ea）。,大气热效应,大气能让大部分的太阳辐射透过而到达地面，使地面获得能

30、量，却把地面辐射几乎全部吸收，阻止地面能量外泄；还以大气逆辐射的形式把一部分能量传回给地面，补偿了地面以辐射的形式所损失的能量，这就使地面不至于过多地损失热量，而对地面起到了保温作用，这种作用称为大气热效应。因为大气效应与温室玻璃的保温效应相似，所以也称为大气的温室效应。,三、地面有效辐射（E）,是指地面辐射与地面吸收的大气逆辐射之差，用E表示。即 E=Ee-Ea 通常地面温度高于大气温度，相应地EeEa，E常为正值，这说明地面由于放射长波辐射大于吸收的长波辐射而经常失去热量，E是地面净损失的热量。E愈大，地面热量损失愈多，降温愈剧烈。,影响地面有效辐射的因素,1水汽水汽是关键因素，空气中水

31、汽含量增加，大气逆辐射增强，地面有效辐射减小，所以当天空有云、雾存在时，地面有效辐射较小，云层越厚云底越低，地面有效辐射越小。2风风能促进对流，使上层热量往下传递给地面，所以夜间有风时地面有效辐射较小。3地气温差当地温高于气温时，地面有效辐射为正值，且随地气温差的增大而增大（这种情况多发生在白天）；当地温低于气温时，地面有效辐射为负值，且地气温差越大，地面有效辐射越小（这种情况多发生在夜间）,影响地面有效辐射的因素,4.下垫面性质无植被覆盖的地面有效辐射较有植被覆盖的大；起伏不平的粗糙地面较平坦地的有效辐射大；干燥的下垫面较潮湿的下垫面的有效辐射大。5覆盖采用薄膜、草垫等材料在夜间覆盖

32、时地面有效辐射减小。6海拔高度随海拔高度的增加，水汽量减少，大气逆辐射减小，所以地面有效辐射增大。,四、地面辐射差额,地面辐射差额公式地面辐射差额是指单位面积的地表面，在一定时间内，辐射能的收入和支出之差。用R表示。即：R=（S+D）（1-r）-E,连接1,2,地面辐射差额的变化规律 1、日变化一天中，白天地面吸收的太阳总辐射远远大于地面有效辐射，R（地面辐射差额）0，地面得到热量，温度升高。其中，一般情况下，S（太阳直接辐射）D（太阳散射辐射），所以白天以S为主，则R的日变化与S的日变化基本一致，在中午前后达到最大值。夜间，地面吸收太阳辐射（S+D）（1-r（反射率）=0，R=-E，所

33、以R0，地面失热而降温。2、年变化一年中，夏季，太阳辐射照度较强，R0；冬季，太阳辐射照度较弱，R0。正负值的转换月份因纬度而异，在低纬度R0的月份较多，随纬度增加，R0的月份减少。,大气温室效应,大气中各种微尘和二氧化碳成分的存在，犹如温室覆盖的玻璃一样，阻挡了地面向外的辐射，增强大气逆辐射，对地面有保温和增温作用，这种现象称为大气温室效应。,为什么晴天的夜间比阴天的夜间冷些：,地球之所以适合人类生存就是因为有大气等，而大气在地球周围对地球形成了一种保温作用。当夜间处于晴天的时候，那么说明天空中的云层较之为少，云层一少那么对地表而言，云层所带来的大气逆辐射就较弱，再者，云层就相当于你晚上盖

34、的被子，没有了保护，地表的温度就迅速散发，气温就会降低的很快，就好比是沙漠一样。如果是阴天的晚上，则反之！地面接受太阳辐射后升温，后向外放出热量，称为地面辐射；大气的热量主要来源于地面辐射，大气升温后又向外放出热量，绝大部分返回地面，称为大气逆辐射；多云的夜晚地面辐射绝大多数都被大气吸收，又以大气逆辐射形式返回地面，使地面温度较高，而晴天的夜晚地面辐射直接射向宇宙空间，因此温度较低。,晴朗的天空为什么是蓝色的?阴天为什么是灰色?,因为阴天空气中的尘粒、小滴、冰晶的数量会很多而天空的颜色形成是靠太阳光通过大气层直射到地面然后反射而波长较短的蓝、紫、靛等色光,很容易被悬浮在空气中的微粒阻挡从而使光

