气象学农业小气候综合实验报告论文.docx
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气象学农业小气候综合实验报告论文
气象学农业小气候综合实验报告论文
气象学农业小气候综合实验报告论文
气象学农业小气候综合实验报告
一、实验目的与意义
1.2.3.4.5.
通过实习了解小气候观测的各类仪器的安装与使用;掌握观测资料的整理分析方法;
学会分析不同下垫面的温度、湿度及风速垂直分布情况,绘制分布曲线图并说明差异原因。
通过实验了解温室小气候的各气象要素的特点和规律
农业小气候实地观察,一方面可以加深我们对已学过的气象学相关知识的印象,作为对已学习的知识点的巩固;另一方面也可以加强我们的实际观测动手能力,以及对实测数据的分析和总结的能力。
二、观测实习的程序和所用仪器的说明
我们此次农业小气候的观测,本次实验由园艺专业两个半共同完成,在27日(星期六)和28日(星期日)两天进行农业小气候的观测,每天测量时间是8:
00、12:
00、16:
00。
其中每个时间点我们观测的主要内容是风向、风速、空气相对湿度、光照辐射强度,地表温度、地中5cm温度、地中10cm温度、地中15cm温度、地中20cm温度、水温等,观测项目按各个组的实际条件进行。
我们主要使用到的实验仪器有:
测温仪器:
普通温度表、最高温度表、最低温度表、地面温度表、曲管温度表、温度计测湿仪器:
通风干湿表(干湿球温度表,即阿斯曼)测风仪器:
热球式微风仪测光照仪器:
照度计
仪器安装:
(1)地温表的安装:
地面三支温度表水平地平行安放在地面上,从北向南依次为地面普通、地面最低和地面最高,相互间隔5cm,温度表感应球部朝东,球部和表身一半埋入土中,一半漏出地面。
(2)曲管地温表的安装:
在地面最低温度表的西边约20cm处,按5、10、15、20cm深顺序由东向西排列,感应部分朝北,表间相隔10cm,表身与地面成45度的夹角。
(3)光照、风速、温度和湿度测量仪器放置
大棚内的除了要测地面温度、浅层土壤温度和最高最低温度外,还有三种植物的2/3高处和顶层的各项数据,选择三种植物(考虑要有代表性和比较性),在2/3高处和顶层上都挂上毛发湿度表,还有用各种仪器测量其光照、风速、温度和湿度。
三、观测实习的内容与与数据分析
本次实验分大棚内外两个地方进行测量,我们此次气象观测实验布设了8个点,大棚外我设一个观测点,大棚内地面设一个点,再分别对三种植物的2/3高处和顶层设六个点测的各项数据,主要观测的内容有:
风向、风速、空气相对湿度、地表温度、地中5cm温度、地中10cm温度、地中15cm温度、地中20cm温度、光照强度等。
这里我的数据分析的方式主要是通过对比各点的同一项指标,总结数据变化的规律,并分析其中的原因。
大棚外围土壤温度观测记录表日期11,27土壤温度08:
0012:
00地面1824.25cm17.219.510cm15cm20cm最高最低202X285.618.619.51919.11,28
土壤温度16:
0008:
0012:
0016:
0020.31924.221.618.41920.621.51819.5202X20.2202X.5202X27.95.52120.820.6大棚内土壤温度观测记录表
土壤温度分析:
温室大棚外地表温度比棚内至少高出2℃,正午太阳高度角最大,因此温度较高,光照量较大,室外相应湿度较低,增温快。
所以室内外最高时温度差达到6℃。
室内温度变化的幅度比较小,一方面是因为温室覆盖了保温膜,白天受太阳直射少,另一方面室内的植被覆盖茂密,索温好,相对湿度高,对温度的稳定起202*-11-27土壤温度(℃)土壤温度(℃)地面8:
0019.812:
0030.316:
0022.8202*-11-288:
0020.212:
0030.116:
