小氣候?qū)嵙?xí)論文

1、小氣候綜合觀測實(shí)習(xí)報(bào)告北京市海淀區(qū)城市下墊面小氣候觀測與分析風(fēng)園14-4張逸冰學(xué)號(hào) 1403544143組組員：郭祖佳 蔡怡然 崔戎 張東博 黃小泉 張逸冰 吳佳霖 張亞男 熊愷薇1.實(shí)習(xí)目的、意義這次小氣候?qū)嵙?xí)，我認(rèn)為目的有以下幾項(xiàng) （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。（2）掌握輻射、空氣溫度、濕度、土壤溫度、風(fēng)等氣象要素垂直梯度觀測方法。（3）學(xué)會(huì)整理小氣候觀測資料，分析小氣候要素形成的示不同下墊面小氣候特征，了解不同下墊面產(chǎn)生的小氣候效應(yīng)，以便進(jìn)一步改善小氣候環(huán)境。關(guān)于意義，我認(rèn)為了解研究城市和農(nóng)林不同下墊面的小氣候?qū)ιa(chǎn)生活有極大的幫助，只有對(duì)小氣候足

2、夠了解，才能提出更好的改善措施，使農(nóng)作物和林木更好生長，人類更健康，安全的生活。賀曉冬先生在 城市不同下墊面小氣候特征對(duì)比研究 中研究了柏油路面，草地，水體，建筑物遮陰路面，梧桐樹遮陰路面五種城市典型下墊面小氣候特征，從溫度濕度等方面進(jìn)行了分析。我認(rèn)為，這樣的研究貼近生活，對(duì)我們的日常出行有很大幫助。同時(shí)，小氣候的研究對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也有很大意義。范興海，黃壽波在 我國農(nóng)林系統(tǒng)小氣候研究概述 中從濕度，輻射，土壤溫度等方面的研究也具有很大意義，只有熟悉氣候變化，才能更大程度上保證高產(chǎn)，這樣就把氣象同國計(jì)民生聯(lián)系起來了在園林設(shè)計(jì)中，良好的小氣候環(huán)境能增強(qiáng)人的體感舒適度，使人更全面的感受空間氛圍，同時(shí)，

3、在適宜的小氣候下，多種植物茂盛生長，也會(huì)增加游人的愉悅感受。1.實(shí)習(xí)區(qū)域概況與方法2.1測點(diǎn)的概況及描述測點(diǎn)位于北京市，海淀區(qū)，北京林業(yè)大學(xué)氣象試驗(yàn)站，試驗(yàn)站西南兩個(gè)方向均有高樓，但大部分時(shí)間試驗(yàn)站不會(huì)被遮擋，北邊是實(shí)驗(yàn)室平房，較矮，對(duì)實(shí)驗(yàn)幾乎沒影響，試驗(yàn)站內(nèi)，北部為水泥地，較平整，南部為裸地，上有零星雜草。郁閉度為零。裸地土壤為壤土。我們要進(jìn)行的是水泥地，干濕裸地的氣象觀測。其中，我們組的觀測項(xiàng)目為水泥地。2.2 觀測項(xiàng)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(fēng)向、風(fēng)速，020cm土壤溫度，0cm地面最高、最低溫度，氣壓2.3 觀測儀器及時(shí)間（1）

4、各個(gè)小氣候要素均為正點(diǎn)每小時(shí)觀測一次（2）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（3）通風(fēng)干濕表觀測0.20m和1.5m高度處的氣溫和空氣濕度（4）三杯輕便風(fēng)向風(fēng)速表觀測1m高度的風(fēng)向、風(fēng)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（5）觀測程序（08點(diǎn)19點(diǎn)每小時(shí)正點(diǎn)觀測，共12次觀測 ）56 通風(fēng)干濕表上水、通風(fēng)（上發(fā)條3圈）；觀測日光情況云量57 觀測地溫（0、5、10、15、20cm）。（注：最高溫度下午15點(diǎn)觀測，最低溫度在氣象站早08點(diǎn)觀測一次即可）58 調(diào)整直接輻射表進(jìn)光筒，使之對(duì)準(zhǔn)太陽；調(diào)整天空輻射表遮光板，使之遮住太陽直接輻射 5

