農業(yè)氣象學課程教學大綱

第頁農業(yè)氣象學課程教學大綱一、基本概況課程名稱：農業(yè)氣象學(Agrometeorology)課程代碼：131010194課程類別：專業(yè)基礎課學時/學分：40/3（其中理論34學時，實驗6學時）需預修課程：高等數學、普通物理學、植物生理學等適用專業(yè)：適用農學、植保、植病、植檢、園藝、園林、蔬菜、果樹、草業(yè)等的本科教學課程簡介農業(yè)氣象學是面向高等農業(yè)院校非農業(yè)氣象專業(yè)本科生開設的專業(yè)基礎課。課程主要分為氣象要素、天氣、氣候、氣象應用等四部分內容。氣象要素部分的主要內容是：介紹有關大氣的組成及垂直分層；輻射、溫度、水分、氣壓和風等氣象要素的基本概念、有關定律，分析各要素的時空變化規(guī)律及其與農業(yè)生產的關系。天氣部分的主要內容包括：引起天氣及災害性天氣的氣團、鋒及鋒面、氣旋、反氣旋等的基本概念；不同天氣系統(tǒng)對應的天氣特點；天氣圖制作和天氣預報簡介；幾種與農業(yè)關系密切的災害性天氣等。氣候部分的主要內容是：氣候概念；輻射、大氣環(huán)流、下墊面及人類活動對氣候形成的影響；全球氣候變化及其對農業(yè)的可能影響與農業(yè)應對策略；中國氣候特點及農業(yè)氣候資源與潛力。氣象應用部分的主要內容是：農業(yè)氣象在作物、蔬菜、園林、果樹、畜牧、漁業(yè)等方面的應用。本課程的重點是氣象學的基礎理論、基本原理及其與農業(yè)生產的關系。二、教學目標學生通過本課程的學習，在知識和能力等方面達到以下要求：1.理論、知識目標：農業(yè)氣象學是農業(yè)，園藝，草業(yè)，植保等專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，通過課堂講授，使學生掌握氣象學和農業(yè)氣象學的有關基礎理論，了解和農業(yè)生產的關系。通過實驗教學，學生親自動手安裝儀器、觀測數據、分析氣象要素的時空變化規(guī)律，進一步理解課堂講授內容，學會氣象觀測及小氣候觀測的方法和技能。2.能力目標：培養(yǎng)學生分析和解決有關單元操作的能力及運用基礎理論分析和解決實際問題的能力。3.達成目標：能夠發(fā)現、辨析、質疑、評價農業(yè)氣象學相關現象和問題，表達個人見解。能夠綜合運用所掌握的理論知識和技能，對農業(yè)氣象學相關復雜問題進行綜合分析和研究，并提出相應對策或解決方案，具有創(chuàng)新性思維。三、教學內容及教學要求緒論（講課1學時；實驗0學時）教學內容：1.氣象學及氣候學的研究范疇和本課程基本內容；2.氣象學與氣候學的幾個基本概念；3.氣象觀測規(guī)范和全球監(jiān)測網絡；4.氣象學在各領域的應用的簡單介紹。教學要求：1.了解氣象學及氣候學的研究范疇和本課程基本內容；2.了解全球和中國氣象觀測規(guī)范和監(jiān)測網絡；3.掌握天氣與氣候等氣象學中的幾個基本概念；4.了解氣象學在各領域的應用，農業(yè)氣象學的應用前沿；5.思考本專業(yè)與氣象學的結合交叉點。本章重點、難點：全通過對氣象學在各領域的應用案例分析，激發(fā)學生學習熱情和興趣，啟發(fā)同學尋找專業(yè)與本學科的結合點。第一章大氣（講課3學時；實驗0學時）教學內容：1.大氣的發(fā)展變化歷程，現代大氣污染物及其來源；2.大氣組成及大氣與農業(yè)生產的關系；3.大氣的垂直分層指標——氣溫直減率的概念；4.大氣垂直結構中各層的基本特點及其成因。教學要求：1.了解大氣的發(fā)展變化歷程；現代大氣污染物及其來源；2.了解大氣組成成分中對農業(yè)影響較大的幾個因子及其在農業(yè)生產中的地位和作用；3.掌握大氣垂直結構中各層的基本特點及成因；4.