0023.8519.423.523.719.822.224.61020.121.523.520.621.724.01520.421.122.821.621.923.12021.220.822.321.920.322.231.312.1最高31.3最低12.1到很大的作用。
相对地表温度而言,地中温度随时间的变化要平缓得多。
在各个深度的埋深中温度变化幅度大棚内比大棚外变化幅度小得多,这是由于大棚内在白天会受到太阳的直射,且土地的湿度高的缘故。
浅层土壤温度的垂直分布,从上到下,温度逐渐上升,这是因为地面由于辐射冷却而降温,地面温度最低,其温度随深度而增加。
另外就是随着深度的加深,温度就越是稳定,5cm处受外界地表的影响还是很大的,15cm和20cm处的温度就和外界地表的温度关系不大了。
大棚外围小气候观测记录表光照(lx)风速(m/s)温度(℃)湿度(%)8:
0012:
0016:
008:
0012;0016:
008:
0012;0016:
008:
0012;0016:
00202*.11.27地面113503410041100.080.410.2121.927.824.271.849.065.5202*.11.28地面97655600071300.110.320.2821.129.025.288.953.563.1大棚内小气候其他项目观测记录表光照1x
11,2708:
0012:
00A14505410植物顶部B15825770C16374810A9703860植物2/3高B8375240C12085016:
0008:
0011,2812:
0016:
0008:
0011,27风速m/s11,2812:
0016:
0008:
0012:
0016:
0008:
0011,27温度℃11,2812:
0016:
0008:
0012:
0016:
0008:
0011,27湿度%11,2812:
0016:
0008:
0012:
0016:
00A植物为:
巴西铁1210795484010830.20.250.130.230.150.151825202X.5262478538092577413311043540010200.080.120.070.120.080.0518.52619.320.526.524.57953838156681540986417011110.150.40.20.180.060.081924.51820.5262574557980575989760632508600.10.120.40.120.070.081925.52119.8262482.5548494597271051436106360.040.030.050.070.050.0317.222.520.419.3242288658591708889070837109640.070.110.020.10.050.0518.82419202523785488835573B植物为:
银皇后C植物为:
待定光照强度分析:
1棚外的光照辐射比大棚内的光照强度大,棚内光照辐射强度随时间变化比大棚内小,这是因为大棚的覆盖膜的遮光作用的影响,由于大棚上有塑料薄膜覆盖着,太阳光线到达大棚内的植物时光照量减弱,而大棚外没有阻碍物,太阳光直射,所以光照量是大棚内比大棚外少。
2的顶部的光照辐射强度比植物2/3高处的位置强,不同植物的相同测量位置的光照强度度有所不同,。
在植物的2/3
高处,是叶子生长比较旺盛的部位,它挡住了太阳光线,使得落在2/3高处的光照量减弱,所以没有植物顶层的光照量大;不同植物的高度不同,而且植物形态也不同,所以对光照强度也有一定的影响。
风速比较分析:
风速是一项比较难以连续观测的数据,我们记录的也基本都是瞬时风速,测量风速有一定的不科学性,但从上面的数据我们还是可以看出一些有用的变化规律的。
首先我们可以明显看出大棚内的风速比大棚外的小,棚内是一个相对密封的环境,四周有塑料薄膜的阻碍,吹进大棚内的风量减弱,从数据上分析,植物顶层的风速比植物2/3高处的风速大,这也是因为植物顶层没有阻碍物,而2/3高处有叶子阻碍,所以顶层的风速大于2/3高处的风速大;一天中最大风速一般都出现在中午。
