气象学实习报告小气候综合实习北京林业大学.doc

小气候综合实习报告姓名：王贺崐元班级：保护区10学号：101214112北京林业大学摘要（Abstract）本文是对实习过程的总结，通过对实习方法、数据分析和实习感受叙述，更加系统地掌握了有关小气候方面的知识。本文分析的数据包括：u 太阳辐射日变化规律，包括太阳到达地面的直接辐射（Sb）的日变化规律,散射辐射（Sd）的日变化规律,反射辐射（Sr )的日变化,总辐射（St )的日变化；u 土壤温度的变化规律，包括不同深度土壤温度的日变化规律,土壤温度的垂直变化规律；u 不同高度气温的日变化规律；u 不同高度湿度的日变化规律，包括不同高度相对湿度（u）的日变化规律,不同高度水汽压（e）的日变化规律；u 气压日变化规律；在本次实习中，通过对空气温度、湿度、土壤温度、太阳辐射、气压、风、降水量和蒸发量观测，经整理分析，得出太阳辐射日变化，土壤温度日、垂直变化，气温、湿度、气压日变化并做出相应分析总结；此外，我还进行了与第十组的数据的对比分析。关键词（Key words）小气候 气候要素 日变化规律一、前言1.1小气候（microclimate）的气候概念1.1.1小气候的概念小气候是在具有相同的大气候特点的范围内，在局部地区，由于地形房屋、土壤条件和植被不一致，使该地区具有独特的气候状况。这种在小范围内，由于下垫面 下垫面 又称活动面，是指能借助于辐射作用吸收或放出热量，调节邻近气层和土层湿度、温度和风等各类气象要素变化的物质表面。如地面、水面和植物表面等等。构造和特性不同，使热量热水分收支不一样，形成近地层与大气候所不同的特殊气候，称为小气候。1.1.2小气候形成的理论基础小气候的形成，主要决定于下垫面的太阳辐射平衡、热量平衡、水分平衡，以及近地层的乱流交换，土壤的热交换。形成小气候差异的因素有测点的坡向、坡度、下垫面的特征、地平面的遮蔽程度和天气条件等。1.1.2.1下垫面的辐射平衡辐射平衡是气候形成的重要因素，也是热量平衡的理论基础。影响辐射平衡的因素有纬度、地形和下垫面的性质。1.1.2.2下垫面的热量平衡对于不同下垫面，其热量平衡方程的形式是形同的，既有乱流热通量、蒸发耗热，又有土壤热通量等等，但在农田和森林里，各分量的大小与裸地的差异很大1.1.3小气候的表现这种局部地区小气候的特点，主要表现在个别气候要素（如温度、湿度和风）变化剧烈以及个别天气现象（如雾、露和霜）上的差异。气温铅直梯度折合成每100m为超绝热梯度，水平温度梯度在小范围内可达几度。1.1.4小气候的简介小气候是因下垫面性质不同，或人类和生物的活动所造成的小范围内的气候。在一个地区的每一块地方(如农田、温室、仓库、车间、庭院等)都要受到该地区气候条件的影响，同时因下垫面性质不同、热状况各异，又有人的活动等，就会形成小范围特有的气候状况，小气候中的温度、湿度、光照、通风等条件，直接影响作物的生长，人类的工作环境，家庭的生活情趣等。可通过一定的技术措施在一定的范围内改善小气候，使其朝着人类的意愿变化，以便影响作物的产量和品质。1.1.5人工改造小气候的途径小气候对人类和自然界的影响很大。因为人类绝大多数活动都在近地面层内进行，与人类生活有密切关系的动物和植物也生长在这一层，而这里的气候又最容易按照人类需要的方向变更。例如，绿化、灌溉、改变土壤性状、改造小地形、营造防护林和设置风障等都可以改变地表附近的水热状况，从而改变当地的小气候，使其符合人类的需要。由于在近地气层中的小气候，都是由于下垫面特性和构造不同，引起热量平衡和水分平衡各分量的变化而形成的。所以人工改造小气候的途径，就是设法改变下垫面的构造特性（如粗糙都、辐射特性、热力学特性、湿润状况和微地形等），来改变辐射平衡和热量平衡的某些分量。通过改变下垫面的辐射特性、改变土壤的热力性质、覆盖土壤、改造小地形、人工控制风、人工控制蒸发和采取适当栽培技术等措施，都能有效地改造小气候，让小气候中的温度、湿度和风等气候要素朝着有利于人类生活和生产的方向改变。1.1.6小气候对人类的影响小气候特征影响水平范围是随下垫面均一性而定的，铅直方向一般是从下垫面几米甚至百米高度，越接近下垫面，小气候特征越显着，随着远离下垫面，小气候效应就逐渐减弱，到达某一高度以上，小气候效应就完全消失。