5、9 通風(fēng)（上發(fā)條1圈），觀測20 cm干、濕球溫度，連讀3個(gè)讀數(shù)； 讀1.5m干、濕球溫度，連讀3個(gè)讀數(shù)；第二次觀測20 cm干、濕球溫度，連讀3個(gè)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(gè)讀數(shù)01松開輕便風(fēng)速表羅盤套管，按下啟動(dòng)桿，讀取風(fēng)向及指示風(fēng)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.數(shù)據(jù)處理3.1太陽輻射的時(shí)間?？臻g變化（水泥地）圖一圖二圖三太陽直接輻射的大小取決于太陽高度角、大氣透明度、云量、海拔高度和地理緯度等。太陽高度角愈大時(shí),光線通過的大氣量愈少,輻射分布的面積愈小,故太陽直接輻射愈強(qiáng)。

6、大氣透明度愈好,太陽輻射愈強(qiáng)。在圖一中，8：00到10：00太陽高度角增大，直接輻射增大，10：00到12：00雖然太陽高度角增大，但曲線呈下降趨勢，我認(rèn)為原因和云量，大氣透明度有關(guān)。之后直接輻射大致呈下降趨勢14：00到15：00又有升高，理由同上。4：00天黑后，直接輻射變?yōu)?。散射與太陽高度角，大氣透明度有關(guān)，8:00到12:00太陽高度角增大，散射增大10:00到12:00受到大氣透明度的影響，增速減慢，由于太陽高度角減小，12:00到17:00整體呈下降趨勢，我認(rèn)為14:00到15:00略有增高是因?yàn)榇髿馔该鞫仍龃蟆６瓷漭椛涞目傏厔菔请S太陽高度角的增大而增大（8:00到12:00太

7、陽高度角增大），隨太陽高度角的減小而減?。?2:00到17:00太陽高度角減小）。 （水泥地） 圖四圖五總輻射St=Sb+Sd Sb=S*sinh,總輻射與直接輻射，太陽高度角，散射輻射有關(guān)，所以其走勢與直接輻射和散射輻射的走勢相似，8:00到12:00大致上升，12:00到17:00大致下降。圖六首先，我認(rèn)為在這幅圖里有兩個(gè)數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的，第一個(gè)是水泥地8:00的數(shù)據(jù)，一般太陽輻射被吸收的量一般要大于被反射的量，而8:00的反射率達(dá)到了80%以上，這是錯(cuò)誤的，還有濕裸地圖像的15:00反射率為零也是不可能的，在15點(diǎn)，干裸地和水泥的都有反射，濕裸地16:00又有反射，15:00沒有的可能性不大

8、，原因可能為有人或物體擋住了被測的地面。通過查閱資料得出，一般來說，深色土壤的反射率比淺色土壤小，潮濕土壤的反射率比干燥土壤小，粗糙表面的反射率比平滑表面小，太陽高度角愈小反射率愈大。所以，三種地表的反射率最大的地方都在11:00到14:00中午這段時(shí)間，這之前，反射率總體成上升趨勢，之后，總體呈下降趨勢，最小值出現(xiàn)在8:00或17:00。水泥地較光滑，總體反射率比干裸地和濕裸地要大。3.2地面和土壤溫度空間時(shí)間變化（水泥地）圖七在這個(gè)圖表中，我認(rèn)為5cm 10:00的數(shù)據(jù)是有問題的，正常情況下，前半段曲線應(yīng)平滑上升，而10:00溫度突然升高，顯然是有問題的，水泥地的地溫表是老師裝的，而其他數(shù)

9、據(jù)沒有問題所以，我認(rèn)為錯(cuò)誤來源于讀數(shù)。由于現(xiàn)在是冬天，天氣較冷土壤表面首先受輻射降溫，土壤上層溫度低于下層，熱量又土壤下層向地表傳遞土壤溫度隨深度增加而增加。呈輻射型。受太陽輻射影響，10cm以上最高溫度出現(xiàn)在12點(diǎn)到13點(diǎn)之間，而深層土壤受輻射影響較小，溫度升高滯后，到傍晚溫度降低時(shí)，較深層土壤受外界天氣變化較小，所以后來深層土壤溫度反而高圖八此溫度變化屬于早上過渡型，日出后地面升溫，土壤上層溫度迅速變成日射型，但下層依然保持輻射型，此時(shí)，5,10cm土壤溫度較低。（水泥地）圖九土壤溫度呈日射型，在冬季，土壤表面受到太陽輻射后首先增溫，熱量由地表向土壤下層傳遞，土壤溫度隨深度增加而減小。（水

