小氣候綜合實(shí)習(xí)報(bào)告北京林業(yè)大學(xué)

1、 小氣候綜合實(shí)習(xí)報(bào)告一、 前言1、 小氣候的概念小氣候是在具有相同的大氣候特點(diǎn)范圍內(nèi)，在局部地區(qū)，由于地形方位、土壤條件和植被不一致，使該地區(qū)具有獨(dú)特的氣候情況。這種在小范圍內(nèi)，由于下墊面構(gòu)造和特性的不同，使熱量和水分收支不一樣，形成近地層與大氣候不同的特殊氣候叫小氣候。2、 小氣候的特點(diǎn) 小氣候與大氣候相比較具有范圍小、差別大和很穩(wěn)定的特點(diǎn)。3、 小氣候的分類(lèi) 地形小氣候、森林小氣候、防護(hù)林小氣候、城市小氣候、農(nóng)田小氣候等等。4、 研究小氣候的意義 小氣候是代表從地面到不受地面影響高度的氣候，研究小氣候就是在研究人類(lèi)生活和動(dòng)植物生長(zhǎng)區(qū)域和空間，能夠創(chuàng)造更好的生活環(huán)境；同時(shí)也是研究氣候的一種方

2、法。二、材料和方法2.1測(cè)點(diǎn)概況（1）測(cè)點(diǎn)情況 北京林業(yè)大學(xué)氣象站，地理位置40°N，116°E ，平均海拔在50-100米之間。（2）地形及附近水體 水泥地，周?chē)鸁o(wú)水體。（3）植被情況 植被稀少，多為草本植物，有少數(shù)喬木，喬木和草本層次分明且為平面草叢 （4）土壤情況 水泥地，無(wú)土壤。 （5）周?chē)ㄖ锴闆r 氣象站樓高兩層，周?chē)休^高建筑，旁邊有北林科技苗圃。2.2測(cè)定內(nèi)容與方法測(cè)定內(nèi)容方法太陽(yáng)輻射 用直接輻射表、天空輻射表與萬(wàn)用表測(cè)出電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)k和對(duì)應(yīng)公式計(jì)算輻射通量密度和反射率20cm、150cm空氣溫濕度用通風(fēng)干濕表進(jìn)行測(cè)定，通過(guò)所得數(shù)據(jù)結(jié)合氣壓值查溫濕度查算表得

3、出所需數(shù)據(jù)風(fēng)用風(fēng)向風(fēng)速表讀出風(fēng)向與風(fēng)速氣壓用氣壓表讀出氣壓和附屬溫度，并通過(guò)公式計(jì)算出本站氣壓土壤溫度按規(guī)定埋地溫表，不同深度表每小時(shí)在記錄通風(fēng)干濕表數(shù)據(jù)前后分別記錄讀數(shù)一次。最低最高溫度2.3測(cè)定步驟53 通風(fēng)表上水，通風(fēng)，懸掛在20cm高處和 150cm處 55觀測(cè)地溫（cm、最低氣溫、5cm、10cm、 15cm、20cm) 注：最低溫度在氣象站8：00讀 一次 .最高溫度13：00讀一次56觀測(cè)云量、天氣狀況58讀20cm干、濕球溫度，連續(xù)讀三次，讀 后通風(fēng) 59將風(fēng)速表懸掛在1.5m高處，松開(kāi)羅盤(pán)小套 管，按下啟動(dòng)桿60讀150cm干、濕球溫度，連續(xù)讀三次， 讀后通風(fēng) 01讀風(fēng)向及指