正如L.J.贝顿（Batten）所指出的，小气候是代表从地面到不受地面影响高度的气候（几十米或100米的高度）。这一层是人类生活和动植物生长的区域和空间, 人类的生产和生活活动、植物的生长和发育都深刻影响着小气候。在某些文献上有“近地层气候”、“植物层气候”等名称，实际上都属于同一概念。1.1.7研究小气候的意义因为小气候现象主要发生在近地大气层和近地土壤中，而该范围正是人类生产生活和社会活动的空间，以及动植物生存的主要场所，所以小气候与人类的生产和生活有着紧密联系，研究小气候具有很大实用意义。通过观测小气候现象，了解不同下垫面所产生的不同小气候效应对环境、生产和生活的影响，揭示不同小气候气象特征，以便进一步为改善小气候环境提高各种技术措施的实效。同时，我们还可以利用小气候知识为人类服务，例如：在城市中合理种植花卉，绿化庭院，由此改善城市下垫面的情况，可以使城市居民住宅去或工厂区的小气候条件得到相对改善、减少空气污染。1.2小气候的特点1.2.1综述小气候与大气候相比，具有范围小、差别大和很稳定这三项主要特点；另外，小气候现象也同时具有变化快和日变化剧烈的特点。这些特点是有小气候现象的特殊性所决定的。小气候以上特特点的表现程度随时间、季节而不同，一般在白天和夏季表现强烈，在夜间和冬季表现弱些。1.2.1范围小所谓范围小，是指小气候现象的铅直和水平尺度都很小。1.2.1.1范围小的表现在铅直方向上，它的尺度主要在两米以内，少数可以达到一百米以内的高度。也就是在人类活动和动植物生存的主要空间里。在水平方向上，它的尺度只有几毫米到几十公里。1.2.1.2由范围小引起的观测要求由于小气候范围小，所以常规气象站网的分布密度和观测项目都不能满足观色小气候工作的需要，同时也不能反映小气候差异。因此，小气候观测属于特殊的观测，要去在对小气候研究的时候，必须专门设置密度大，观测次数多的测点，同时对仪器精度的要求相对较高观测小气候现象的仪器要求 为了不破坏产生小气候的环境条件并能反映小气候的微细结构，所用仪器要求感应部件小、灵敏度高、能隔测和自记等。小气候的观测项目也睡研究目的不同而不统一。1.2.2差别大1.2.2.1差别大的表现所谓差别大，是指小气候现象中温度、湿度与风等各个气象要素无论铅直方向、水平方向或时间变化的差异都很大，具有显着的日变化和脉动现象 脉动现象 指某种现象的变化规律想脉搏一样地跳动，形象地反应出了小气候变化的规律性。，例如：在靠近地面的贴地层内，温度在铅直方向递减率往往比上层大23个量级。并且，在越接近下垫面的位置，小气候变化的差异越显着。例如，当离地面2米处温度日较差10时，地面温度日较差可达20以上；在沙漠地面，高差几厘米，温差甚至可达几十度1.2.2.2由差别大引起的观测要求因此，在小气候现象中药进行梯度观测，同时也要求进行对比观测和日变化观测，对观测仪器也有它的特殊要求。1.2.3很稳定所谓很稳定，是指小气候规律较稳定。1.2.3.1很稳定的原因由于小气候现象的尺度小，所产生的小气候差异不易被混合，只要各种作用面的构造特性存在差异，就会形成不同的小气候特点。因此，各种小气候现象差异是比较稳定的，几乎经常如此。1.2.3.2由很稳定引起的观测要求由于小气候具有很稳定的特点，可以寻找小气候现象的变化规律，为小气候现象的观测提供很大的方便。只要形成小气候的下垫面物理性质不变，它的小气候差异也就不变。因此，我们有可能通过短时间的湿地观测来了解解某种小气候特点，而且还可能作适当的外推。所以，小气候现象观测总是短期的、季节性的，一般不必像气象台站一样成年累月进行观测。故小气候现象的观测一般是采取非定位观测（也称短期流动观测）的方法，只有在某些特殊的情况下（例如研究森林生长发育整个过程与小气候的关系、研究森林的水温气象效益等问题），才采用较长时间的定位观测方法。1.2.4变化快在小气候范围内，温度、湿度或风速随时间的变化都比大气候快，具有脉动性。例如：M. N. 戈尔兹曼曾在5厘米高度上，25分钟内测得温度最大变幅为7.1。1.2.5日变化剧烈越接近下垫面，温度、湿度、风速的日变化越大，例如：夏日地表温度日变化可达40，而2米高处只有10。1.3小气候的分类由于下垫面特性和构造多种多样，形成了各种各样想小气候。