35、线散射向四方,使天空呈现出蓝色阴天或污染严重的时有云层或粉尘多太阳光线穿过大气层时主要发生的是微小尘埃引起的散射这种情况下各种波长的光都会被散射因而天空呈灰白色 1、光的散射分为空气分子引起的散射和微小尘埃引起的散射。2、天晴或污染少时，太阳光线穿过大气层时发生的是空气分子引起的散射，只有波长比较短的蓝紫光遇到空气分子时发生散射（类似脚步比较短，跨不过空气子，只好被碰散了），因而天空呈蔚蓝色。3、阴天或污染严重的时，有云层或粉尘多，太阳光线穿过大气层时主要发生的是微小尘埃引起的散射，这种情况下，各种波长的光都会被散射（七种可见光的波长都小于尘埃的直径，都跨不过去），因而天空呈灰白色。,

36、紫外光区对植物生长发育的影响可见光区对植物生长发育的影响红外光区对植物生长发育的影响,第三节太阳辐射与农业生产,一、太阳辐射光谱对植物生长发育的影响,紫外光区对植物生长发育的影响,小于0.29m的短紫外线对植物有机体有致伤作用，大多数高等植物或真菌在这种辐射线照射下几乎立即死亡。0.29 0.315m的紫外线对大多数植物有害，人们利用这部分紫外线消毒土壤、消灭农作物的病虫害。0.3150.4m的紫外线对植物无害，可使植物矮壮，叶片变厚。可使果品色泽红润、深沉，果品成熟期如缺少紫外线，则含糖量降低。但有些植物要防止紫外线才能获得良好的品质，如云雾茶、生姜等。,可见光区对植物生长发育的影响,可见

37、光是太阳辐射波谱中与植物生长发育关系最密切的波段，绿色植物进行光合作用时，可见光被叶绿素吸收并参与光化学反应，所以可见光也称为光合辐射，又称生理辐射。植物对光合辐射各种波长的吸收和利用是不同的，把参与作物光合作用并转化为有机物质而贮存起来的太阳辐射称为光合有效辐射。叶绿素的吸收高峰有两个，一个在0.40-0.50m（主要为蓝、紫光），一个在0.60-0.70m（主要为红、橙光），因此是植物光合作用效率最高的波长。,可见光中蓝、紫光的光谱对植物（如向日葵）的向光性运动起着重要作用，当植物向光部分遇到这段光谱时，生长就受到抑制，比背光部位长得慢，导致植物向光性弯曲。可见，蓝、紫光具有防止茎叶徒长的

38、作用。可见光还可用于诱杀害虫，因为昆虫的视觉波长范围为0.25-0.70m，偏于短波，而且多数昆虫具有趋光性，这样，就可以在夜间利用萤光灯发出的较短光谱诱杀害虫。,红外光区对植物生长发育的影响,红外线具有热效应，它不直接参加植物有机质制造过程，却是影响植物热力状况的重要因素。红外线的热效应使植物的体温升高，从而促进植物的蒸腾和物质运输等生理过程，促进干物质的积累，而且外界环境的温度愈低，红外线的热效应愈大。,二、光照度与植物生长发育的关系,（一）影响光合作用（二）影响作物的发育进程（三）影响作物的品质,返回,（一）影响光合作用,光饱和点：在一定光照度范围内，植物的光合速率随光照度的上升而增加，