4、示風(fēng)速02讀20cm干、濕球溫度，連續(xù)讀三次，讀 后通風(fēng) 03讀氣壓05觀測(cè)地溫 此后每小時(shí)記錄云量、天氣狀況，讀通風(fēng)干濕表，氣壓表及附屬溫度，地溫表（曲管），天空輻射、直接輻射表，風(fēng)速表。三、結(jié)果分析 （一）單點(diǎn)分析 3.1太陽(yáng)輻射日變 時(shí)分日光情況項(xiàng)目N平均（mv）K靈敏度（v/w）輻射通量密度8:00薄云S0.28.823.0Sd0.78.7180.4Sr0.28.7123.0St90.49:00無(wú)云S6.08.8681.8Sd0.68.7168.9Sr0.88.7191.9St514.110:00無(wú)云S6.58.8738.6Sd0.98.71103.3Sr1.08.71114.8St6

5、61.711:00無(wú)云S6.88.8772.7Sd1.18.71126.3Sr1.28.71137.8St777.812:00無(wú)云S6.78.8761.4Sd1.38.71149.3Sr1.38.71149.3St813.913:00無(wú)云S6.38.8715.9Sd1.18.71126.3Sr1.18.71126.3St729.914:00無(wú)云S4.78.8534.1Sd1.28.711378Sr0.98.71103.3St541.615:00薄云S2.888318.2Sd1.78.71195.2Sr0.58.7157.4St391.616:00薄云S2.08.8227.3Sd0.78.718

6、0.4Sr0.48.7145.9St179.617:00厚云S0.08.80Sd0.18.7111.5Sr0.08.710.0St11.53.1.1 到達(dá)地面的直接輻射Sb的日變化規(guī)律 （表1）分析：有明顯的日變化，是因?yàn)樘?yáng)直接輻射主要是由太陽(yáng)高度角決定的。白天晴朗無(wú)云，中午太陽(yáng)高度角最大，直接輻射最強(qiáng)；日出、日落時(shí)太陽(yáng)高度角最小，直接輻射最弱。由圖知，太陽(yáng)直接輻射在中午十二點(diǎn)時(shí)最大，下午五點(diǎn)時(shí)已經(jīng)為零，說(shuō)明十二點(diǎn)時(shí)太陽(yáng)高度角最大，而十月的北京在下午五點(diǎn)太陽(yáng)已經(jīng)落山。3.1.2 散射輻射（Sd）的日變化規(guī)律分析：散射輻射的強(qiáng)弱也與太陽(yáng)高度角和大氣透明度有關(guān)。本組散射輻射日變化規(guī)律如圖。隨著太

7、陽(yáng)高度角增大，散射輻射增大，到15點(diǎn)達(dá)到最大值，之后隨著太陽(yáng)高度角的減小，散射輻射持續(xù)降低。由圖知，九點(diǎn)到十二點(diǎn)散射輻射不斷增強(qiáng)，因?yàn)椋喝粘龊筇?yáng)高度角不斷增大，到達(dá)近地面的直接輻射增強(qiáng)，散射輻射也就相應(yīng)增強(qiáng)。而八點(diǎn)的數(shù)據(jù)高于九點(diǎn)，是由于八點(diǎn)時(shí)測(cè)點(diǎn)上空有云，而九點(diǎn)后云消失了，散射輻射隨云量增大而增大，所以八點(diǎn)時(shí)散射輻射大于九點(diǎn)，九點(diǎn)前散射輻射主要受云量影響，九點(diǎn)后主要受太陽(yáng)高度角影響。正午過(guò)后，太陽(yáng)高度角減小，散射輻射隨之減小，但由于下午兩點(diǎn)風(fēng)速較大，致使空氣中塵埃增多，大氣透明系數(shù)減小，對(duì)散射輻射的影響大于太陽(yáng)高度角對(duì)其的影響，所以兩點(diǎn)的散射輻射較一點(diǎn)增大。而下午三點(diǎn)增大幅度更大是因?yàn)楫?dāng)時(shí)風(fēng)