根据下垫面的不同，将小气候分为了地形小气候、森林小气候、防护林小气候、城市小气候、农田小气候和湖泊小气候等类型。同是森林，有针叶林和阔叶林的差别；树种组成密度、林分结构上也有差别；同是苗圃，生长不同的苗木，有着不同的土壤条件、耕作和栽培措施，；同是坡地，有坡向、坡度和植被状况的差别。这些差别，在小范围内就可以产生不同的小气候类型。1.3.1地形小气候地形差异是引起小气候差异的主要原因之一。由于山区的地形形态、山脉走向、坡地方位和坡度的不同，不仅影响光照时间和辐射强度，也容易使气流产生变形，从而使山顶和谷地以及不同坡地上获得的热量、水分和风（乱流交换）发生差异，造成了不同的伤痛环境，直接影响到植被分布。我国海拔500米以下的平原面积约占国土面积的16%，大部分是山区，所以研究地形小气候，对于开发利用山地气候资源，发展农林牧生产具有实际意义。1.3.2森林小气候森林小气候是指由森林以及林冠下灌木丛和草被等形成的一种特殊小气候。在森林小气候的形成中，组成森林的树木品种、林龄、结构、郁闭度以及灌木层和草被的特性等，都起着很大的作用。由于森林的存在和影响，在林内表现出太阳辐射减少、气温日变化缓和、空气湿度和降水量增大以及风速减小等小气候特征。此外，森林小气候还与四周气候条件、地形特征和土壤性质等有关。1.3.3防护林小气候营造防护林是人工改造小气候的一种有效措施，它使林网间各种气候要素朝着人们所期望的方向发展，形成特殊的防护林小气候，能有效地防风固沙，防止吹雪、平流、风砂、霜冻等恶劣的天气现象和水土流失的危害，以达到改良土壤、净化空气、改善农田生态环境、促进农业增产的目的。1.3.4城市小气候城市下垫面是一个人造的下垫面，其特点是认为的建筑（房屋、道路、工厂、广场等）面积占有绝对优势；失明的生产、生活活动排放出的大量废气；燃烧和生物同化作用释放的大量认为热。在这些因素的影响下，城市出现了与郊区显然不同的局地气候，称为城市小气候。城市气候的主要特征是“城市热岛”现象。“城市热岛”即城市内部气温比郊区高。城郊气温差称为热岛强度。城市热岛主要是由大量人为热排放造成的。除城市热岛现象外，城市气候中还有“干岛”，“雨岛”等现象。城市空气的水汽压比郊区水汽压平均低0.30.7hPa，相对湿度低46。由于城市上空存在大量凝结核，加上热岛效应以及城市粗糙表面的阻碍作用，气流作上升运动。因此，城市上空的云量和降水均比郊区多。1.4研究目的u 通过对单点太阳辐射、空气温度、湿度、土壤温度、气压、风等气象要素的观测分析，了解这些气象要素的日变化规律；u 同时通过与不同小组间气象要素的对比分析，了解不同下垫面的小气候特征，掌握小气候的研究方法。二、材料和方法2.1测点概况2.1.1北京自然地理概况2.1.1.1北京地理地貌北京市中心位于北纬39度，东经116度。雄踞华北大平原北端。北京的西、北和东北，群山环绕，东南是缓缓向渤海倾斜的大平原。北京平原的海拔高度在2060米，山地一般海拔10001500米，与河北交界的东灵山海拔2303米，为北京市最高峰。境内贯穿五大河，主要是东部的潮白河、北运河，西部的永定河和拒马河。北京的地势是西北高、东南低。西部是太行山余脉的西山，北部是燕山山脉的军都山，两山在南口关沟相交，形成一个向东南展开的半圆形大山弯，人们称之为"北京弯"，它所围绕的小平原即为北京小平原。综观北京地形，依山襟海，形势雄伟。诚如古人所言："幽州之地，左环沧海，右拥太行，北枕居庸，南襟河济，诚天府之国。2.1.1.2北京土地面积北京全市土地面积16807.8平方公里。其中平原面积6390.3平方公里，占38%。山区面积10417.5平方公里，占62%。城区面积87.1平方公里。近郊区面积1282.8平方公里，远郊区面积3198平方公里。县的面积 12239.9平方公里。市区规划范围：东至定福庄、西至石景山，南至南苑，北至清 河，面积750平方公里。市中心地区（即旧城区，东西以二环路中心线为界，南北以护 城河中心线为界）面积62.5平方公里。2.1.1.3北京气候特点北京的气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。年平均气温1012摄氏度，1月-7-4摄氏度，7月2526摄氏度。