39、但当光照度超过一定限度时，光照度即使继续增大，光合速率也不再增加。此时的光照度叫光饱和点，也称饱和光强。光补偿点：是指光照度降低到一定程度时，光合速率与呼吸强度达到平衡的光照度。也称补偿光强。,返回,不同作物的光饱和点不同。一般来说，喜阳作物的光饱和点比较高，如水稻、小麦、柑橘、桃树、棉花、玉米、花生、大豆、向日葵以及荒漠和高山的作物；C4作物的光饱和点高于C3作物。光饱和点高的作物对光能的利用率比较高。作物群体的光饱和点高于单株、单叶的光饱和点，封行后的群体甚至不存在光饱和点，因为光照度增加，群体的上层叶片虽已饱和，但下层叶片光合速率仍随光照度的增加而提高，所以群体的总的光合速率不断上升。,

40、不同作物的光补偿点不同，一般来说，耐荫作物的光补偿点比较低，如茶树、生姜、韭菜、苋菜、蕃茄、白菜、甜菜等。作物群体的光补偿点也较单株、单叶为高，因为群体内叶片多，相互遮阳，当光照度弱时，上层叶片还能进行光合作用，但下层叶片则相反。群体中光补偿点为上层叶片光合速率和下层叶片呼吸强度消耗达到平衡时的光照度。,连接,（二）影响作物的发育进程,多数栽培作物正常生长发育的适宜照度为8000-12000lx，光照过强或不足都能引起植物生长不良，产量降低，甚至死亡。一般强光有利于生殖生长，弱光有利于营养生长。如，强光下有利于黄瓜雌花的分化及小麦小花的分化。但光照不足会引起植物茎杆柔弱，倒伏；棉花蕾铃易落。,

41、（三）影响作物的品质,光照度对植物产品质量有影响。生长在遮荫地的禾本科作物的蛋白质含量减少，糖用甜菜根中含糖量减少，马铃薯块茎中淀粉质也减少；光照条件好的瓜果含糖多而香甜可口。但光照太强，烟草、茶叶等喜阴作物品质下降。,总结,三、光照时间与植物生长发育的关系（一）光周期现象和类型植物的光周期现象,长日照植物短日照植物中性植物,在植物发育前期，要在较长白昼条件下，才能进入开花结实的植物。如小麦、大麦、马铃薯、甜菜、豌豆、落叶松等。这类植物要求日照愈长，发育（开花结实）越快。缩短日照则只长茎叶而延迟开花。该类植物一般发源于高纬地区，多为耐寒植物。,在植物发育前期，要在较短白昼条件下，才能进入开

42、花结实的植物，如晚稻、玉米、棉花、大豆、茶树等。该类植物要求日照愈短，发育愈快，延长日照时间则只长茎叶而延迟或不开花。这类植物多发源于低纬地区，多为喜温植物。,这类植物对日照长短不敏感。如荞麦、茄子、黄瓜等。,植物被分成长、短日照植物类型，需要一个客观的日照时间长度标准，长于或短于这个长度，长、短日照植物都不能开花结实，始终保持原有的营养生长状态，这个界限长度叫临界日照长度。一般以每日时间为12-14h为临界日照时间长度，但不是任何植物都如此。,光周期现象：昼夜交替及它们的长度对植物开花结实有很大的影响，有些植物需要长夜短昼才能开花，另外一些则相反，这种现象称为光周期现象。,（二）日照时间与作

43、物引种,纬度相近地区之间引种南种北引短日照作物北种南引南种北引长日照作物北种南引,日照时间相近，引种成功率大,由于北方生长季内日照时间比南方长，加之温度降低，使作物发育减慢，生育期延长，严重时甚至不能开花结实。光温对发育速度也有“叠加”作用。为确保能及时成熟，南种北引时应引入较早熟的品种或感光性较弱的品种。,由于南方生长季内日照时间比北方短，加之温度升高，使作物发育加快，生育期缩短，没能长好营养体，出现早穗现象，穗小粒少，故产量降低。光温对发育速度也有“叠加”作用。为使引种成功，北种南引时应引入晚熟或感光性弱品种。,由于南方日照缩短，发育减慢，但温度升高，发育加快，光温对发育速度有