掌握氣溫直減率和逆溫層的概率。本章重點、難點：重點：現代大氣的組成；氣溶膠的來源及其對生產生活的影響；大氣的垂直分層和各層特點及其形成原因。難點：溫室氣體；臭氧空洞；氣溫直減率；逆溫層形成的原因及其時空變化特點。第二章輻射（講課6學時；實驗1學時）教學內容：1.輻射、輻射通量密度、黑體、灰體和光合有效輻射等的基本概念和普朗克定律、斯第芬—波爾茲曼定律和維恩位移定律等基本定律；2.太陽高度角和日照時數的時空差異，太陽輻射及其在大氣中的衰減過程、到達地面的太陽輻射的時空分布規(guī)律；3.太陽輻射及其與農業(yè)生產的關系；4.地球輻射特性和“地－氣系統(tǒng)”中的輻射平衡。教學要求：1.了解不同物體的輻射特性；黑體與灰體的基本概念；2.掌握與輻射有關的幾個基本概念和基本定律；3.掌握太陽輻射的光譜構成及其在大氣中的衰減與不同下墊面對到達地面的太陽輻射的選擇吸收和反射的差異；4.掌握光合有效輻射概念及提高光合利用率的農技措施；5.了解地球輻射和“地－氣系統(tǒng)”中的輻射平衡。本章重點、難點：重點：太陽和地球輻射的特性及“地－氣系統(tǒng)”的輻射平衡；到達地面的太陽輻射的時空分布規(guī)律及提高大田作物生產的光合利用率措施。難點：黑體的輻射分布定律；普朗克定律；地球輻射及發(fā)射率。第三章溫度（講課6學時；實驗1學時）教學內容：1.空氣的絕熱變化與非絕熱變化過程及氣溫的時空變化規(guī)律；2.大氣層結及大氣穩(wěn)定度的判斷；3.空氣與外界的熱量交換方式，地溫與氣溫的關系；4.土溫的時空變化規(guī)律及土壤溫波方程；5.農業(yè)界限溫度及積溫對農業(yè)生產的影響；6.積溫的種類及統(tǒng)計方法。教學要求：1.了解空氣和土壤與外界的熱量交換方式；2.掌握空氣垂直絕熱過程及大氣穩(wěn)定度的判斷；3.了解氣溫和地溫與農業(yè)生產的關系；4.掌握土壤的溫波方程的具體應用；5.熟悉調控土壤溫度的幾種具體方法和措施；6.掌握氣溫和地溫的時空變化規(guī)律；7.掌握活動積溫和有效積溫的計算方法和實踐應用；8.了解農業(yè)生產光溫水等多氣象要素的綜合作用。本章重點、難點：重點：空氣與外界的熱量交換方式及非絕熱變化過程；氣溫和地溫的時空變化規(guī)律；基點溫度和積溫及其對農業(yè)生產的影響。難點：氣溫直減率、干絕熱直減率和濕絕熱直減率與大氣穩(wěn)定度的關系；對流層的逆溫現象及其成因和土壤的溫波方程；氣溫和地溫空間變化規(guī)律的異同；積溫理論及其發(fā)展。第四章水分（講課4學時；實驗2學時）教學內容：1.描述空氣濕度的幾個物理量及其相互轉換，空氣濕度觀測方法，濕度的時空分布規(guī)律；2.焚風形成過程的空氣溫濕度變化；3.影響蒸發(fā)和蒸騰的主要因子，如何有效調控植物水分蒸騰過程的阻抗；4.水汽凝結過程和凝結物，大氣中云霧和地表物上露霜的形成條件，云的分類和觀測記5.錄表示方法；6.水分和農業(yè)生產的關系；提高水分利用率的途徑和技術措施。教學要求：1.了解地球水分大循環(huán)和小循環(huán)的過程；2.了解蒸發(fā)蒸騰和水汽凝結現象及其影響因子；3.熟悉描述空氣濕度的幾個物理量及其觀測計算方法；4.掌握空氣濕度的時空變化規(guī)律、蒸騰及蒸散的計算方法；5.了解水分與農業(yè)生產的關系；6.掌握提高水分利用率的幾種主要途徑和調控措施；7.掌握焚風形成過程中空氣溫濕度的變化、云的分類及其國際代碼。本章重點、難點：重點：空氣實際水壓和飽和水汽壓的計算方法；空氣濕度的表示、觀測和查算方法；植物水分蒸騰過程及蒸騰速率的推導和蒸散計算；地表物上和大氣中的幾種主要的水汽凝結物及比較。