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文檔簡介
1、小氣候綜合實習報告1實習目的、意義1.1 通過小氣候特征觀測,了解小氣候觀測的原理、觀測儀器和安裝方法。1.2 掌握輻射、空氣溫度、濕度、土壤溫度、風等氣象要素垂直梯度觀測方法1.3 學會整理小氣候觀測資料,分析小氣候要素形成的原因,揭示不同下墊面小氣候特征,了解不同下墊面產生的小氣候效應,以便進一步改善小氣候環(huán)境。2實習區(qū)域概況與方法2.1 測點的概況及描述:地理位置、地形及附近水體和建筑物周圍建筑物狀況:測點設在北林氣象站內,四周平坦,北面約20m處有高6m氣象站實驗樓,南面較開闊,80m外有住宅樓。下墊面狀況:水泥地、干裸地、濕裸地等植被狀況:有樹木和低矮草叢。土壤狀況:干裸地2.2 觀
2、測項目直接輻射、散射輻射、反射輻射、總輻射、反射率,20cm、1.5m空氣溫、濕度,1m風向、風速,。20cm土壤溫度,0cm地面最高、最低溫度,氣壓2.3 觀測儀器及時間各個小氣候要素均為正點每小時觀測一次利用天空輻射表和直接輻射表觀測太陽直接輻射、散射輻射、反射輻射、總輻射通風干濕表觀測0.20m和1.5m高度處的氣溫和空氣濕度三杯輕便風向風速表觀測1m高度的風向、風速地面、地面最低、最高溫度表及曲管地溫表觀測地面和土壤溫度2.4 觀測程序(08點19點每小時正點觀測,共12次觀測)56通風干濕表上水、通風(上發(fā)條3圈);觀測日光情況、云量57'觀測地溫(0、5、10、15、20c
3、m)。(注:最高溫度下午15點觀測,最低溫度在氣象站早08點觀測一次即可)58調整直接輻射表進光筒,使之對準太陽;調整天空輻射表遮光板,使之遮住太陽直接輻射59'通風(上發(fā)條1圈),觀測20cm干、濕球溫度,連讀3個讀數(shù);讀1.5m干、濕球溫度,連讀3個讀數(shù);第二次觀測20cm干、濕球溫度,連讀3個讀數(shù)60按直接輻射、散射輻射、反射輻射順序觀測輻射,各連讀3個讀數(shù)01'松開輕便風速表羅盤套管,按下啟動桿,讀取風向及指示風速;03'第二次觀測地溫(0、5、10、15、20cm);讀取氣壓和附屬溫度04'處理數(shù)據(jù),訂正、查算、填表3結果與分析3.1 太陽輻射的時間、
4、空間變化本測點水平面上直接輻射.散射輻射總輻射、反射輻射日變化eg 400. 03 200. I:§* §31圖1本測點水平面上直接輻射、散射輻射、總輻射、反射輻射日變化太陽輻射的各個數(shù)值見圖1。其中水平面上的直接輻射在9:00和10:00時數(shù)值為0,是因為測點前有樹遮擋,使直接輻射表不能接收到太陽的直接輻射,13:00測得的直接輻射值小于14:00也是因為樹對太陽有部分遮擋:如果刨除樹遮擋這個因素,總體來看,Sb曲線應該是8:00-12:00呈上升趨勢,12:00-17:00呈下降趨勢,主要受太陽高度角先增大后減小的變化影響。散射輻射與反射輻射由天空輻射表測得的,天空輻射
5、表感應面上安有一個玻璃罩,它濾去感應面上的大氣及地面長波輻射,Sd與St的曲線都是8:00-12:00呈上升趨勢,12:00-17:00呈下降趨勢,這個也是受太陽高度角影響的。St=Sb+Sd,所以St變化趨勢與Sb、Sd各自變化趨勢一致,也是8:00-12:00呈上升趨勢,12:00-17:00呈下降趨勢。水泥地、解.干裸地反射率日變化對比地地地混干水時間圖2水泥地、濕、干裸地反射率日變化對比從圖2反射率的對比來看,三種地貌總體對比來看,水泥地的反射率最高,因為它平坦干燥而且灰白色反射能力很強;干裸地和濕裸地的反射率都較低,因為這兩種下墊面表面粗糙,顏色較深,反射能力弱;干裸地與濕裸地相比,
6、基本是干裸地反射率較高,因為干燥土壤比潮濕土壤反射能力強,二者相比,濕裸地顏色更深,深色土比淺色土反射能力小而在15:00、16:00時濕裸地反射率更高,可能是因為這段時間為日氣溫最高的時候,濕裸地水分蒸發(fā)很快,而且可能由于人為原因使?jié)衤愕氐孛姹容^平滑,這樣濕裸地的反射率比干裸地高,在11:00濕裸地反射率高于干裸地可能是人為因素產生的偶然誤差。3.2 地面和土壤溫度時間、空間變化本測點0cm20cm土溫日變化圖40,00cm-5cmlOcin15cm«-20cm圖3本測點0cm20cm±溫日變化圖土壤早晨吸收太陽輻射增溫,午后太陽輻射逐漸減弱,但仍然很高,14點之后土壤放