极端最低-27.4摄氏度，极端最高42摄氏度以上。全年无霜期180200天，西部山区较短。年平均降雨量600多毫米，为华北地区降雨最多的地区之一，山前迎风坡可达700毫米以上。降水季节分配很不均匀，全年降水的75%集中在夏季，7、8月常有暴雨。2.1.2测点概况观测地点是在北京市海淀区北京林业大学气象站内的4号测点。地理位置为北纬39°56，东经116°201、海拔43.71米。观测地点地势平坦，周围无积水体，地形较为开阔。正北面有一幢三层高的小平楼，西南面是正在建设中的高层建筑，对光和风无太大影响。气象站内以草本植物为主，例如覆地菜、紫花地丁、枪草、早熟禾等，周围有以豆科和榆课植物为主的乔木。土壤为比较肥沃的棕壤土。测量当天，太阳辐射强烈，大气透明度较好，风速约在4级左右，通风状态一般，下垫面有少许植物覆盖。2.2测定内容以及仪器u 太阳辐射（直接辐射表、天空辐射表）u 20cm、150cm空气湿度（通风干湿表）u 大气温度（通风干湿表）u 风（三杯轻便风向风速表）u 气压（空气盒气压表）插图1 最高温度表u 不同深度土壤温度（最高温度表、最低温度表、地面温度表、5cm曲管地温表、10cm曲管地温表、15cm曲管地温表、20cm曲管地温表）插图3 太阳直接辐射表插图2 最低温度表插图5 通风干湿表插图4 天空辐射表2.3测定步骤u 53 53 指操作此项步骤的时间，应在每小时的53分完成次项步骤。下文的55指的是在每小时的55分完成此项步骤，以此类推。 通风表上水，通风，悬挂在20cm高处和 150cm处。u 55观测地温（cm、Tmax、5cm、10cm、15cm、20cm) 注：Tmin在气象站早上读一次u 56观测云量、天气状况。u 58读20cm干、湿球温度，连续读三次，读后通风u 59将风速表悬挂在1m高处，松开罗盘小套管，按下启动杆。u 60读150cm干、湿球温度，连续读三次，读后通风u 01读风向及指示风速。u 02读20cm干、湿球温度，连续读三次，读后通风。u 03读气压。（经三次订正得出气压值）u 05观测地温三、结果分析3.1单点分析3.1.1 太阳直接辐射日变化3.1.1.1 太阳直接辐射（Sb）的日变化规律（见图1）本组测得的到达地面的太阳直接辐射（Sb）日变化趋势如图1所示。随着太阳高度的变大，在8点到12点之间，直接辐射值增大，到12点达到最大值为530.70W/m2，下午13点到18点，由于大气透明度降低，太阳高度的变小，太阳直接辐射开始下降，并持续下降直到18点，辐射降为48.18 W/m2。3.1.1.2影响太阳直接辐射（Sb）的因素由于太阳高度角、大气透明度、云量和海拔高度等因素的影响，在一天之中，太阳直接辐射有着较大的变化。各种因素对太阳直接辐射的影响如下：u 太阳高度角的影响太阳高度角越小，等量的太阳辐射散布的面积就越大，因而，地面单位面积上所获得的太阳辐射（S）就越小;太阳高度角越小,太阳辐射穿过的大气越厚,太阳辐射被减弱也较多,到达地面的直接辐射就越小。（Sb=S*太阳高度角h的正弦值）。u 大气透明度的影响大气透明系数越小，太阳辐射受到的减弱越强，到达地面的太阳直接辐射越小。（大气透明度的特征用大气透明系数P来表示。系数决定于大气中所含的水汽，水汽凝结物和尘粒杂质的多少，这些物质越多，大气透明度越差，透明系数越小。）u 云量影响云是很好的反射体。云层厚度越大，就可以使越大部分太阳辐射反射回到宇宙空间，使到达地面的太阳直接辐射能越小。u 海拔高度影响海拔越高，太阳辐射穿过大气的路程越短，太阳辐射通量减弱得越多，地面获得的太阳直接辐射通量越少。3.1.1.3实习测得的太阳直接辐射（Sb）的日变化分析在本次实习中，太阳直接辐射呈“倒U字”形的变化。具体原因如下：u 8点到12点，太阳升起，随之太阳高度角逐渐增大，大气削弱的太阳直接辐射逐渐减少，所以到达地面的太阳直接辐射逐渐增大。正午12点左右，太阳高度角最大，太阳直接辐射由此也最大。u 12点以后，太阳落下，随之太阳高度角逐渐减小，大气所削弱的太阳直接辐射越多，12点到18点之间太阳直接辐射强度减弱，并且在18点达到最小值。u 由于天空一天基本无云，大气透明系数较好，所以云量和大气透明度对太阳直接辐射的影响很小。