10、泥地）圖十屬于晚上過渡型，傍晚因輻射冷卻溫度下降，土壤上層出現(xiàn)輻射型，下面仍保持日射型，因此土壤上層和下層溫度較低，中間層溫度較高。（水泥地）圖十一因?yàn)闇y量是在冬季，到晚上7點(diǎn)時(shí)，由于外界影響，地表開始降溫，逐漸比下層溫度低，溫度恢復(fù)輻射型，土壤溫度隨深度的增加而增加。3.3氣溫，相對(duì)濕度時(shí)間，空間變化 圖十二在每組數(shù)據(jù)中，干球溫度都比濕球溫度高。這是因?yàn)闈袂虮砻姘鴮Ｓ玫拿撝啿疾⑹辜啿继幱跐駶櫊顟B(tài)，空氣未飽和時(shí)，石球表面的水分不斷蒸發(fā)，所消耗的潛熱直接取自濕球周圍的空氣，使?jié)袂驕囟鹊陀诳諝鉁囟?，即干球溫度。由?0cm和1.5m對(duì)于地球來說差異不大，溫度沒有太大差別，但1.5m的圖像波動(dòng)

11、較大，我認(rèn)為和風(fēng)有關(guān)系。圖十三圖十四兩幅圖溫度都先增加后降低，在14點(diǎn)左右達(dá)到最高溫度。干球溫度（空氣溫度）整個(gè)試驗(yàn)站都是差不多的，水泥地的反射能力較強(qiáng)，溫度會(huì)略微偏高一點(diǎn)，濕裸地由于水蒸發(fā)吸熱的影響，溫度會(huì)略微偏低一點(diǎn)，但總體差異不大。在第二幅圖中，濕裸地，干裸地，水泥地的空氣濕度逐漸減小，所以水蒸發(fā)速度依次增大，干濕球差逐漸增大，體現(xiàn)在圖十二中就是濕裸地，干裸地，水泥地濕球溫度逐漸降低。(水泥地)圖十五水汽壓的大小與水蒸發(fā)的快慢有關(guān)，在水量一定的情況下水蒸發(fā)的快慢取決于溫度。早晨8點(diǎn)溫度低，水汽壓出現(xiàn)最低值，在11點(diǎn)到14點(diǎn)氣溫升高，水氣壓較大。至于1.5m水汽壓在12點(diǎn)和13點(diǎn)有所下降，

12、我認(rèn)為原因可能是日出后地面增溫，蒸發(fā)加快，使水汽壓逐漸增大，同時(shí)由于地表增溫湍流交換加強(qiáng)近地面層的水汽被輸送到上層空間，是低層水汽壓減小。圖十六相對(duì)濕度表示空氣接近飽和的程度，通過圖十五和圖十六可得，它與水汽壓曲線走勢基本相同，它大氣中的水汽含量密切相關(guān)，從相對(duì)濕度走勢來看，它大致是隨著時(shí)間變化先降低后升高，可以看出，水汽壓是隨著氣溫的升高而降低的。根據(jù)圖十五和圖十六來看，20cm的區(qū)域大氣中的含水量低于1.5米，在我看來，這主要是因?yàn)樗嗟厥指稍铮畼O少，很少有水蒸發(fā)到空氣中，導(dǎo)致大氣與地面接近的地方含水量很少，而高處的空氣濕潤一些可能由于別的地方水汽的擴(kuò)散。圖十七圖十八干裸地，濕裸地，

13、水泥地三種土地水汽壓大多呈先減小，后增大的趨勢，原因如上文對(duì)水泥地的分析，而水泥地不但干燥，而且受太陽照射升溫快，所以水汽壓和相對(duì)濕度最低。干裸地和濕裸地的相對(duì)濕度與水汽壓比濕裸地大，我認(rèn)為數(shù)據(jù)是有問題的，濕裸地含水量大，由于水分的蒸發(fā)，濕裸地應(yīng)該比干裸地的相對(duì)濕度和水汽壓大。3.4風(fēng)速，氣壓時(shí)間變化圖十九圖二十風(fēng)速由大環(huán)境和地面粗糙程度共同影響。有三個(gè)力會(huì)影響風(fēng)速，分別水平氣壓梯度力，地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力。水平氣壓剃度力就是熱量不均勻照成的,太陽的直射角度,周圍的環(huán)境(樹林,湖等)都會(huì)對(duì)熱量的分布造成影響.而摩擦力就是跟地表的建筑或形狀有關(guān).我認(rèn)為，風(fēng)速變化較大與測點(diǎn)周圍的幾棟高樓的遮擋有關(guān)系

