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气象报告6
小气候综合实习报告
一研究目的
通过对单点太阳辐射,空气温度、湿度、土壤温度、气压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,了解不同下垫面的气候特征,掌握小气候的研究方法。
二测点概况
1第八组,测点位于北纬40°,东经116°19’海拔40m
2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。
3周围种有油菜,距离测点向北一米左右是一些绿篱植物,东面是杂草,南面是几株还在开花的月季,西面近处是少数菊花,远处为一株大约十几年的杨树约十五米高直径约30cm。
还有大约一亩的果树林,果树较稀少。
4土壤为壤土,中间夹杂有少量砖块,测点周围有沙土。
5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。
三测点内容与方法
1、测定内容a太阳辐射b20cm、150cm空气温度c风d气压e不同深度土壤温度
2、测定步骤
3通风表上水,通风,悬挂在20cm高处和150cm处。
4观测地温(0cm、Tmax、5cm、10cm、15cm、20cm)注:
Tmin在气象站早上读一次
5观测云量、天气状况。
6读20cm干、湿球温度,连续读三次,读后通风
7将风速表悬挂在1m高处,松开罗盘小套管,按下启动杆。
8读150cm干、湿球温度,连续读三次,读后通风
9读风向及指示风速。
10读20cm干、湿球温度,连续读三次,读后通风。
11读气压。
(经三次订正得出气压值)
12观测地温
四结果分析
(一)单点分析
4.1太阳辐射日变化
4.1.1到达地面直接辐射Sb日变化规律
Sb的变化规律如图所示,它的曲线走向是根据天空云量和海拔高度的不同而不同,八点到九点之间日光透不过厚云,不见太阳轮廓,没有太阳的直接辐射。
从九点开始云量渐渐减少,太阳慢慢升高,日光开始微弱的透过较厚的云层,地物影子模糊不清,直接辐射升高,一点时天空晴朗直接辐射达到最大。
三点时由于天气突然变阴,太阳下落,直接辐射降低很快。
四点半之后没有阳光了,直接辐射为零。
4.1.2散射辐射(Sd)的日变化规律
Sd的变化规律如图所示,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而不同,十一点之前日光较弱所以散射辐射接近零,十二点左右风较大日光变强散射辐射升高很快。
之后温度降低空气变湿,日光变弱散射辐射下降。
4.1.3总辐射(St)的日变化
St它的变化规律如图所示,总辐射随太阳高度增加而增加,一点时太阳高度最高总辐射最大。
4.1.4反射辐射(Sr)的日变化
Sr它的变化规律如图所示,反射辐射随云量增多而增加,十点时的云量很厚反射辐射较大,之后太阳光变强反射辐射也跟着变强,后来的天气变晴朗,太阳高度降低,反射辐射降低,直到没有阳光反射辐射变为零。
4.1.5反射率(r)的日变化
r它的变化规律如图所示,十点时由于云层是一天中最厚的时候,反射辐射较大而总辐射很小,所以这时的反射率最小,随着太阳高度的升高反射率变小。
一点到三点太阳可透过云,较晴朗反射辐射较低,反射率较低。
三点后太阳高度降低,云层重新增厚18点反射率达到最低。
4.2土壤温度的变化
4.2.1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如图所示,由于当天天气在13点时的太阳辐射最大值出现,随后太阳辐射逐渐减弱,但地面热量仍有积累,温度继续上升,在14点左右热量积累达最大值,此时地面温度达最高值。
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。
由于热量向深层传播需要时间所以位相随深度的增加而落后。
4.2.2土壤温度的垂直变化规律
土壤温度的垂直变化规律:
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,傍晚地面因辐射冷区温度下降土壤上层出现辐射型,下层仍保持着日射型,土温分布为上层和下层温度低中间层温度高。
4.3不同高度气温的日变化规律
不同高度气温日变化规律:
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。
20cm和150cm的气温大体都是上午逐渐增加下午逐渐降低,由于一天中气温最高值的出现总是在空气累积热量最多时,下午两点左右热量最多达到最高温度,150cm气温因为风大而降低。
气温随高度增加而降低,所以150cm的最高温度略低于20cm的气温,且出现最高温度较20cm较早。
4.4不同高度湿度的日变化规律
4.4.1不同高度相对湿度的日变化规律
相对湿度的日变化主要决定于气温,气温增高时,虽然蒸发加快,使水气压增大一些,但因饱和水气压增大的更多,结果相对湿度反而减小。
温度降低时则相反,相对湿度增大。
因此,相对湿度的日变化有一个最高值出现在清晨,有一个最低值出现在午后,19点时由于突然风速加快相对湿度降低。
20cm离地面较近相对湿度较大也比较平稳,而150cm则受风的影响较大11点和13点的大风使其相对湿度明显降低。
4.4.2不同高度水气压的日变化规律
图中水气压出现了两个最高值和两个最低值,日出后地面温度上升,蒸发加快水气压逐渐上升,随着温度的升高,水气压向上传递,9-10点钟后,水汽上传作用大于地面蒸发作用因而水气压反而减小。
这种情况一直维持到下午,以后由于气温降低,上传水汽就大大减少了,而蒸发使水汽增大的作用又成为主要方面,水气压重新增大达到第二个最高值。
由于20cm近地面所以水气压大于150cm,15点后温度降低蒸发便慢,地面温度低于露点温度时,会有一些凝结现象因此水气压开始降低,直到次日清晨达到最低。
4.4.3不同高度饱和差的日变化规律
蒸发速率与饱和差成正比,严格说应由蒸发面的温度算出,但通常以气温下的饱和水气压来代替,图中大体符合此规律,无风时,蒸发面上的水汽单靠分子扩散向外传送,水气压减小的慢,饱和差小,下午风速变化较大所以饱和差波动较大。
不同高度水气压不同所以饱和差也随之不同。
4.5气压日变化
气压在一天中有一个最高值和一个最低值,水平气流辐射引起气压降低,水平气流辐合引起气压升高,不同密度的气团如果移到某地气团密度比原来的大,气压就随之升高,气压还与空气垂直运动有关,气压的变化是以上几种情况的综合结果。
(二)对比分析
1、不同测点到达地面的直接辐射的比较(图13)
两测点到达地面的地面直接辐射随时间太阳高度角云层遮蔽太阳情况的变化规律基本相同但对比组在十五时前整体sb较我们组低,在15时后高,这与不同大气透明度有关。
2、不同测点的散射辐射的比较(图14)
对比组的太阳高度角及云层的情况与本组大致相同,由于我们组周围的围墙较多,以及空气湿度较大,散射辐射平均较第九组小,到太阳落山后大致相等。
3、不同测点的反射辐射(图15)
本组的周围有一些水泥地反射率较大,而对比组周围都是一些壤土,因此反射辐射达到最高值的时间较早,本组周围的一些杂草也对反射率产生了一定的影响,使其波动较小,对比组则随云量的变化较为明显。
4、不同测点土壤温度(0cm、5cm)对比分析(图16)
由于当天天气在13点时的太阳辐射最大值出现,随后太阳辐射逐渐减弱,但地面热量仍有积累,温度继续上升,在14点左右热量积累达最大值,此时地面温度达最高值。
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。
由于热量向深层传播需要时间所以位相随深度的增加而落后。
对比组的情况与我组的大致相同,但是0cm处九点时出现了一次波动,总体趋势还是增大的。
5.1不同测点(20cm)气温对比分析(图17、18)
本组的气温最大值大于对比组,适应为本组基本处于凹地测点较低,而对比组处于凸地,本组的气温变化相对平稳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。
气温大体都是上午逐渐增加下午逐渐降低,由于一天中气温最高值的出现总是在空气累积热量最多时,下午两点左右热量最多达到最高温度。
而对比组出现的波动较多,是因为周围较空旷,风速变化影响的较为明显。
5.2不同测点150cm气温对比分析
两个组的的气温变化总的趋势向同,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。
气温大体都是上午逐渐增加下午逐渐降低,由于一天中气温最高值的出现总是在空气累积热量最多时,下午两点左右热量最多达到最高温。