7、出長波輻射的能量開始大于吸收的太陽短波輻射的能量,逐漸降溫,所以地表溫度從8:00-14:00呈上升趨勢,14:00-19:00呈下降趨勢,地表受太陽輻射的影響最大,所以一天中溫差最大。隨著深度增加,土壤溫度受太陽輻射的影響逐漸減小,這些土層的增溫主要靠熱量交換。所以可以看出,土壤越深層,出現(xiàn)最高溫的時刻越晚;而且深層土壤比淺層土壤溫度低。實習過程中,20cm土層溫度總是高于或者等于15cm土層溫度,這是由于20cm的曲管溫度計沒有埋夠深度,而且在20cm的曲管溫度計地表出現(xiàn)一個人為的凹陷,這使土層在20cm的曲管溫度計表面沒有達到20cm深,測得數(shù)據(jù)出現(xiàn)人為誤差。圖4.1圖4.2圖4.3圖4
8、.4本測點9時、13時、17時、19時的土壤溫度鉛直分布見圖4.1-4.49時為早上過渡型,日出后地面升溫,地表土壤接收太陽輻射,溫度較高,0-5cm土壤層接收到的太陽輻射越來越少,溫度呈逐漸下降趨勢,成為日射型分布,但下層土壤由于還沒有上層土壤的熱量傳遞,所以是溫度隨圖層深度的增加而增加,所以仍為輻射型分布,這樣在5cm土壤層中出現(xiàn)最低溫;13時為日射型,地面獲得長時間的大量太陽輻射,快速升溫,熱量從地表開始往下傳遞,所以地面溫度最高,越深處溫度越低;17時為日射型,地面獲得的太陽輻射沒有散失,使地面溫度高于土壤層溫度,而且熱量從上往下傳遞,所以地面溫度最高,越深處溫度越低,而且由于17時太
9、陽輻射已經很少,地面接收的太陽輻射沒有13時那樣多,所以熱量并不能傳到深層土壤層,所以20cm深的土壤層溫度并沒有比15cm的土壤層溫度低很多,而是在地表到土壤層10cm之前溫度下降明顯,這導致17時土壤溫度鉛直分布整體呈現(xiàn)日射型;19時為過渡型,地表因太陽輻射減小到0,所以地表溫度急劇下降,0-5cm處土壤溫度呈現(xiàn)輻射型,深層土壤與17時相比變化趨勢大體不變,呈現(xiàn)日射型,也就是而淺層土壤在白天吸收的太陽輻射沒有完全散失,所以在太陽輻射的消失還沒有影響到深層土壤。濕、干裸地地面溫度日變化對比時間濕、干裸地地面溫度日變化對比在10時之前濕裸地溫度較高,因為此時天氣不是很晴朗,天空中云量大,太陽輻
10、射相對不是很強,空氣相對濕度較大,蒸發(fā)帶走的熱量不多;之后由于太陽輻射增強,濕裸地含水量大,水的比熱容大,而干裸地中土壤砂礫的比熱容小,在接收相同情況的太陽輻射時,干裸地增溫快,所以濕裸地的溫度從10:00-19:00沒有干裸地高;同樣干裸地溫度下降也快,所以在19:00時,干裸地與濕裸地溫度近乎相等。這一天中干裸地溫差大而濕裸地溫差小。本測點0.2%1.5m氣溫日變化CM I T-I圖6本測點0.2m、1.5m氣溫日變化由于空氣吸收地面長波輻射比吸收太陽短波輻射容易,所以氣溫與地溫聯(lián)系密切。從圖6可看出,早晨氣溫隨地溫升高而升高,雖然地溫最大值出現(xiàn)在14時,但因為此時空氣吸收的地面長波輻射仍
11、比放出的逆輻射大,所以12:00-16:00氣溫都保持在較高的溫度狀態(tài)下,然后17:00-19:00下降。理論上來說0.2m處比起1.5m處,應該日較差更大且溫度更高,因為0.2m處比1.5m處更靠近地面,受地面長波輻射更強的影響更大,但是由于空氣存在的對流、平流、湍流,使0.2m和1.5m處的氣溫差距基本相同,并且總體來看1.5米處溫度更高。本測點0.2m.L5m實際水汽壓(Q日變化20.0圖7.1本測點0.2m、1.5m實際水汽壓(e)日變化本測點O.2m.L5m相對濕度)日變化圖7.2本測點0.2m、1.5m相對濕度(u)日變化§自SV1: no/I §二 IS3 &
12、#167;£W:DO從全天來看,實際水汽壓大體上是先上升后下降,而相對濕度先下降后上升。上午,由于溫度升高、風速加大,促進了水分的蒸發(fā),所以實際水汽壓逐漸升高。但因為飽和水汽壓隨著溫度升高而急劇升高,導致相對濕度反而降低。比較壓也更高,這是因為0.2m處離地面更近,受低矮植物蒸騰作用的影響,這也導致0.2m和1.5m的數(shù)據(jù),可知0.2m處的相對濕度更大,實際水汽1.5m處實際水汽壓變化不明顯水泥地、濕.干裸地20皿空氣濕度日變化對比盤稗地干裸地水泥地3。°二 goI 00 1 6100圖8水泥地、濕、干裸地20cm空氣濕度日變化對比比較相對濕度,理論上上應該是水泥地的濕度最
