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小气候综合实习报告班级：姓名：学号：第五小组小组成员：2014年12月2日2摘要本组选择的下垫面为干裸地。通过一天对小气候的观察与测量，影响小气候的因素主要有云量，温度，湿度，风，周围植被情况及建筑物情况。选择了下垫面和周围环境的不同测点进行了对比分析。太阳直接辐射根据太阳高度角、大气质量数和大气透明系数的变化而变化；散射辐射随云量增多而增加；反射辐射取决于总辐射以及土壤湿度；反射率大小主要与下垫面的的颜色、湿度、粗糙程度及太阳高度角等因素有关。随着深度增加，土温日较差减小，位相也逐渐落后；不同高度气温一天中出现了一个最高值和一个最低值，最高值出现在午后两点钟左右，最低值出现在清晨日出前后；水气压与相对湿度在一天中变化皆较大且变化趋势相反；从风的特性上讲，越近地面风速越小，在风速和风向两方面都有阵性，近地面层风速白天最大，早晚变小。关键词：小气候辐射湿度气压日变化对比一、前言1．1小气候的相关知识因下垫面性质不同，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，与大范围气候相比较，小气候有五大特点：⑴.范围小，铅直方向大概在100米以内，主要在2米以下，水平方向可以从几毫米到几十公里。⑵.差别大，无论铅直方向或水平方向气象要素的差异都很大，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2～3个量级。⑶.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。⑷.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℃。⑸.小气候规律较稳定。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，可从短期考察了解某种小气候特点。1.2实习目的、意义⑴.通过小气候特征观测，了解小气候观测的原理、观测仪器和安装方法。⑵.掌握辐射、空气温度、湿度、土壤温度、风等气象要素垂直梯度观测方法。⑶.学会整理小气候观测资料，分析小气候要素形成的原因，揭示不同下垫面小气候特征，了解不同下垫面产生的小气候效应，以便进一步改善小气候环境。3⑷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；同时通过与对比点间这些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。⑸发现不同下垫面气温的日变幅不同;不同绿地结构,不同植物种类产生的湿度效果也不同。【1】~【2】二、材料和方法2.1测点概况2.1.1北京概况：北京位于北纬39°，东经116°。地处华北大平原的西北边缘,山地与平原的过渡带。海拔43.71m。东西宽约160km,南北长约176km,土地面积16410.54km2,平原面积约占38%,山地面积约占62%。北京属于暖温带半湿润大陆性季风气候,四季分明,春季干旱多风,夏季炎热多雨,秋季晴朗雨少,冬季寒冷干燥。四季雨量分布很不均匀,年平均降雨量731.7mm,为华北地区降雨最多的地区之一，年平均气温13.1℃,全年无霜期180~200d。【3】2.1.2测点概况测点位于北纬40°，东经116°19’，海拔40m，北京林业大学气象站东侧，西侧有建筑物遮挡，太阳直接辐射不强烈，通风状态较差，下垫面为少量植物覆盖，测点周围为水泥地围绕，所以湿度较小，日出后温度回升较快。土壤为棕壤，下层土壤较为湿润。2.2观测项目直接辐射、散射辐射、反射辐射、总辐射、反射率，20cm、1.5m空气温、湿度，1m风向、风速，0～20cm土壤温度，0cm地面最高、最低温度，气压。2.3观测仪器及时间各个小气候要素均为正点每小时观测一次:利用天空辐射表和直接辐射表观测太阳直接辐射、散射辐射、反射辐射、总辐射;利用通风干湿表观测0.20m和1.5m高度处的气温和空气湿度;利用三杯轻便风向风速表观测1m高度的风向、风速;利用地面、地面最低、最高温度表及曲管地温表观测地面和土壤温度。2．4观测程序（08点～19点每小时正点观测，共12次观测）56′通风干湿表上水、通风（上发条3圈）；观测日光情况、云量；57′观测地温（0、5、10、15、20cm）。（注：最高温度下午15点观测，最低温度在气象站早08点观测一次即可）；458′调整直接辐射表进光筒，使之对准太阳；调整天空辐射表遮光板，使之遮住太阳直接辐射；59′通风（上发条1圈），观测20cm干、湿球温度，连读3个读数；读1.5m干、湿球温度，连读3个读数；第二次观测20cm干、湿球温度，连读3个读数；60′按直接辐射、散射辐射、反射辐射顺序观测辐射，各连读3个读数；01′松开轻便风速表罗盘套管，按下启动杆，读取风向及指示风速；03′第二次观测地温（0、5、10、15、20cm）；读取气压和附属温度；04′处理数据，订正、查算、填表。三结果与分析3.1太阳辐射的时间、空间变化图1本测点水平面上直接辐射日变化太阳直接辐射主要与太阳高度角、大气质量数和大气透明系数有关。本组到达地面的直接辐射日变化如图，从八点起，随着太阳高度变大，直接辐射值也随之增大，到11点达到最大值为265.237W/m，12时左右由于大气透明度降低，直接辐射开始下降。12时后略有上升。然后随着太阳高度角的减小，直接辐射持续下降，在15时时，辐射降为0。图二本测点水平面上散射辐射日变化5散射辐射的强弱和太阳高度角及大气透明度有关，云对太阳辐射的散射也十分强烈。本组散射辐射日变化规律如图。随着太阳高度角增大，到达近地面层的直接辐射增强，散射辐射也就相应增大。由于正午时分云雾增多，使散射辐射的最大值提前，到11点达到最大值154.622W/m2，之后随着云雾散去，散射辐射降低，太阳高度角的减小，至15点降为0。8时到9时散射辐射量增长快速，之后一直到11时增长速率开始减小，之后又开始增加直至最大时间14时。