8、速較大使大氣透明系數(shù)減小且上空有云。三點(diǎn)以后散射隨太陽(yáng)高度角減小而減小，呈下降趨勢(shì)。3.1.3 總輻射（St）的日變化（圖3） 時(shí)間（時(shí)）St（W/）分析：總輻射主要受太陽(yáng)高度角，大氣透明度，云量等影響。從早上開(kāi)始大氣透明度較高，且變化較小，云量也較少，所以總輻射主要受太陽(yáng)高度角變化的影響，12時(shí)前，隨太陽(yáng)高度角增加，太陽(yáng)直接輻射和散射輻射升高，總輻射均隨之升高；之后，天空中云量增加，太陽(yáng)直接輻射和散射輻射減小，總輻射亦隨之減小。 3.1.4 反射輻射（Sr）的日變化分析：反射率主要與下墊面的 顏色，濕度，粗糙度，太陽(yáng)高度角等因素有關(guān)。因?yàn)榉瓷漭椛涫莵?lái)自于下墊面對(duì)于直接輻射以及散射輻射的反射，

9、并且更主要的是與直接輻射有關(guān)，而12時(shí)前直接輻射和散射輻射均增大，12時(shí)后直接輻射和散射輻射均減小。所以，反射輻射通量也是在12時(shí)前增大，在12時(shí)后減小，并以12時(shí)為最大值。故出現(xiàn)如圖所示的情況。 3.2 土壤溫度的變化 3.2.1 不同深度土壤溫度的日變化規(guī)律項(xiàng)目8:009:0010:0011：0012:0013:0014:0015:0016:0017:000cm5.69.714.820.625.318.919.718.716.812.9最低溫度1.6最高溫度25.0地溫(°C）5cm5.66.710.211.713.916.117.316.915.714.510cm8.58.59

10、.110.111.112.515.014.714.914.615cm10.510.310.310.510.811.412.212.913.414.120cm10.510.510.510.510.711.111.812.312.813.3 分析：上圖反映不同深度土壤溫度的日變化規(guī)律：表層溫度變幅大，越往底層變化小，直至趨于穩(wěn)定。由于地表溫度干擾因素多，對(duì)太陽(yáng)輻射的變化反應(yīng)不直觀，所以主要分析5cm處土溫變化。當(dāng)天在下午13時(shí)前后的太陽(yáng)輻射最大值出現(xiàn)，隨后太陽(yáng)輻射逐漸減弱，但地面熱量仍有積累，地溫繼續(xù)上升，在14點(diǎn)左右熱量積累達(dá)最大值，此時(shí)地面溫度達(dá)最高值。白天地表得熱后，熱量向下傳遞被層層阻截，

11、因而土壤增熱隨深度的增加而減小。由于熱量向深層傳播需要時(shí)間所以位相隨深度的增加而落后。3.2.2土壤溫度的垂直變化規(guī)律（以早9點(diǎn)、下午1點(diǎn)、晚7點(diǎn)為代表時(shí)間做圖）分析：上圖反映土壤溫度的垂直變化規(guī)律： 在8：00時(shí)呈現(xiàn)早上過(guò)渡型變化，日出后地面升溫，上層土溫變成日射型的分布，但下層仍保持輻射型，此時(shí)中間溫度最低。13點(diǎn)和17點(diǎn)呈日射型變化，土溫隨深度增加而減少。傍晚19：00時(shí)表現(xiàn)處傍晚過(guò)渡型分布，地面因輻射冷卻溫度下降，土壤上層出現(xiàn)輻射型，土溫隨深度增加而增加，下層仍保持著日射型，土溫最高值在中部。3.3不同高度氣溫的日變化規(guī)律干濕球溫度高度0.2m1.5m表號(hào)干球濕球干球濕球2130742

12、13338235118235147時(shí)間讀數(shù)訂正值訂正后讀數(shù)訂正值訂正后讀數(shù)訂正值訂正后讀數(shù)訂正值訂正后8:007.90.07.96.20.06.28.50.08.56.9-0.16.89:0011.50.011.59.40.09.412.90.012.99.1-0.19.010:0014.90.014.911.80.011.815.20.015.210.6-0.110.511:0017.10.017.112.40.012.417.00.017.011.8-0.111.712:0018.90.018.913.80.013.818.40.018.411.1-0.111.013:0020.30.02