气温比较分析:
大棚外的气温随时间变化浮动比棚外小。
另外在大棚内植物2/3高处的温度比顶层的保温效果好,在早上和傍晚的时候植物2/3高处温度降低得没有比顶部低,中午气温升高时植物的2/3高处升高得小,所以植物的顶部温度高,因为2/3高处的植物叶子比较繁茂,有蒸腾作用,而且空气流动小,减慢了热量的散失,因此2/3高处的植物温度比顶层的保温效果好。
相对湿度分析:
1、相对湿度受的光照强的影响而发生变化,相对湿度随时间发生变化,由于光照强度引起温度变化,在中午时温度最高,所以相对湿度最小
2、植物的不同高度的湿度有所不同,不同植物2/3高处的保湿效果比植物顶层的好,所以2/3高处的湿度比顶层的高。
四、总结
通过此次气象观测实习,我们实地体验了各项气象要素的测定方法,了解并掌握了各种观测仪器的使
用方法。
从获得数据到自己总结的过程,也培养了我们自主分析研究问题的能力。
对所学过的知识有了更加深刻的理解,也加强了我们将知识运用到实践中去的能力。
扩展阅读:
小气候综合实验报告
小气候综合实习报告
气象学实习报告
第一部分实习报告简介3一.摘要31.中文摘要32.英文摘要4第二部分实习报告内容5一.前言51.小气候的概念51.1小气候的特点以及其体现因素51.2小气候的分类61.3研究目的6二.材料和方法72.测点概况72.1测定内容和方法9三.结果分析10
(1)单点分析103.1太阳辐射日变化103.1.1到达地面的直接辐射(Sb)的日变化规律103.1.2太阳散射辐射(Sd)的日变化规律123.1.3总辐射(St)的日变化153.1.太阳反射辐射(Sr)的日变化183.2土壤温度的变化203.2.1不同深度土壤温度的日变化规律203.2.2不同高度气温的日变化规律203.3土壤温度的垂直变化规律233.4不同高度湿度的日变化规律273.4.1不同高度相对湿度(u)的日变化规律293.4.2不同高度水汽压(e)的日变化规律313.5气压日变化32
小气候综合实习报告
3.6风的日变化32
(2)对比分析331、不同测点到达地面的直接辐射的比较332、不同测点的散射辐射的比较333、不同测点的反射辐射344、不同测点土壤温度(0cm、5cm)对比分析355、不同测点(20cm、150cm)气温对比分析376.相对湿度(u)对比分析(20、150cm)387.水汽压(e)对比分析(20、150cm)40四、结论(测点小气候总结)414.各个小气候要素的简要总结41五、实习感言42六、参考文献43
引言:
1.小气候的概念:
在小范围内,由于下垫面构造和特性不同,使热量和水分收支不一样,形成近地面及土壤上层与大气候所不同的特殊气候。
2.特点:
(1)小气候是在具有相同的大气候特点的范围内,在局部地区,由于地形方位,土壤条件和植被不一致,使该地区具有独特的气候状况。
与大范围气候相比较,小气候有五大特点:
1)范围小,是指小气候现象的铅直和水平尺度都很小。
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,是指小气候现象中各个气象要素无论铅直方向或水平方向相差都很大,具有更显著的日变化和脉动现象。
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。
(2)小气候特点的体现因素
局地小气候的特点,主要表现在个别气象要素(温度,湿度和风)变化剧烈以及个别天气现象(雾,露,霜)上的差异。
气温铅直梯度折合成100M为超绝热梯度,水平温度梯度
小气候综合实习报告
在小范围内可达几度。
小气候特点影响的水平范围是随下垫面均一性而定的。
铅直方向一般是从下垫面到几十米甚至百米高度,愈接近下垫面,小气候特征愈显著,随着远离下垫面,小气候效应就逐渐减弱,到达某一高度以上,小气候现象就完全消失。