u 由于实习地点海拔高度不变，所以不在考虑范围之内。 3.1.2散射辐射（Sd）的日变化3.1.2.1散射辐射（Sd）的日变化规律（见图2）本组测得的到达地面的散射辐射（Sd）日变化趋势如图2所示随着太阳高度的变大，在8点到12点之间，散射辐射值增大，到12点达到最大值为218.14W/m2；下午13点到18点，随着太阳高度角变小，太阳辐射开始下降，并持续下降直到18点，辐射降为68.89W/m2。3.1.2.2影响散射辐射（Sd）的因素由于太阳高度角、大气透明度和云量等因素的影响，在一天之中，散射辐射有着较大的变化。各种因素对太阳直接辐射的影响如下：u 太阳高度角的影响太阳高度角增大，到达近地面的太阳直接辐射增强，散射辐射也就相应的越强；相反，太阳高度角减小时，散射辐射也越弱。 u 大气透明度的影响在太阳高度角一定的情况下，大气透明度小时，参与散射作用的质点越多，散射辐射越强；反之，大气透明度大时，散射辐射减弱。u 云量的影响一般散射辐射随卷云，卷积云或者高积云的增多而加强。当云层很厚时，由于直接辐射被削弱的太多，而且被云层上部散射的辐射又不能通过云层到达地面，所以太阳散射辐射可能反而比晴天时候小。3.1.2.3实习测得的散射辐射（Sd）的日变化分析在本次实习中，散射辐射呈“倒U字”形的变化。具体原因如下：u 8点到12点，太阳升起，随之太阳高度角逐渐增大，大气削弱的太阳直接辐射逐渐减少，到达地面的太阳直接辐射增强，所以到达地面的散射辐射逐渐增大。正午12点左右，太阳高度角最大，太阳直接辐射最大，所以散射辐射也最大。u 12点以后，太阳落下，随之太阳高度角逐渐减小，大气所削弱的太阳直接辐射越多，12点到18点之间太阳直接辐射强度减弱，所以散射辐射也随之减弱，并且在18点达到最小值。u 由于天空一天基本无云，大气透明系数较好，所以云量和大气透明度对散射辐射的影响很小。u 由于实习地点海拔高度不变，所以不在考虑范围之内。 3.1.3 反射辐射（Sr）的日变化3.1.3.1反射辐射（Sr）的日变化规律（见图3）本组测得的到达地面的反射辐射（Sr）日变化趋势如图3所示随着太阳高度的变大，在8点到12点之间，反射辐射值增大，到12点达到最大值为153.61W/m2；随着下午太阳高度的变小，反射辐射下降，并持续下降直到18点，辐射降为68.89W/m2。3.1.3.2影响反射辐射（Sr）的因素反射辐射强度受太阳高度角、云量、地面状况、地面颜色、粗糙程度、植被和土壤的性质等因素的影响。各种因素对太阳直接辐射的影响具体如下：u 太阳高度角的影响一般来说，反射辐射随着太阳高度的增加而增加。u 云量的影响一般来说，太阳反射辐射随云量的增多而减少。u 地面状况影响雪地的反射率很大，水面的反射率随水的平静程度和太阳高度角的大小而改变，水面越平静，水面的反射率越大；水面的反射率随太阳高度角的减小逐渐增大。u 地面颜色的影响深色土比浅色土反射能力要小，即颜色越深的土壤，反射率越大。u 地面粗糙程度的影响粗糙土比平滑土反射能力小，即土面越平滑，反射率越大。u 植被的不同影响裸地的反射率最小，植物的覆盖可使反射率减小。u 土壤的性质的影响土壤表面的反射率随土壤湿度的增大而减小。3.1.3.3实习测得的反射辐射（Sr）的日变化分析u 8点到12点，太阳升起，随之太阳高度角逐渐增大，大气削弱的太阳直接辐射逐渐减少，到达地面的太阳总辐射增强，所以到地面反射的辐射逐渐增大。正午12点左右，太阳高度角最大，太阳总辐射最大，所以反射辐射也最大。u 12点以后，太阳落下，随之太阳高度角逐渐减小，大气所削弱的太阳直接辐射越多，12点到18点之间太阳总辐射强度减弱，所以地面反射的辐射也随之减弱，并且在18点达到最小值。u 由于天空一天基本无云，大气透明系数较好，地面情况没有发生改变，所以这几项因素对反射辐射强度没有影响。3.1.4 总辐射（St）的日变化3.1.4.1总辐射（St）的日变化规律（见图4）本组测得的到达地面的总辐射（St）日变化趋势如图4所示随着太阳高度的变大，在8点到12点之间，总辐射值增大，到12点达到最大值为748.84W/m2；随着下午太阳高度的变小，反射辐射下降，并持续下降直到18点，辐射降为117.07W/m2。