自然资源学：第三章 气候资源VIP

1、第三章 气候资源,第一节 气候资源的概念与基本特点,第二节 主要气候资源要素及其测算,第三节 中国的气候资源与区划,第一节 气候资源的概念与基本特点,海上风力发电图,气候能以光、热、水、风等形式及大气中的某些成分为人类生产和生活提供必要的能量和物质，因此成为气候资源。,气候资源学 是研究组成气候资源的各要素，例如太阳辐射、热量、降水、风、大气及其组合的数量、时空分布与开发利用、保护、管理的一门科学。,研究气候能源，主要研究太阳能和风能的数量、时空分布规律及开发利用。,一、气候资源及其研究,第三章 气候资源,二、气候资源基本特点,（一）无限性与有限性,无限性： 气候资源是一种可再生资源。,有限性

2、： 在某一具体地区，每年的气候资源提供的物质与能量都是有限的； 气候资源的利用一般只能就地使用，不能运输搬运。,第三章 气候资源,（二）在随时间变化过程中的相对稳定性和波动性,上海世博会主题馆屋顶，太阳能光伏发电组件,气候资源的量与质，随时间变化的规律所制约，在时间分布上有一定的稳定性和较大的波动性。,第三章 气候资源,（三）空间分布上的有规律性和区域差异性,风能发电,潮汐发电,气候各要素在地球表面分布具有一定的规律性，例如纬度地带性、经度地带性和垂直地带性等因此，气候资源在空间上显示出明显的地域差异。,第三章 气候资源,（四）气候资源各要素之间、气候资源与其它自然资源之间的相互依存性和不可替

3、代性,气候资源各要素并不是独立的存在与发展变化的，一个要素的变化会影响到另一种要素的变化。,第三章 气候资源,第二节 主要气候资源要素及其测算,一、光能资源,（一）光照,具体描述光能资源的指标有光照、辐射、光合生产潜力等,日照时数分为可照时数与实际日照时数,日照百分率：实际日照时数占可照时数的百分比,可照时数：指每天从日出到日没之间，全天无云且没有任何障碍物（如高山）遮挡阳光情况下太阳照射小时数，它取决于天文地理因素，随纬度、季节而变化。,第三章 气候资源,（二）总辐射,Q为实际条件下的总辐射； 为计算总辐射的某种辐射基数值；,表示大气透明状况对总辐射量的减弱函数,表示某种气象因子表征的天空遮

4、蔽程度的减弱函数,实际计算中， 采取的值可为天文辐射 或晴天可能总辐射 或理想大气总辐射 。,第三章 气候资源,（三）直接辐射,翁笃鸣提出的直接辐射计算公式：,太阳直接辐射计算中不同地区a、b值,第三章 气候资源,（四）散射辐射,翁笃鸣提出的公式：,D-日散射辐射量 QS-天文辐射量,n-云量 a、b-系数,计算散射辐射 a、b值,第三章 气候资源,（六）光合有效辐射与光能利用率,光合作用反应式：,光合有效辐射经验计算公式：(莫尔达乌公式),QP光和有效辐射 S直接辐射,D散射辐射,第三章 气候资源,光能利用率：单位面积上植物累积的化学潜能与同时期内投射到该单位上的光合有效辐射能之比值，即：,

5、f1(%)光合有效辐射利用率,B累积化学潜能,QP光合有效辐射，有时，用总辐射量Q代替QP,总辐射光能利用率:,第三章 气候资源,设植物体中经济价值较高部分的重量为经济产量G1,则光能利用率：,G植物体的总重量（成为生物学产量）,经济系数,第三章 气候资源,二、热能资源,热能资源：生产和人们生活中可利用的热量,在气候资源中热量主要是指太阳辐射能量,第三章 气候资源,（一）三个基点温度,在植物的生命过程中，有三个基点温度，即最低温度、最适温度和最高温度,在最适温度下，作物生长发育迅速而良好；在最高和最低温度下，作物停止生长发育，但仍能维持生命。如果继续升高或降低，就会对作物产生不同程度的危害，直

