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小气候综合观测实习报告班级:风园14-2姓名:徐玮蓬学号:140354228第五小组小组成员：李静芸、孙晓萌、徐玮蓬、丁呼捷、苏俊伊、张涵林日期2104.11.11关键词：小气候，气候要素，日变化摘要：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。我们对这些因素进行了中逐一观测，并结合不同下垫面，不同高度，进行了空间时间上的对比分析。太阳直接辐射根据天空云量和海拔高度的不同而不同，反射辐射随云量增多而增加。散射辐射随时间的变化因为日光的强度和周围空气颗粒的变化；随着深度增加，土温日较差减小，位相也逐渐落后，白天地表得热后，热量向下传递被层层阻截，因而土壤增热随深度的增加而减小；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；水气压出现了两个最高值和两个最低值；。气压在一天中有一个最高值和一个最低值；在短距离内气温的水平差异也非常突出；绝对湿度在近地层中一般是越近地面越大，越向上层越小；相对湿度的情况比较复杂，一般在近地层中也是随高度的增加相对湿度逐渐减小，地面相对湿度最高最低点出现的时间比上层较早；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夜间最小，而在高层空气中则刚好相反。关键词：小气候气候要素日变化前言1.1小气候的相关知识小气候通常是指在一般的大气候背景下，由于下垫面地不均匀性以及人类和生物活动所产生的近地层中的小范围气候特点。根据下垫面类别的不同，可分为农田小气候，森林小气候，湖泊小气候等等。与大范围气候相比较，小气候有五大特点：1)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。2)差别大，无论铅直方向或水平方向气象要素的差异都很大。3)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。4)日变化剧烈，越接近下垫面，温度、湿度、风速的日变化越大。5)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。由于小气候影响的范围正是人类生产和生活的空间，研究小气候具有很大实用意义。我们还可以利用小气候知识为人类服务，例如：城市中合理植树种花，绿化庭院，改善城市下垫面状况，可以使城市居民住宅区或工厂区的小气候条件得到改善，减少空气污染。实习目的，意义：1.通过小气候特征观测，了解小气候观测原理，仪器，安装方法。2.掌握辐射、空气温度、湿度、土壤温度、风等气象要素垂直梯度的观测方法。3.学会整理小气候观测资料，分析小气候要素形成的原因，揭示不同下点面小气候的特征，了解不同下垫面的小气候效应，以便进一步改善小气候环境。实习区域概况：测点位于北京林业大学气象站内，北纬40度，东经116度，地形较平坦，附近没有大面积水体，，北面约30米处有7米高气象站，南约90米处有高80米居民楼，300米内有高大建筑物，高约100米。下垫面为裸地，有水泥地穿插分布，植被较少。植被散乱分布，多为野草和低矮灌木，有几棵树。土壤为褐色土壤，湿度适中。实习内容：小气候综合实习观测程序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）；–58′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′通风干湿表通风（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。注意：①日落后将辐射仪器收回，万用表用完后关闭；结果分析：1、直接辐射影响太阳直接辐射最重要的因素就是太阳高度角和大气透明度。从8点到11点，太阳高度角逐渐升高，太阳光经过的大气质量逐渐减少，大气吸收，散射和反射减弱的直接辐射逐渐减少，直接辐射呈上升趋势，并在11点到最大。11点到12点，因大气中水汽增加，大气透明度降低，故直接辐射降低。12到13时，云量减少，大气透明度升高，直接辐射在原基础上小幅度上升。13时以后由于太阳高度角逐渐降低并在15点达到0，因为太阳高度角变化后，大部分阳光被建筑物遮挡，极弱的光线仪器无法检测到。2、散射辐射22.057136.391184.017265.237152.164176.3686.024000000501001502002503008910111213141516171819辐射通量密度(W•m-2)时间（h）直接辐射日变化散射辐射主要和太阳高度角和大气透明度决定。从8点到11点随着太阳高度角的增加，直接辐射增强，散射辐射也随之增强，并在11点达到最大值154.622Wm-2,从11点到12点，散射辐射减弱，可能是云量增加，散射辐射的减弱大于因太阳高度角增加引起的升高，故呈下降趋势。12到13时，云量减少，故在原基础上出现小幅度上升。13到15时随着太阳高度角的下降，直接辐射减弱，散射辐射也减弱，在15时因周围建筑物的遮挡减弱到仪器检测不到的范围。