3.1.4.2影响总辐射（St）的因素 （太阳总辐射量的大小决定于直接辐射和散射辐射，但是，主要决定于直接辐射）总射辐射强度受太阳高度、大气透明度、云量等因素的影响。各种因素对太阳直接辐射的影响具体如下：u 太阳高度影响一般，随着太阳高度的增加，太阳总辐射逐渐增加。u 大气透明度影响大气透明系数越小，太阳辐射受到的减弱越强，到达地面的太阳直接辐射越小，即太阳总辐射越小。（大气透明度的特征用大气透明系数P来表示。系数决定于大气中所含的水汽，水汽 凝结物和尘粒杂质的多少，这些物质越多，大气透明度越差，透明系数越小。）u 云量影响在有云的时候，总辐射可以增大，也可以减小。如果云量不多，并太阳又不为云所遮蔽时，总辐射都大于鼻碧空时候的值。当全部天空有云的时候，总辐射比碧空时候的值要小得多。平均来说，云量总是是总辐射减小。（云状，云量和云厚不同时，总辐射减小的程度是不一样的。）3.1.4.3实习测得的总辐射（St）的日变化分析我们小组实习时候的天气基本是属于晴朗，所以，总辐射的日变化与太阳直接辐射的日变化基本应该是一致的。在本次实习中，太阳总辐射呈“倒U字”形的变化。具体原因如下：u 8点到12点，太阳升起，随之太阳高度角逐渐增大，大气削弱的太阳直接辐射逐渐减少，所以到达地面的太阳直接辐射逐渐增大，总辐射随着增大。正午12点左右，太阳高度角最大，太阳直接辐射由此也最大，总辐射也达到最大。u 12点以后，太阳落下，随之太阳高度角逐渐减小，大气所削弱的太阳直接辐射越多，12点到18点之间太阳直接辐射强度减弱，总辐射随之减弱，并且在18点达到最小值。u 由于天空一天基本无云，大气透明系数较好，所以云量和大气透明度对太阳总辐射的影响很小。u 由于实习地点海拔高度不变，所以不在考虑范围之内。 3.1.5 不同深度土壤温度的日变化3.1.5.1 不同深度土壤温度的日变化规律（见图5）实习中测得的不同深度土壤温度如图5所示。上图中各调曲线基本上都呈“单峰型”的变化趋势。3.1.5.2实习测得的土壤温度数据分析（1）处于0cm的土壤温度是变化最大的，处于20cm的土壤温度是变化最小的。 由图示可以得出结论:随着深度的增加,土温日较差减小,最高温度与最低温度出现时间也逐渐落后。 原因：在白天，地表的热源主要是太阳直接辐射。地表获得的正直辐射平衡比较大，通过乱流交换，蒸发和土壤交换等方式将热量传递给大气和土壤深层，比较起来，蒸发耗热量最大，乱流热交换量次之，土壤热交换量最小。因为，地表得热后，热量必然向下传递，热量被土壤层层阻截，使得越到深层的土壤接收到的热量越少，温度幅度变化越小。因此，土壤增热随深度的增加而减小，大概到1米左右深度，土壤无日变化。 (2) 出现土壤温度最高值（0厘米）的点及其滞后原因 土壤温度最高值出现点 我们从图可以得知，不同深度的土壤温度其最高温度出现在“地表”，即0CM的地 表土壤中，为22.6左右。 最高温度出现滞后的原因地表温度最高值大概出现在午后13点左右，比太阳辐射最大值出现的时间稍落后。落后的原因是最高温度出现时间是地面积累热量最多的时候，中午虽然太阳辐射最强，但地面热量积累并未达到最大值。午后，太阳辐射逐渐减弱，但地面仍有热量积累温度继续上升，约13h左右热量积累达到最大值，此时地面温度达到最高值。以后，地面得到的太阳辐射继续减少，土壤失热多于收入热量，地面温度开始降低，直至次日日出前后，地面因失热含热最少，出现地面最低温度。（3）实习测定结果分析（如上图所示） 由于深层土壤具有一定的保温作用，所以在太阳强度很弱时，土壤越深温度越高。9时左右太阳强度逐渐增强。20厘米深处土壤保温作用很强，温度依然比较高。而10厘米，15厘米深度是无法直接吸收太阳辐射的热量，只能通过土壤来传递热量。一般来说，0厘米土壤直接吸收太阳辐射的热量温度应该上升很快，但是在10点左右某一个点一方面有少量云出现另一方面气压有些下降，导致土壤从整体看来温度下降，且因为气温的原因影响较大，下降的幅度也较大。0厘米最高温度出现在午后13时左右，比太阳辐射最大值稍落后（原因已解释）。随后太阳辐射继续增强，各个层温度都开始上升。地表吸收的热量多，所以0厘米温度上升快，离地表较近的5厘米的土壤也在不断吸收着大量的热量，曲线不断上升，10厘米的土壤相对于15厘米的土壤吸收的热量相对多些，所以也在不断上升，而15厘米土壤无法吸收大量热量，导致温度上升很慢。