難點：空氣濕度的時空分布規(guī)律；云的描述、觀測和國際代碼；降水量和蒸發(fā)量的時空差異及其與作物布局的關系；水與農業(yè)生產的關系，作物需水臨界期和關鍵期比較。第五章氣壓和風（講課4學時；實驗2學時）教學內容：1.氣壓和壓高公式；2.氣壓的時空變化規(guī)律；3.氣壓的基本型式和天氣圖的繪制；4.分析作用于空氣質點上的力，繪制氣壓場和流場的關系圖；5.空氣的水平運動；6.大氣環(huán)流和局地環(huán)流及其對氣候的影響。教學要求：1.了解氣壓與天氣的關系，空氣的輻合和輻散；2.了解氣壓帶和風帶；3.了解風與農業(yè)生產的關系；4.熟悉壓高公式的簡單運算、熟悉等高面和等壓面天氣圖的繪制步驟和方法；5.掌握氣壓的概念、氣壓的時空變化規(guī)律和氣壓場幾種基本類型；6.掌握風壓定律和摩擦層與自由大氣中空氣運動的基本規(guī)律；7.了解大氣環(huán)流和大氣活動中心及其對氣候的影響。本章重點、難點：重點：壓場的基本形式，氣壓系統(tǒng)的垂直結構；空氣的水平運動，風壓定律；三圈環(huán)流及地面上的主要風帶，氣壓帶；季風環(huán)流，地方性環(huán)流。難點：自由大氣中地轉風和梯度風；摩擦層中的風；氣壓系統(tǒng)的空間結構；地面天氣圖和高空等壓面天氣圖的對應關系；季風和海陸風的成因及影響范圍。第六章天氣和災害性天氣（講課4學時；實驗0學時）教學內容：1.氣團的形成與變性；2.鋒及鋒面天氣特點；3.氣旋，反氣旋及其天氣特點；4.西太平洋副熱帶高壓（副高）的季節(jié)性活動與我國天氣的密切關系；5.西風槽，東風波，切變線等天氣系統(tǒng)；6.低溫災害（寒潮，霜凍，低溫冷害，倒春寒）、旱澇災、臺風、冰雹等災害性天氣對農業(yè)；7.生產的影響及其防御；8.天氣預報簡介。教學要求：1.了解氣團的概念、氣團的性質和變性；2.了解鋒面天氣的特征、氣旋和反氣旋的天氣特點；3.熟悉鋒的類型，天氣圖上鋒的繪制方法；4.掌握災害性天氣的分類方法和種類；5.掌握中國主要農業(yè)氣象災害的地區(qū)分布、危害及相應的防御措施。本章重點、難點：重點：影響中國的主要氣團及其特性；鋒及鋒面天氣特征；鋒的類型及其對應的天氣過程；副熱帶高壓及中國主要災害性天氣和農業(yè)氣象災害。難點：暖面云系的演變；冷鋒過境和暖鋒過鏡的天氣變化過程；副熱帶高壓內部、南側和北側的天氣特征。第七章氣候與農業(yè)氣候（講課6學時；實驗0學時）教學內容：1.氣候的概念；2.太陽輻射、大氣環(huán)流、洋流、下墊面特性、人類活動等因子對氣候形成與變化的作用3.和影響；4.氣候帶及主要氣候型；5.氣候的變遷；6.中國氣候的基本特征；7.我國農業(yè)氣候資源與氣候生產潛力；8.農業(yè)氣候相似理論及其在生物引種中的應用。教學要求：1.了解世界氣候帶和氣候類型的劃分方法；2.了解地球氣候的變遷；3.熟悉形成氣候的主要要素——太陽輻射、大氣環(huán)流、洋流和下墊面性質對氣候的影響；4.掌握中國氣候的主要特征和農業(yè)氣候資源分布特點；5.掌握農業(yè)氣候相似理論及其在生物引種中的應用。本章重點、難點：重點：世界氣候的形成、氣候類型；中國氣候基本特征及農業(yè)氣候資源與氣候生產潛力；氣候變化對農業(yè)生產的可能影響及應對策略；農業(yè)氣候相似距離的計算和相似程度的判別。難點：全球氣候變化及其可能影響；農業(yè)氣候生產潛力的計算方法。四、考核方式及成績評定本課程的成績將由平時成績（考勤、作業(yè)及課堂測驗）、實驗成績（參與情況+實驗報告）和期末考試成績三部分組成，其中平時成績占35%、實驗成績占15%、考試成績占50%；期末考試采用閉卷筆試。五、教材及參考書目教材：《農業(yè)氣象學》修訂版，段若溪、姜會飛編著，氣象出版社，2013年，標準書號：ISBN978-7-5029-5756-8。