13、0.314.00.014.020.60.020.612.1-0.112.014:0020.90.020.914.50.014.520.90.020.911.1-0.111.015:0020.30.020.313.30.013.320.10.020.111.3-0.111.216:0019.90.019.913.20.013.219.80.019.812.3-0.112.217:0016.60.016.612.40.012.417.00.017.015.4-0.115.3 分析：由圖表在不同高度，兩測(cè)點(diǎn)氣溫基本相同。氣溫隨時(shí)間的日變化都是先增大后減小，這是因?yàn)榘滋旃庹諒?qiáng)度先增強(qiáng)后減弱，大氣升溫的

14、直接來(lái)源是地面輻射。早晨氣溫隨地溫升高而升高，全天最低氣溫在8點(diǎn)以前。雖然地溫最大值出現(xiàn)在13時(shí)，但因?yàn)榇藭r(shí)空氣吸收的長(zhǎng)波輻射仍比逆輻射大，所以14點(diǎn)氣溫才達(dá)到最大值。然后下降。從這點(diǎn)上來(lái)說(shuō)，離地面最近的受地面影響最大，但由于天氣晴好，又有風(fēng)的作用，致使兩處溫差不大。3.4 不同高度濕度的日變化規(guī)律 3.4.1 不同高度相對(duì)濕度（u）的日變化規(guī)律 時(shí)間8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:000.2m e8.310.411.811.312.411.812.210.610.711.60.2m u787769585749504446610.2m

15、td4.47.59.48.710.19.410.07.88.09.11.5me8.78.99.610.28.28.36.57.49.316.21.5mu796055533934263140841.5mtd55.26.37.34.14.30.92.65.914.3 分析：總體來(lái)看，兩曲線趨勢(shì)大致相同。早上地表濕度比1.5米處高，這是因?yàn)榈乇砑辛溯^多水分。隨著溫度升高，水分蒸發(fā)加快，相對(duì)濕度逐漸減小，到14點(diǎn)時(shí)溫度最高，相對(duì)濕度達(dá)到最小值。晚上水汽蒸發(fā)減少，因而空氣濕度又增大。但由于地面蓄熱，貼近地面處濕度小于高處。3.4.2不同高度水汽壓（e）的日變化規(guī)律分析：全天來(lái)看，水汽壓先上升后下降后又

16、上升。上午，由于溫度升高，實(shí)際水汽壓與飽和水汽壓均逐漸升高。1.5米處氣溫較高，幾乎一直高于20cm，但是到了傍晚地表水汽壓超過(guò)了高處，傍晚由于大氣逆輻射，地表周?chē)鷾囟容^高。3.5 氣壓日變化氣壓讀數(shù)（hpa）附屬溫度（）本站氣壓（hpa）1013.08.01012.51013.08.11012.51013.019.51011.51013.525.01011.61013.025.01011.11010.028.01007.91011.028.51008.81010.028.01007.81009.522.01007.81009.015.01007.8 3.6 風(fēng)的日變化 （二）對(duì)比分析1、不同

17、測(cè)點(diǎn)到達(dá)地面的直接輻射的比較 分析：由圖可見(jiàn)，我組在八點(diǎn)到九點(diǎn)間均為大幅度上升趨勢(shì)，隨太陽(yáng)高度角的增大而增大；而對(duì)比組在十點(diǎn)到十一點(diǎn)直接輻射有大幅度上升趨勢(shì)，據(jù)分析這可能由于對(duì)比組處于濕地，周邊有高大植被遮擋了陽(yáng)光的緣故。十一點(diǎn)到十二點(diǎn)兩組都平穩(wěn)上升，而十二點(diǎn)之后均為下降趨勢(shì)，在十二點(diǎn)到十五點(diǎn)之間尤為明顯，這是因?yàn)榇髿馔该鞫认陆?，兩組到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射均減小，且減小程度大。在十五點(diǎn)到十七點(diǎn)之間減小程度趨于平穩(wěn)，并逐漸歸零?？傮w來(lái)看，我組的數(shù)據(jù)普遍高于對(duì)比組，這可能是由于對(duì)比組地處濕地，植被較多，空氣濕度大，大氣透明度小，太陽(yáng)輻射穿過(guò)大氣層減弱許多；且隨太陽(yáng)輻射的變化，植物的光合作用逐漸增強(qiáng)，輻