随深度的增加，吸收的能量越来越少，而20厘米土壤保温作用比较强，所以，整体上温度比15 厘米温度高。随着太阳辐射的减弱，各层温度都开减弱，随后又继续以不同的速度开始下降。与太阳刚出现时大概基本相同。温度随着深度的增加其传递有一定的滞后性，所以决定在不同深度达到峰值时间不同，随深度增加依次推后。到了傍晚，17点左右，由于太阳高度角逐渐降低，太阳辐射强度减弱，使得大气温度降低，地面开始冷却，地面放热，所以，地表的温度开始快速下降。而由于土壤具有很好的保温作用，土壤内部的温度基本上没有什么变化，只是5CM处受地表影响相对下较大，所以，有比较明显的下降，其他深度的温度基本保持不变。（由于深层土壤具有一定的保温作用，所以在太阳强度很弱时，土壤越深温度越高。20cm，15cm深处土壤保温作用很强，温度依然最高。0cm土壤直接吸收太阳辐射的热量温度上升很快。0cm处13点达到最高值并一直持续到17点。地表吸收的热量多，向下传递所以各深度的温度上升快，由于是晴天，太阳幅射多，导致温度上升较快，随深度的增加，吸收的能量很少，在一整天的时间内15cm,20cm的温度几乎没有发生变化，呈直线分布，5厘米，10厘米深度的温度由于受地表吸收太阳辐射的影响比较大，所以出现的波动较大。）3.1.6土壤温度的垂直变化3.1.6.1土壤温度的垂直变化规律（见图6）本次实习测到的土壤温度垂直变化的数据如图6所示。3.1.6.2实习测得的土壤垂直温度分析u 9点的土壤温度铅直变化规律9点的太阳辐射逐渐增强，地表的温度经过一昼夜的释放热量，处于的土温已经很低了。日出后地面急剧升温，上层土温迅速变成日射型分布，但深层土壤具有保温作用，保存着前一天吸收的能量，所以，温度相对之下较高，9点的土壤温度牵制变化规律是“早上过渡性型”。早上过度型是夜间辐射型向白天日射型的过渡型。日出后地面升温，上层土温迅速变成日射型分布，但下层仍保持辐射型。此时，中间层温度低，所以，早上过渡型是土壤上层日射型下层辐射型的土温铅直分布。u 13点的土壤温度铅直变化规律经过一上午的的太阳照射，日间地面获得大量太阳辐射热，温度上升，热量由上向下传递。此时，土温铅直分布为由地表向下温度递减，相对来说，减低的速度较快。由此推断出，13点的土壤温度铅直变化规律是“日射型”。日射型是日间地面获得大量太阳辐射热，温度急剧上升，热量由上向下传递。此时，土温铅直温度分布为由地表向下温度递减，而且减低的速度很快。u 18点的土壤温度铅直变化规律傍晚地面因辐射冷却温度下降,土壤上层出现辐射型,下层仍保持着日射型,此型的土壤温度分布为上层和下层温度低,中间层的温度高。3.1.7不同高度气温的日变化规律3.1.7.1不同高度气温的日变化规律（见图7）本次实习测到的气温变化的数据如图7所示。总地来说，20cm处的气温大体上都高于150cm处的气温，大致可归纳出，不同高度的气温的日变化的大致规律是：在对流层大气中，平均情况下，大气温度随高度的增加而降低的。在8点到15点，20cm处的气温持续在上升，15点后，气温开始下降。在8点到16点，150cm处的气温持续在上升，16点后，气温开始下降。3.1.7.2实习测得的气温数据分析这两条图线较好地反映了气温在指一天内气的周期性变化。这种变化离地面愈近愈明显。最高气温一般出现在15时左右，最低气温一般在早晨。正午以前，太阳辐射逐渐加强，气温不断上升。正午以后，太阳辐射虽开始减弱，但地面获得的太阳辐射热量仍比地面辐射失去的热量多，地面储存的热量继续增多，气温任然上升，直到太阳辐射热量开始少于地面辐射失去的热量时，即由盈余转为亏损的时刻，地面温度达最高值。地面将热量传给空气还需一定时间，故最高气温出现在了15时左右。15时以后，太阳辐射热量少于地面辐射失去的热量，因此气温开始下降。就图中150cm处了16点的时候出现了“逆温”现象，我们小组的解释如下。此时，太阳高度角逐渐减小，太阳辐射逐渐减弱，大气温度开始下降，因为地面是大气的主要热源，在这个时候，地面开始向大气放热，地面温度降低极快。150CM的大气温度主要受太阳辐射的影响，此时，也是在降低，但是其降低的幅度较慢，所以，曲线出现了“逆温”现象。