44、“互相抵偿”作用。长日照植物的跨纬度引种，生育期长短变化应综合分析。,由于北方日照增长，发育加快，但温度降低，发育减慢，因此光温对发育速度影响有“互相抵偿”作用。,四、作物的光能利用率及其提高途径,（一）作物的光能利用率光能利用率是植物光合作用产物中贮存的能量占所得到的能量的百分率。一般是用单位时间内在单位土地面积上植物增加的干重换算成热量，去除以同一时间内该面积上所得到的太阳辐射能总量来表示。,到达作物层的太阳辐射，一部分被作物反射到空间，一部分漏射或透射到地面，其余部分被作物（主要是叶片）所吸收。但是，在被作物吸收的这部分辐射中，大部分转化为热量释放出来，而只有一小部分用于光合作用，制造

45、碳水化合物，所以作物的光能利用率是很低的。,作物的光能利用率较低,四、作物的光能利用率及其提高途径,（二）影响光能利用率提高的主要因素作物自身的光合效能低和总的光合量低是限制光能利用的主要原因，具体表现在以下几个方面：1光能转化率低投射到大田的光合有效辐射值有较大的浪费，即田间漏光、农耗时期光能损失、田间叶片的反射以及衰老的叶片不参与光合作用等损失约占36%。而光合作用中消耗于呼吸作用的物质及其它损失，占光合作用的2030%。,四、作物的光能利用率及其提高途径,2温度高温下（35.0以上），光合速率降低，这主要是由于高温使叶片气孔关闭。冬春气温低，使植物体生长矮小，不能形成足够的叶面积，

46、使植物光合产量不高。另外，自然界还有一些高低温灾害，使植物生长状况变坏。3水分水分不足，蒸腾减小，气孔关闭，使植物光合作用下降。4二氧化碳农田内CO2不足，光合作用下降。据观测，水稻田CO2浓度经常比大气常量低10%-20%，光合作用也相应下降10%-20%,四、作物的光能利用率及其提高途径,（三）提高光能利用率的途径1充分利用生长季节，优化耕作制度和栽培措施作物在苗期往往较稀，有大量的太阳光漏射到地面上而浪费了，间作套种是解决这个问题的有效措施。它延长了生长季节，较充分地利用了各种小气候条件，从而提高了光能与土地利用率。另一方面，间作套种的边际优势的作用是很大的。在同一种植密度下，由于

47、增加边行与多层受光，因而增加了直接照光面，把单作时光照分布的上强下弱形势变成边行光照强、光照比较均匀的形势，改善了农田通风透光条件。,四、作物的光能利用率及其提高途径,栽培管理上还常采用育苗移栽（如水稻）以充分利用季节与光能。在寒冷季节，使用温室和其它措施，延长作物生长期，以充分利用自然生长季节所不能利用的大量太阳辐射能。2选育合理的株型、叶型、高产和不倒伏品种一般斜立叶较利于群体中光能的合理分布与利用，并且斜立叶向外反射光较少，向下漏光较多，使下面有更多叶片见光。株型紧凑的群体互相遮荫较少，耐弱光照抗倒，形成较大的叶面积，光合利用率高。,四、作物的光能利用率及其提高途径,3创造合理的叶面积

48、，提高单位面积的光合生产率采取合理的水肥措施，创造适宜的叶面积，改善群体的通风透光条件；采用中耕、镇压与施用化学激素等，以调整株型，改善群体受光条件；用化学药剂整枝以调整株型叶色；精量播种，机械间苗以减少郁蔽。通过上述措施，改善作物生长的环境条件以充分供应光合作用所需的光量子、CO2、水分以及保证适宜的温度环境，提高光能利用率。,大豆中耕,精量播种机,机械间苗,要求深刻理解和熟练掌握的重点内容：太阳辐射强度和太阳常数概念太阳高度角变化规律大气对太阳辐射的减弱到达地面的太阳辐射强度及影响因素地面辐射差额有关概念、公式及变化规律光照与农业生产,要求一般理解和掌握的内容：辐射及其特性太阳辐射光谱、辐射波谱与农业生产光能利用与农业生产难点：日照时间与作物引种,