18、射被植物吸收無(wú)法到達(dá)地面，因此對(duì)比組數(shù)據(jù)普遍小于我組數(shù)據(jù)；隨著十二點(diǎn)后太陽(yáng)輻射逐漸減弱，這種差距也慢慢減小，最后全部歸零。這表明大氣層是個(gè)很復(fù)雜的系統(tǒng)，觀測(cè)一個(gè)地點(diǎn)的太陽(yáng)輻射需要多點(diǎn)比較。2、不同測(cè)點(diǎn)的散射輻射的比較 分析：如圖所示，我組在八點(diǎn)與九點(diǎn)間為下降趨勢(shì)，而對(duì)比組是上升趨勢(shì)，這是由于八點(diǎn)我組試驗(yàn)點(diǎn)上空有云，使數(shù)據(jù)變小，并在九點(diǎn)云消散；對(duì)比組在九點(diǎn)左右上空有云，使數(shù)據(jù)增大后減小。在十點(diǎn)到十二點(diǎn)之間均為上升趨勢(shì)，這是由于太陽(yáng)高度角增大，使直接輻射增大，散射輻射也隨之增大。十二點(diǎn)到一點(diǎn)間由于我組在水泥地實(shí)驗(yàn)，在十二點(diǎn)散射輻射已達(dá)到最大值，之后開(kāi)始下降；而在濕地由于植被多，吸收輻射，因此在十二

19、點(diǎn)后依然上升一段直至十三點(diǎn)。在此后十三點(diǎn)到十五點(diǎn)由于太陽(yáng)高度角減小，對(duì)比組的數(shù)據(jù)逐漸減?。欢医M在十四點(diǎn)風(fēng)力增大吹起塵埃，使空氣透明度減小，散射輻射增大，又由于十五點(diǎn)天空開(kāi)始出現(xiàn)云，因此大氣透明度降低，散射輻射增大。最后由于日落太陽(yáng)高度角減小，越發(fā)趨于零。 3、不同測(cè)點(diǎn)土壤溫度對(duì)比分析分析：本組日較差較他組大，這是由于本組測(cè)點(diǎn)旁土地周?chē)脖簧?，且近水泥地，因此?dǎo)致土壤相較他組更干燥，土壤導(dǎo)熱率較小。0cm處地溫受太陽(yáng)直接輻射影響最大，由太陽(yáng)直接輻射數(shù)據(jù)可知12:00達(dá)最大值，故本組0cm處地溫在12:00達(dá)最大值。14:00時(shí)氣溫達(dá)當(dāng)日最大值，故地溫有所回升。5cm處地溫相對(duì)于0cm處有所緩沖，且本組全天5cm 處土壤溫度均高于他組，這是由于本組測(cè)點(diǎn)處土壤裸露，他組測(cè)點(diǎn)土壤有植被覆蓋。 4、不同測(cè)點(diǎn)（20cm、150cm）氣溫對(duì)比分析 分析:不同下墊面，氣溫日變化趨勢(shì)基本相同，都是先升高后降低，因?yàn)榕c地面太接近所以收取地面影響很大，所以氣溫都隨地溫變化而變化。再者由于不同下墊面反射率不同，所以出現(xiàn)了差異。5、相對(duì)濕度（u）對(duì)比分析（20、150cm) 分析：兩種下墊面變化差異較大，但總體趨勢(shì)都是中午濕度最低。這是因?yàn)?/p>