然后，20CM和150CM的大气温度在逆温的情况下，逐渐降低。3.1.8不同高度湿度的日变化3.1.8.1不同高度相对湿度（u）的日变化规律（如图8）实习所测出的不同高度相对湿度（u）的日变化如图8所示。对比两条曲线，20cm处的相对湿度远远高于150cm处的相对湿度。20cm处的相对湿度多在60%左右，而150cm处的相对湿度多在20%左右，前者几乎是后者的三倍。在变化趋势上，两条曲线在整体上的变化趋势是相似的。两条曲线的变化规律都是从早上8点到11点，相对湿度不断上升，在20cm处从49%上涨到了81%；11点到15点，相对湿度不断下降；15点之后趋于稳定。就一条曲线来看，在20cm处的相对湿度变化比150厘米出的更为明显。前者的振幅32%，后者的这幅为13%。3.1.8.2不同高度水汽压（e）的日变化规律（如图9）实习所测出的不同高度水汽压（e）的日变化如图9所示。就总体趋势而言，水汽压的变化和相对湿度的变化曲线相似。对比两条曲线，20cm处的水汽压远远高于150cm处的水汽压。20cm处的水汽压多在20mb左右，而150cm处的水汽压多在4mb左右，前者几乎是后者的五倍。在变化趋势上，两条曲线在整体上的变化趋势是相似的。两条曲线的变化规律都是从早上8点到11点，相对湿度不断上升，在20cm处从12.0mb上涨到了24.0mb，上升了100%；11点到13点，相对湿度不断下降；15点之后趋于稳定，稳定在17.5mb左右。就一条曲线来看，在20cm处的相对湿度变化比150厘米出的更为明显。前者的振幅12mb，后者几乎趋于平稳。3.1.8.3实习测得的湿度的数据分析由于我们小组的地面上有包括覆地菜、紫花地丁、枪草和早熟禾等在内的许多草本植物，由于植物的保水作用，近地面较为湿润，蒸发出的水分较少。由此，20cm处的湿度远远高于150cm处的相对湿度。就总体的变化趋势分析，早上8点到11点湿度不断上升，因为在这3小时里，土壤较为湿润，空气从土壤中不断得到水分，然后再被阳光所蒸发散失掉水分。得到水分的速度大于散失水分的速度，由此空气湿度不断上升。相同的道理，在11点以后，随着太阳辐射和气温的升高，土壤中的水分不断减少，蒸发量不断增大，得到的水分小于散失的水分，空气湿度开始了一定程度的下降。在快到傍晚时，太阳辐射减弱，气温下降，从而蒸发量大大下降，与空气中得到水分的速度保持着动态平衡，因此在这一段时间里空气湿度大致不变。就变化幅度这一问题，这是高度的原因。150CM处离地面较远，当水汽蒸发上升的时候，它几乎不会感应到地面水分的蒸发，所以地面的水分蒸发对较高位置的空气湿度影响不断。而20cm出的近地面，直接受地面水分蒸发的影响，在一天之中空气湿度的波动较大。3.1.9气压的日变化3.1.9.1气压的日变化规律（如图10）实习中所测得的气压如图10所示。就变化趋势而言，早上8点到12点的气压变化趋势较为平稳，大致稳定在1010.50mb左右。12点过后，气压大幅度下降了4mb，然后在16点的时候稳定在1006.40mb，最后在18点的时候小幅度上升。3.1.9.2影响气压的因素气压的大小与海拔高度、大气温度 、大气密度等有关，一般随高度升高按指数律递减。气压变化也与风、天气的好坏等关系密切。导致大气压日变化的原因主要有三点。一是大气的运动；二是大气温度的变化；三是大气湿度的变化。气温日变化的原因比较复杂，现在还没有公认的解释。一般认为同气温日变化和大气潮汐密切相关。比如气压单峰型同气温的日变化关系很大。当白天气温最高时，低层空气受热膨胀上升，升到高空向四周扩散，引起地面减压；清晨气温最低时，空气冷却收缩。气压相应升到最高值。只是由于气温对气压的影响作用需要经历一段过程，以致气压极值出现的相时落后于气温。同时气压日变化的振幅同气压一样随海陆，季节和地形有所区别，表现出陆地大于海洋，夏季大于冬季，山谷大于平原。气压的双峰型可能同一日间增温和降温的交替所产生的整个大气半日振动周期，以及有日月引起的大气潮相关。至于三峰型气压波似应于一日波，半日波以及局部地形条件等综合作用有关。3.1.9.3实习测得的气压数据分析由于气压测量的地点不变，故海拔高度对气压没有影响。早上8点到12点的时候，云量变化不大，气温缓慢上升，湿度缓慢上升。气温上升会使得