13、小,濕裸地的相對濕度較大,因為水泥地干燥平坦,蒸發(fā)量小而風速大;干裸地其次,因為它含有一些水,有一定的蒸發(fā)量;濕裸地的相對濕度較大,是水分充足蒸發(fā)量大。但實際因為天氣狀況,總云量大,太陽輻射不是很強烈,再加上人為操作及偶然誤差,所以從圖中看水泥地、濕、干裸地20cm空氣濕度對比不明顯。3.4風速、氣壓時間變化本測點區(qū)速日變化L5l圖9本測點風速日變化本測點本站氣壓(P)日變化Mr1000.0995.0990.0圖io本測點本站氣壓(P)日變化風速變化沒有特別大的規(guī)律性,并且由于天空中云量很大,地面接收的太陽輻射少,導致大氣運動不劇烈,總體風力較小。從時間上來看,早晨風速較低,9時之后由于太陽輻
14、射增加,下墊面受熱不均衡導致氣壓變化,產生風,傍晚時太陽輻射減小,氣壓差下降,所以風速也會降低。本站氣壓的變化趨勢是上午較高,下午較低,整體呈現(xiàn)逐漸下降趨勢。4、主要結論本測點全天太陽輻射隨太陽高度角的變化先升高再降低,本測點水平面上直接輻射、散射輻射、總輻射、反射輻射都受到太陽高度角的影響;土壤溫度的變化比太陽輻射略滯后1h左右,而且隨深度增加,變化更加滯后而且平緩,也就是說土壤溫度也受太陽輻射影響,由于土壤吸放熱是一個過程,需要一定時間,所以土壤溫度變化略滯后;因受土壤溫度的影響,空氣溫度也先升高再降低,最高點出現(xiàn)在15-16時之間,由于空氣中存在著對流、平流、湍流,使1.5m處空氣溫度比
15、接收更多太陽輻射的0.2m處高;實際水汽壓先升后降,是因為8:00-14:00溫度升高、風速加大導致的蒸發(fā)量上升,水汽壓上升,而后又下降;絕對濕度與實際水汽壓變化相反,因為實際水汽壓沒有飽和水汽壓的變化速度快,使比值產生相反的變化趨勢。比較不同下墊面,干裸地的反射輻射、地面溫度、空氣濕度都不大,而空氣溫度差較大,濕度較小,主要是由于地表含土量大,表面粗糙、顏色淺,地表干燥;濕裸地的地面溫度差較小,空氣濕度較大,反射輻射較小,是由于它地表顏色較深,土壤含水豐富;水泥地的反射輻射、地面溫度較大,空氣濕度較小,是由下墊面顏色淺且干燥平坦、比熱容小的特性決定的。綜上所述,要想改善小氣候環(huán)境,應采取的主
16、要措施有:減少水泥地以及土地的面積,多植樹種草。這樣可以改善北方春季干燥且溫差大的缺點。項目時間8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0010/1010/1010/10o10/1010/1010/1010/1010/1010/1010/1010/1010/10日光情況IoIQIOQOO_o_oOnnrq地面狀況干裸地干裸地干裸地干裸地干裸地干裸地干裸地干裸地干裸地干裸地干裸地干裸地天氣現(xiàn)象多云多云多云多云多云多云多云多云多云多云多云多云太陽輻射S54.60.00.0185.2219.2113.6153.097.560.0
17、2.6/Sb42.80.00.0131.8152.789.8108.173.346.01.8/Sd103.6185.4245.3287.9322.4416.7279.8231.4161.285.2/St146.4185.4245.3419.6475.1506.5387.9304.7207.287.0/Sr34.546.151.884.1112.8115.188.770.244.921.9/r23.6%24.8%21.1%20.0%23.8%22.7%22.9%23.0%21.7%25.1%/地面和土壤溫地面最低-1.0-1.1-1.0-1.0-1.0-1.0-1.0-1.0-1.0-1.0-1
18、.0-1.0度地面最局20.520.520.828.533.534.535.035.035.035.035.035.00cm10.112.917.423.227.029.530.327.523.921.317.514.15cm9.110.111.313.015.917.819.019.819.518.618.017.010cm9.610.010.611.713.315.016.217.317.517.417.017.015cm10.110.410.711.412.613.614.615.517.017.016.716.520cm10.310.510.811.613.014.315.516.519.016.917.116.5風風向/東北東北/西南西北東西南東西南/風速0.00.00.90
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