6、至死亡,不同植物，同一种植物的不同发育期，三基点温度是不同的，并且三基点温度还是有一定幅度的变化范围。,第三章 气候资源,（二）气温,1、气温日变化,由于植物的光合作用与呼吸作用的三基点温度不同，所以气温的日变化对于植物有机质的积累具有重要意义。,光合作用与呼吸作用的三基点温度（C）,2、气温的季节变化,气温的季节变化状况，最热月、最冷月和极端气温状况，反映了,气温可能出现的范围和冷热程度。,第三章 气候资源,（三）农业界限温度,一、基本概念,农业的界限温度/初日/终日/持续日数,持续日数,第三章 气候资源,气候上求取日平均气温稳定通过某一界限的初、终日的通用方法,平均气温稳定通过某一界限的

7、初终日的通用方法,第三章 气候资源,（四）积温,作物要完成某一发育期或全部生育期，需要一定的热量积累,第三章 气候资源,三、水分资源,地表面的水分平衡公式：,O表示在给定的时间内，该地区总的收入水量，它包括降水量、地面水分凝结量、地表径流流入量，下层土壤进水量,G表示支出水量，包括蒸发量、地表径流流出量和下层土壤流出水量,表示该地区地面土壤水分蓄量的变化值,第三章 气候资源,（一）大气降水量,大气降水是水分平衡的主要收入项，是水分资源的主要来源。,1.降水量分析,年降水量/季、月、旬的降水量,2.降水极值,极值,3.降水变率,由于降水量值既不稳定，应用降水变率来表示这种变化的范围与大小。,第三

8、章 气候资源,年降水变率的计算式：,多年平均降水量,平均距平,年降水量,4.降水保证率,降水保证率的概念,第三章 气候资源,（三）气候生产潜力,1.光合生产潜力的概念,计算方法,（1）利用光能利用率估算光合生产潜力,（2）利用量子效率等估算y1,Q太阳总辐射 光合有效辐射站总辐射的比例，一般取值为0.5,反射率 漏射率,光饱和限制值 非光合器官的无效吸收，,呼吸作用消耗占光合产量之比，温带作物平均取0.3,量子效率,4250每形成1g干物质平均需4.25千卡,0.08植物体含无机养分为8%,第三章 气候资源,2.光温生产潜力,光温生产潜力是指在假设作物因素与其他环境因素均处于最佳状态时，有光能

9、和温度条件所制约的农业生产潜力。,邓根云提出：,（T0C）,（0CT30C）,（T30C）,T月平均温度,第三章 气候资源,3.气候生产潜力（y3）,气候生产潜力的概念,气候生产潜力的计算：,朱志辉认为气候生产潜力的估算可用降水量与蒸发力的比值来订正光温生产潜力即：,第三章 气候资源,四、风能资源,（一）风资料的统计与计算,风是气象台的基本观测项目，他是一个用方向（风向）与速度（风速)来表示的矢量。,1.风向的统计,f各风向频率 m某时段内某种风向出现的次数,n该时段内观测记录的总次数,最多风向及其频率,第三章 气候资源,2.风速的统计,最大风速及其风向/极大风速及其风向/各级风速出现频率的概

10、念,各风向平均风速：,第三章 气候资源,（二）风能的概念,1.风在t时段内所具有的能量E的计算公式为：,空气密度 V风速 s空气流过的截面积 t时间,2.风能密度/风功率密度：,第三章 气候资源,第四章 中国的气候资源与区划,中国农业区划图,一、中国农业气候区划,第三章 气候资源,第三章 气候资源,区划系统及指标：,区划的分区系统有三个等级,第二级区：农业气候带,第三级区：农业气候区,以年降水量400毫米出现频率50%为主导指标，以日平均风速5米/秒为辅助指标,分界指标,与另两个区分界：0C积温3000C和最热月平均气温18C，并高原东部3000米等高线,划分指标：主要是热量带,划分指标：反映

11、非地带性的农业气候类型，由影响各地区农业生产的主要农业气候特征值决定,区划分级系统,第三章 气候资源,三、太阳能与风能资源利用区划,1.太阳能资源利用区划,王炳忠对我国太阳能资源利用进行了区划工作，区划共分三级,第一级区划反映太阳能资源丰富程度，以太阳年总辐射量作为指标。,第二级区划反映太阳辐射能季节变化。它以一比值表示，其分子未出现每日日照时数大于6小时的最多天数的季节，极为太阳能利用的而有利季节；其分母为出现每日日照时数大于6小时的最少天数的季节，即为太阳能利用的不利季节。,第三级区划反应太阳辐射能的日变化特征，用日照时数来表示。,第三章 气候资源,太阳能区划一级指标,第三章 气候资源,2.我国的风能区