由于高度较20cm高所以两个组的变化都受风的影响较大,波动较多。
本组为凹地所以出现最高温的时间较对比组早。
6.1相对湿度(u)对比分析20cm
相对湿度的日变化主要决定于气温,本组相对湿度较对比组高,气温增高时,虽然蒸发加快,使水气压增大一些,但因饱和水气压增大的更多,结果相对湿度反而减小。
温度降低时则相反,相对湿度增大。
因此,相对湿度的日变化有一个最高值出现在清晨,有一个最低值出现在午后,19点时由于突然风速加快相对湿度降低。
由于本组周围的围墙使得风力较对比组小,饱和水气压值较小,因此相对湿度较大。
6.2相对湿度对比分析150cm
由于150cm受风力的影响都较大,所以两个组的波动都比较大,第九组16点时出现的最大值是因为风速较快,使空气从某湿区流到干区,相对湿度增大,本组由于风速较快空气从某干区来使得本组相对湿度下降较多。
7.1绝对湿度(e)对比分析20cm
绝对湿度是单位容积湿空气中含有的水气质量,图中绝对湿度出现了两个最高值和两个最低值,日出后地面温度上升,蒸发加快水气压逐渐上升,随着温度的升高,绝对湿度向上传递,9-10点钟后,水汽上传作用大于地面蒸发作用因而绝对湿度反而减小。
这种情况一直维持到下午,以后由于气温降低,上传水汽就大大减少了,而蒸发使水汽增大的作用又成为主要方面,绝对湿度重新增大达到第二个最高值。
本组附近有一水池所以具对湿度较对比组大。
7.2绝对湿度(e)对比分析150cm
在150cm的时候,由于风的作用使得本组在九点时相对湿度明显增大,第九组则是在16点时风的作用出现了最大值,由于20cm近地面所以水气压大于150cm,15点后温度降低蒸发便慢,地面温度低于露点温度时,会有一些凝结现象因此水气压开始降低,直到次日清晨达到最低。
对比组的较空旷的环境使得其太阳落山后的绝对湿度较本组大。
五、结论(测点小气候总结)
通过一天的观察与测量,发现其不同主要表现在个别气象要素,例如云量,温度,湿度,风,周围植被情况及建筑物情况。
我们选择了不同的测点进行了对比分析,主要是下垫面的不同。
测点离城市较近,城市建筑的高度和密度,以及城市的空气污染物对本次测量都具一定影响。
太阳直接辐射的曲线走向是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。
由于热量向深层传播需要时间所以位相随深度的增加而落后。
土壤温度的垂直变化规律是日出后地面升温,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,傍晚地面因辐射冷区温度下降土壤上层出现辐射型,下层仍保持着日射型,土温分布为上层和下层温度低中间层温度高。
不同高度气温日变化规律:
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,日出后地面温度上升,蒸发加快水气压逐渐上升,当水汽上传作用大于地面蒸发作用因而水气压反而减小。
蒸发速率与饱和差成正比。
气压在一天中有一个最高值和一个最低值,水平气流辐射引起气压降低,水平气流辐合引起气压升高,不同密度的气团如果移到某地气团密度比原来的大,气压就随之升高,气压还与空气垂直运动有关,气压的变化是以上几种情况的综合结果。
从温度变化上讲,由于一般的土壤活动面的气温日变化都比较大,贴地空气层受到这些活动的影响,气温的昼夜变化也很强,越近地面气温的日较差越大,由于贴地层风速较小,因此在短距离内气温的水平差异也非常突出。
从湿度特性上讲,空气中的水气来源于下垫面水分的蒸发,绝对湿度来讲,在近地层中一般是越近地面越大,越向上层越小,而这种上下层间绝对湿度的差别是白天午间最大,夜晚和早晨最小。
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。
由于我们组的下垫面周围有水泥地,所以散射辐射和反射辐射都较对比组比较大,相对湿度对比组比较大,是下垫面处于比较空旷的地带。
通过这次实习初步掌握了观测太阳辐射、地温及干湿度的测量方法,对数据处理并画图,分析得出了该小气候太阳辐射等各种量的变化规律。
还通过对比分析了解了不同下垫面的小气候特征。
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