3、反射辐射反射辐射与下垫面的性质和太阳高度角有关。在8到11时，随着太阳高度角的增加，到达近地面的直接辐射增加，反射辐射逐渐增加，并在11点达到最大值64.09。11时到12时,，由于云量增多，总辐射减小，而反射辐射是总辐射中不能被吸收的由于地面反射作用而返回大气或宇宙的部分，故反射辐射也减小。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12时到13时，总辐射增加，散射辐射也随之增加。14点以后随着太阳高度角的减小，反射辐射逐渐减弱，在15时阳光被建筑物遮挡故减弱到0。4、总辐射总辐射=直接辐射+散射辐射。与太阳高度、大气透明度、云量等有关。在8点到11点随太阳高度角增加总辐射逐渐加强，在11时达到最大值为441.859。11时到12时太阳高度角本应继续增大，总辐射增加，但实际却减小，因为云量增多，直接辐射的减弱比散射辐射的增强要多。12到13时，云量减少，故总辐射又出现小幅度上升。13时到15时随太阳高度角减小，总辐射呈下降趋势，在15点达到最小值为0，阳光被高大建筑物遮挡。5、本测点水平面上直接辐射、散射辐射、总辐射日变化对比62.114198.079318.581441.859298.74332.947220.577000000501001502002503003504004505008910111213141516171819辐射通量密度(W•m-2)时间（h）总辐射日变化直接辐射散射辐射总辐射变化趋势基本相同，在8到11时，随太阳高度角的增加，三种辐射量都增加，在11时达到最高，11到12时太阳高度角应继续增大，但辐射降低，可能是有乌云遮挡了部分阳光所导致的。12到13时随太阳高度角的减小，三种辐射都降低到13时以后为0。6、水泥地、湿、干裸地反射率日变化对比8910111213141516171819直接辐射22.06136.4184265.2152.2176.486.0200000散射辐射40.0661.69114.6154.6122.6130.6106.600000总辐射62.11198.1298.6419.9274.7306.9192.600000050100150200250300350400450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、本测点0-20cm土温日变化891011213141516171819干裸地32.2516.1816.9015.2710.7918.2729.120.00%0.00%0.00%0.00%0.00%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0508910111213141516171819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0cm5cm10cm15cm20cm下垫面对太阳辐射反射率的差异主要与下垫面的颜色、温度、粗糙度、太阳高度角的高度有关，水泥地颜色最浅，表面最光滑，故反射能力相对最强。对于干裸地，反射率介于百分之16到百分之33之间，可能为砂土。湿裸地反射率大多介于百分之12到百分之20之间，可能为黑钙土。在8点到10点，太阳高度角逐渐升高，总辐射增加，反射辐射也增加，但由于反射率等于反射辐射与总辐射之比，总辐射增加的更大，故反射率都呈减小趋势。8到11时，由于云量增加，直接辐射减少，而反射辐射没有迅速变化，故三条曲线总体呈上升趋势。11到12时云量减少，太阳高度角又成为主要影响因素，故反射率降低。12到13又经历了多云过程，反射率降低。在13点到傍晚，太阳高度角降低，理论上反射率应增强，但实际反射率减小为零，可能是总辐射太小。上图反应不同深度土壤温度日变化，由图知，表层土壤土温随时间变化最明显，土温日较差最大。随着土壤深度的增加，土温日变化幅度逐渐减弱。这是因为土壤温度变化取决于土壤热特性。我认为因为深层土壤水分含量多土壤热容和导温率大，且受外界环境影响小，故温度变化缓和。表层土壤在8到15时，随太阳高度角增大，直接辐射增加。温度逐渐增加，在14到15时增幅最大，可能是在13时太阳高度角最大，直接辐射最大，土壤吸收的热量最多，之后直射辐射虽然减弱但始终处于正值，在15时直射辐射减为0，故在15时土温积累达到最大。15时之后，土壤不再吸收热量，反而因为外界温度降低而释放热量，故之后土温开始降低。6、土壤温度的垂直变化规律在9点，日出后地面升温，土壤上层温度变为日射型，下层仍保持辐射型，在5到10厘米土壤温度最低，此时为早上过渡型。在13点，土壤表面获得足够的太阳辐射后首先增温，热量由地表向下层传递，土壤温度随深度增加而降低，此时为日射型。在15、19点，地面因辐射冷却温度下降，土壤上层出现辐射型，土温岁深度增加而增加，下层保持日射型，随土温增加而减少，故在5到10厘米出现最高温，为晚上过渡型。9、干湿裸地地面温度日变化对比0cm5cm10cm15cm20cm910.488.3911.11311.913.511.511.511.617121312.812.612.4197.113.112.812