正如L.J.贝顿(Batten)所指出,小气候是代表从地面到不受地面影响高度的气候。
十几米或者100米的高度。
这一层是人类生活或动植物生长的区域和空间。
4.研究目的:
1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。
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
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。
二.材料和方法2.1观测点概况2.测点概况
a.测点名称:
北京林业大学气象站裸地处b.测点位于北纬40°,东经116°19’海拔40m2
c.属于平原区,附近无水体,地面大多较为平坦,土壤周围有水泥地。
d.北面是气象站的楼,南面为高大的居民楼,东面是一些老的平房,西面有花圃及农田,周围是一般的围墙。
e.植被状况:
测点地面周围有一些矮树,距测点0.5米左右。
距测点1.5米左右,还有一些低矮植物
f.土壤状况:
土壤为棕壤,较干燥,土壤里可见一些碎石
2.2测定内容及方法:
1、测定内容:
太阳辐射;20cm、150cm处的空气温度;风;气压;不同深度土壤
温度。
2、实验仪器:
直接辐射表、天空辐射表、通风干湿表、风速表、气压表、土壤温度表3、测定步骤:
①通风表上水,通风,悬挂在20cm高处和150cm处。
②观测地温(0cm、Tmax、5cm、10cm、15cm、20cm)注:
Tmin在气象站早读一次③观测云量、天气状况。
④读20cm干、湿球温度,连续读三次,读后通风⑤将风速表悬挂在1m高处,松开罗盘小套管,按下启动杆。
⑥读150cm干、湿球温度,连续读三次,读后通风
⑦读风向及指示风速。
小气候综合实习报告
⑧读20cm干、湿球温度,连续读三次,读后通风。
⑨读气压。
(经三次订正得出气压值)⑩观测地温三、结果分析
晴天数据
晴天直接辐射700600500数据Sb400300202*0008:
489:
4810:
4811:
4812:
4813:
4814:
4815:
4816:
4817:
48系列1时间
数据分析:
影响太阳直射辐射的因子①太阳高度角②③④
大气透明度云量海拔高度
因子变化对太阳辐射的影响
①太阳高度角的影响
a.太阳高度角越小,等量的太阳辐射散布的面积就越大,因而,地面单位面积上所获得的太阳辐射(S)就越小;
b.太阳高度角越小,太阳辐射穿过的大气越厚,太阳辐射被减弱也较多,到达地面的直接辐射就越小。
(Sb=S*太阳高度角h的正弦值)。
②大气透明度的影响
大气透明系数越小,太阳辐射受到的减弱越强,到达地面的太阳直接辐射越小。
(大气透明度的特征用大气透明系数P来表示。
系数决定于大气中所含的水汽,水汽凝结物和尘粒杂质的多少,这些物质越多,大气透明度越差,透明系数越小。
)③
云量影响
小气候综合实习报告
云是很好的反射体。
云层厚度越大,就可以使越大部分太阳辐射反射回到宇宙空间,使到达地面的太阳直接辐射能越小。
④
海拔高度影响
海拔越高,太阳辐射穿过大气的路程越短,太阳辐射通量减弱得越多,地面获得的太阳直接辐射通量越少。
(3)实习测定结果分析(如上图所示)
由于实习地点海拔高度不变,所以并不在考虑范围之内。
从清晨到中午的时候,
太阳升起,随之太阳高度角逐渐增大,大气所削弱的太阳辐射还是处于比较少的状态,到达地面的太阳直接辐射能逐渐增大。
随太阳高度的变大,到达地面的直接辐射值增大,可能是由于上午云量一直是10的原因,直到正午太阳高度角达到最大时也没有使直接辐射达到最大。
等到下午的时候,云开始渐渐散开,而到14点左右的时候,太阳高度角也很大,直接辐射达到了一天的最大值。
3.1.2
散射辐射(Sd)的日变化规律阴天散射辐射Sd250200辐射量150100500Sd08:
189:
:
0010:
0011:
0012:
0013:
0014:
0015:
0016:
0017:
00时间
数据分析:
分析:
影响太阳反射辐射的因子
①太阳高度角②云量③地面状况④地面颜色⑤粗糙程度
小气候综合实习报告
⑥植被的不同⑦土壤性质
主要的因子变化对太阳辐射的影响
(反射辐射一般用反射率来表示。
反射率是某一表面上的反射辐射与投影到该表面的总辐射之比值)①太阳高度角的影响
一般来说,反射辐射随着太阳高度的增加而增加。
②云量的影响
一般来说,太阳反射辐射随云量的增多而减少。
③地面状况影响
雪地的反射率很大,水面的反射率随水的平静程度和太阳高度角的大小而改变,水面越平静,水面的反射率越大;水面的反射率随太阳高度角的减小逐渐增大。
④地面颜色的影响
深色土比浅色土反射能力要小,即颜色越深的土壤,反射率越大。
⑤粗糙程度的影响
粗糙土比平滑土反射能力小,即土面越平滑,反射率越大。
⑥植被的不同影响
裸地的反射率最小,植物的覆盖可使反射率减小。
⑦土壤的性质的影响
土壤表面的反射率随土壤湿度的增大而减小。
实习测定结果分析(如上图所示)
反射辐射Sr是指被地面反射的太阳辐射通量密度。
(我们的实习地点是裸地)从图示中我们可以了解到从8点到11点左右,随着太阳高度角逐渐增大,太阳直接辐射逐渐增强,太阳反射辐射也逐渐增强。
到11点多处达到最大值,之后散射辐射值开始下降。
由于大气透明度的减小,在13点处又略有上升。
之后随着太阳高度角的减小一直在减小,到17点时将近达到0。
从11点到12点,大气透明度是减小的,太阳高度角是增大的,散射辐射量因该是增大的,而测得值反而是减小的,原因可能是在12点测的时候没用挡板把太阳完全遮住,致使测得值较小。
晴天数据
小气候综合实习报告
散射辐射400350300250数值202*501005008:
489:
4810:
4811:
4812:
4813:
4814:
4815:
4816:
4817:
4818:
48系列1时间
分析:
因子同上,因子对数据的影响也同上
从开始记录到上午将近十一点,随着太阳高度角的增大而增大。
而到正午太阳高度角最大的时候却骤降,可能是因为突然间云量增加或者是记录上的错误,之后又随着原来的趋势继续下去,下午太阳高度角的降低,读数也下降,到将近七点的时候,无直接辐射,记录为零。
3.1.3
总辐射(St)的日变化(图3)阴天总辐射St250200辐射量150100500St08:
189:
:
0010:
0011:
0012:
0013:
0014:
0015:
0016:
0017:
00时间
数据分析:
分析:
影响太阳总辐射的因子
(太阳总辐射量的大小决定于直接辐射和散射辐射,但是,主要决定于直接辐射)
①太阳高度②大气透明度③云量
因子的变化对太阳总辐射的影响
小气候综合实习报告
①太阳高度影响
一般,随着太阳高度的增加,太阳总辐射逐渐增加。
②大气透明度影响
大气透明系数越小,太阳辐射受到的减弱越强,到达地面的太阳直接辐射越小,即太阳总辐射越小。
(大气透明度的特征用大气透明系数P来表示。
系数决定于大气中所含的水汽,水汽凝结物和尘粒杂质的多少,这些物质越多,大气透明度越差,透明系数越小。
)
③云量影响
在有云的时候,总辐射可以增大,也可以减小。
如果云量不多,并太阳又不为云所遮蔽时,总辐射都大于鼻碧空时候的值。
当全部天空有云的时候,总辐射比碧空时候的值要小得多。
平均来说,云量总是是总辐射减小。
(云状,云量和云厚不同时,总辐射减小的程度是不一样的。
)
(3)实习测定结果分析(如上图所示)
总体上呈下降趋势,说明总辐射是与太阳高度角和太阳直接辐射有很大关系的,
晴天数据","p":
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140小气候综合实习报告
阴天反射辐射Sr353025202*1050辐射量Sr08:
189:
:
0010:
0011:
0012:
0013:
0014:
0015:
0016:
0017:
00时间
数据分析:
分析:
影响太阳反射辐射的因子
⑧太阳高度角⑨云量⑩地面状况地面颜色粗糙程度植被的不同土壤性质
主要的因子变化对太阳辐射的影响
(反射辐射一般用反射率来表示。
反射率是某一表面上的反射辐射与投影到该表面的总辐射之比值)②太阳高度角的影响
一般来说,反射辐射随着太阳高度的增加而增加。
②云量的影响
一般来说,太阳反射辐射随云量的增多而减少。
③地面状况影响
雪地的反射率很大,水面的反射率随水的平静程度和太阳高度角的大小而改变,水面越平静,水面的反射率越大;水面的反射率随太阳高度角的减小逐渐增大。
④地面颜色的影响
小气候综合实习报告
深色土比浅色土反射能力要小,即颜色越深的土壤,反射率越大。
⑤粗糙程度的影响
粗糙土比平滑土反射能力小,即土面越平滑,反射率越大。
⑥植被的不同影响
裸地的反射率最小,植物的覆盖可使反射率减小。
⑦土壤的性质的影响
土壤表面的反射率随土壤湿度的增大而减小。
实习测定结果分析(如上图所示)反射辐射Sr是指被地面反射的太阳辐射通量密度。
从八点开始到十一点,一直处于上升的趋势。
而到十二点的时候,太阳高度角达到最大时而辐射却没有达到最大值,可能是因为正午的时候,突然云量增加,挡住了部分的太阳辐射。
而云大概在13点是飘走,飘走后辐射的读数接着刚才的趋势随着太阳高度角减少而呈下降趋势。
达到了第二个小高峰,然后继续下降。
晴天数据
地面反射Sr140120地面反射读数100806040202*:
489:
4810:
4811:
4812:
4813:
4814:
4815:
4816:
4817:
4818:
48系列1时间
分析:
因子同上,因子对数据的影响也同上
从八点开始到十一点,一直处于上升的趋势。
而到十二点的时候,太阳高度角达到最大时而辐射却没有达到最大值,可能是因为正午的时候,突然云量增加,挡住了部分的太阳辐射。
云飘走后,高度角依然很大,辐射很强,此时,地面反射达到了一天中的最大值。
之后随着高度角的减小和温度的降低,地面辐射降低,但18:
48时,辐射为零,反射为零。
3.2土壤温度的变化3.2.1不同深度土壤温度的日变化规律不同深度土壤温度的日变化规律
小气候综合实习报告
不同深度土壤温度的日变化规律2524.524读数23.52322.5228:
009:
0010:
0011:
0012:
0013:
0014:
0015:
0016:
0017:
00时间5cm10cm15cm20cm
数据分析:
处于0cm的土壤温度是变化最大的,处于20cm的土壤温度是变化最小的。
由于深层土壤具有一定的保温作用,所以在太阳强度很弱时,土壤越深温度越高。
9时左右太阳强度逐渐增强。
20厘米深处土壤保温作用很强,温度依然比较高。
而10厘米,15厘米深度是无法直接吸收太阳辐射的热量,只能通过土壤来传递热量。
所以之前土壤深处的温度比地表的高。
0厘米最高温度出现在午后14时左右,比太阳辐射最大值稍落后(原因已解释)。
随后太阳辐射继续增强,各个层温度都开始上升。
地表吸收的热量多,所以0厘米温度上升快,离地表较近的5厘米的土壤也在不断吸收着大量的热量,曲线不断上升,10厘米的土壤相对于15厘米的土壤吸收的热量相对多些,所以也在不断上升,而15厘米土壤无法吸收大量热量,导致温度上升很慢。
随深度的增加,吸收的能量越来越少,而20厘米土壤保温作用比较强,所以,整体上温度比15厘米温度高。
随着太阳辐射的减弱,各层温度都开减弱,随后又继续以不同的速度开始下降。
与太阳刚出现时大概基本相同。
温度随着深度的增加其传递有一定的滞后性,所以决定在不同深度达到峰值时间不同,随深度增加依次推后。
到了傍晚,17点左右,由于太阳高度角逐
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