图三本测点水平面上总辐射日变化总辐射的日变化与直接辐射的日变化基本一致，变化趋势如图，日出之后逐渐增加，由于中午云量突然增多，直接辐射变小，最大值提前，出现于11时，40.05761.688114.564154.622122.576130.587106.553000000204060801001201401601808910111213141516171819辐射通量密度(W•m-2)时间（h）散射辐射日变化62.114198.079318.581441.859298.74332.947220.577000000501001502002503003504004505008910111213141516171819辐射通量密度(W•m-2)时间（h）总辐射日变化6为441.859W/m2。午后逐渐减小，到15时时总辐射变为0。图四本测点水平面上反射辐射日变化反射辐射与总辐射以及土壤湿度有关。变化趋势如图，整体上是先增加再减小。但在15时有大幅下降至17时，接着持续不变直到18时，19时降为0。全天8时至11时增加速率大，11时至13时增长平缓。14时有一个突然下降。基本13时之前处于上升阶段状态，在13时达到最大值为59.15W/m2。图五直接辐射、散射辐射、总辐射日变化对比总辐射为直接辐射与散射辐射之和，对比变化如图所示。从图中可看出，总辐射的日变化与直接辐射的日变化基本一致，日出之后逐渐增加，午后又减小，20.03432.04650.47264.09229.64256.0856.08000000102030405060708910111213141516171819辐射通量密度(W•m-2)时间（h）反射辐射日变化8910111213141516171819直接辐射22.11361842651521768600000散射辐射40.161.711515512313110700000总辐射62.119829942027530719300000050100150200250300350400450辐射通量密度(W•m-2)时间(h)图五：本测点水平面上直接辐射、散射辐射、总辐射(W•m-2)日变化对比直接辐射散射辐射总辐射7且由于正午时云量增多使最大值提前，出现于11时。从直接辐射与散射辐射的对比中可看出，由9时至13时，由于太阳高度角较大，直接辐射大于散射辐射；而在8时与14时后，由于太阳高度角较小与附近建筑物的遮挡，散射辐射大于直接辐射。图六水泥地、湿、干裸地反射率日变化对比反射率大小主要与下垫面的的颜色、湿度、粗糙程度及太阳高度角等因素有关。当太阳高度角比较低时，反射率都比较大。随着太阳高度角的增大，反射率减小。一日中太阳高度有规律的变化，使得反射率在中午前后较小，早、晚较大。三种不同的下垫面中，由于水泥地的颜色最浅，湿度最低，粗糙度最小，所以在三者中反射率最高。在湿裸地与干裸地的对比中，由于湿裸地湿度大，故总体上反射率较小。湿裸地中13时反射率的激增或属于测量误差。3.2地面和土壤温度时间、空间变化图七本测点0cm-20cm土温(℃)日变化对比891011213141516171819干裸地32.216.116.915.210.718.229.10.000.000.000.000.00湿裸地20%17%11%15%11%63%12%23%0%0%0%0%水泥地59%48%25%46%27%50%51%23%0%0%0%0%0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%反射率（％）时间（h）图六：水泥地、湿、干裸地反射率（％）日变化对比干裸地湿裸地水泥地8不同深度土壤温度的日变化规律如图。分析可知，在同一深度的土壤温度变化中，一天中土温的最大值出现于15或16时，虽然直接辐射最大值出现于正午，随后太阳辐射逐渐减弱，但地面热量仍有积累，地温继续上升，使最大值出现于15或16时。白天地表接受辐射后，传入地下的热量随深度增加而减小，故深层土壤变化幅度较表层土壤小。且由于热量向深层传播需要时间，所以相位随深度增加而落后，最大值出现的时间也相应落后。图八本测点09时、13时、17时、19时0cm～20cm土温随深度变化曲线01020308910111213141516171819温度t（℃）时间（h）89101112131415161718190cm710.411.311.911.911.911.920.914.61211.17.15cm7.489.511.31213.511.81514.51314.513.110cm7.38.399.81011.512.512.813.512.813.512.815cm7.8910.51111.111.5121212.512.612.512.620cm1111.111.612.411.611.611.612.112.612.412.612.4图七：本测点0cm-20cm土温(℃)日变化图0cm5cm0cm5cm10cm15cm20cm910.488.3911.11311.913.511.511.511.617121312.812.612.4197.113.112.812.612.40246810121416温度(℃)深度（cm）图八：本测点09时、13时、17时、19时0cm-20cm土壤温度(℃)随深度变化曲线91317199土壤温度的垂直分布变化如图所示，分析可得，在九点时，土壤温度的垂直分布属于早上过渡型，日出后地面升温，上层土温变成日射型的分布，但下层仍保持辐射型，此时中间温度最低。13时虽呈晚上过渡型变化，中间层温度最高，是由于13是云雾较多，直接辐射减小，导致此时表层土壤温度没有明显升高，若无云雾干扰，此时土温的变化分布应为日射型，即表层土壤温度最高，随深度增加依次减小。17与19时表现出晚上过渡型分布，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，上层和下层土温都比较低，土温最高值在中部。图九湿、干裸地地面温度日变化