14、。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論（1）太陽高度角先增大后減小，太陽輻射（直接輻射，散射輻射，反射輻射，總輻射）在一天中均先增大后減小，最大值出現(xiàn)在12點(diǎn)左右，輻射受云量，太陽高度角，大氣透明度的影響。（2）深色土壤的反射率比淺色土壤小，潮濕土壤的反射率比干燥土壤小，粗糙表面的反射率比平滑表面小，太陽高度角愈小反射率愈大。（3）早上9點(diǎn)土壤溫度呈早上過度型，13點(diǎn)屬于日射型，17點(diǎn)屬于晚上過渡型，19點(diǎn)回復(fù)輻射型。（4）一般同一地點(diǎn)，同一時(shí)間干球溫度比濕球溫度高。濕裸地，干裸地，水泥地的空氣濕度逐漸減小，所以水蒸發(fā)速度依次增大，干濕球差逐漸增大，水泥地的反射能力較強(qiáng)，溫度會(huì)略微偏高一點(diǎn)，濕裸地由于水蒸發(fā)吸熱的影響

15、，溫度會(huì)略微偏低一點(diǎn)，但總體差異不大。（5）水汽壓的大小與水蒸發(fā)的快慢有關(guān)，在水量一定的情況下水蒸發(fā)的快慢取決于溫度。忽略其他因素影響，e和U都隨氣溫的升高而降低。（6）風(fēng)速與氣壓差有關(guān)，氣壓差越小，風(fēng)速越小。水泥地在三種土地中是最光滑，最干燥的，它顏色較淺，地表沒有植物，沒有辦法依靠蒸騰作用為空氣提供水分。水泥地的反射率最高，受太陽照射升溫快，土壤溫度較高。而空氣溫度最高，空氣濕度小，以致干濕球差最大。5參考文獻(xiàn)1賀曉冬 城市不同下墊面小氣候特征對(duì)比研究 2011年第二十八屆中國氣象學(xué)會(huì)年會(huì)論文集主要內(nèi)容：研究了柏油路面，草地，水體，建筑物遮陰路面，梧桐樹遮陰路面五種城市典型下墊面小氣候特征

16、。研究結(jié)果表明:(1)地表溫度與氣溫呈正相關(guān)關(guān)系,日變化趨勢基本一致,相對(duì)濕度分別與地表溫度和氣溫呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,日變化趨勢相反。不同下墊面地表溫度差異顯著,氣溫和相對(duì)濕度差異較小;(2地表溫度對(duì)氣溫的影響先于氣溫對(duì)其地表溫度的影響,氣溫變化相對(duì)于地表溫度有0.5h左右的滯后;(3)不同下墊面對(duì)近地表空氣溫、濕度影響存在差異,梧桐樹遮陰路面與水體在日間有明顯的降溫增濕效應(yīng),可有效改善局地小氣候環(huán)境;(4)不同下墊面小氣候氣象要素的時(shí)間序列、空間序列及數(shù)據(jù)正規(guī)化后的時(shí)空序列三種標(biāo)準(zhǔn)差,揭示了城市不同下墊面空氣溫、濕度的時(shí)空變化與成因機(jī)理。柏油路面是本次觀測區(qū)的代表下墊面,即最能代表觀測區(qū)空氣溫、濕

17、度的時(shí)空日變化特征;(5)建筑物和梧桐樹的遮蔽均能有效降低地表溫度和氣溫,建筑物遮蔽度和梧桐樹郁閉度越大,天空透光度越小,對(duì)空氣的降溫增濕效果越顯著,進(jìn)而調(diào)節(jié)小氣候,改善人類居住環(huán)境,增加人體舒適度。2范興海，黃壽波 我國農(nóng)林系統(tǒng)小氣候研究概述 林業(yè)科學(xué)研究2000年02期內(nèi)容：綜述了我國自 1990年以來農(nóng)林系統(tǒng)小氣候研究概況及進(jìn)展。農(nóng)林系統(tǒng)的小氣候特征是 :(1)熱量平衡的各分量白天為正值 ,夜間為負(fù)值。熱量平衡的各分量中 ,潛熱通量占凈輻射的比值最大 ,湍流熱通量和土壤熱通量均較小。(2 )在農(nóng)林系統(tǒng)中 ,隨著植物覆蓋度的增加 ,其凈輻射、光照強(qiáng)度、溫度日較差和風(fēng)速隨之減小 ,但空氣濕度增加。 (3)在農(nóng)林系統(tǒng)中 ,隨著土壤深度的增加 ,土溫變化的振幅按幾何級(jí)數(shù)減小 ,位相按等差級(jí)數(shù)落后。土溫梯度變化特點(diǎn)與土溫變化相似。了解研究城市和農(nóng)林不同下墊面的小氣候?qū)ιa(chǎn)生活有極大的幫助，只有對(duì)小氣候足夠了解，才能提出更好的改善措施，使農(nóng)作物和林木更好生長，人類更健康，安全的生活。在園林設(shè)計(jì)中，良好的小氣候環(huán)境能增強(qiáng)人的體感舒適度，使人更全面的感受