气象报告5.docx

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气象报告5

小气候综合实习报告

姓名：

班级：

学号：

组号：

NO.3

一、前言

♦小气候的背景知识：

小气候通常是指在一般的大气背景下，由于下垫面的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。

小气候所涉及的水平范围和垂直范围都不大，一般其水平范围为，垂直范围约为。

根据下垫面性质和生物活动特征通常可区分为农业小气候、森林小气候、草地小气候、水域小气候、坡地小气候等等。

小气候现象主要发生在近地大气层和近地土壤层中，而该层又正是人类生产和社会活动以及动植物生存、活动的主要场所，因此小气候与人类的生产和生活有着紧密的联系。

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、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。

二、材料和方法

2.1测点概况

1、测点名称（编号）：

第三组

地理位置：

北京市海淀区北京林业大学气象站

（40°N，116°19′E）

海拔高度：

54米

2、地势平坦，附近无任何水源。

3、地面裸露，方圆五十米左右范围内无任何植被覆盖。

4、土壤呈黄色，潮湿，稍有粘性。

5、对面有温室花房，后面是住宅区，但距离测点都有一定距离。

2.2测定内容与方法

1、测定内容

太阳辐射:

直接辐射表、天空辐射表

20cm、150cm空气温度：

通风干湿球温度表

风：

风杯风速表

气压：

空盒气压表

不同深度土壤温度：

直管地温表、曲管地温表

2、测定步骤

53′通风表上水，通风，悬挂在20cm高处和150cm处。

55′观测地温（０cm、Tmax、5cm、10cm、15cm、20cm）

56′观测云量、天气状况。

58′读20cm干、湿球温度，连续读三次，读后通风

59′将风速表悬挂在1m高处，松开罗盘小套管，按下启动杆。

60′读150cm干、湿球温度，连续读三次，读后通风

01′读风向及指示风速。

02′读20cm干、湿球温度，连续读三次。

03′读气压。

（经三次订正得出气压值）

05′观测地温

三、结果分析

（一）单点分析

3.1太阳辐射日变化

3.1.1到达地面的直接辐射Sb的日变化规律

♦到达地面的直接辐射Sb日变化

分析：

直接辐射在中午12时达到最高值，并以12时为分水岭，两边呈下降趋势，早晨9：

30前辐射通量密度为0下午15：

30后达到0分析其原因，是由于直接辐射强弱主要取决于太阳高度角和大气透明度的变化，早晨太阳升起，太阳高度角很小，到达地面的直接辐射为0，此时天空空气浑浊大气透明度差，随着太阳高度角的逐渐增大，直接辐射强度不断增强，在中午达到最大，直接辐射最强；日落时太阳高度角最小，直接辐射最弱，所以下午随着太阳高度角的减小，直接辐射也随之减小，15:

30后，天空云较多，大气透明度降低，直接辐射为0。

3.1.2散射辐射（Sd）的日变化规律

分析：

散射辐射的强弱也与太阳高度角以及大气透明度有关。

清晨太阳高度角很小，到达近地面的直接辐射很少，但此时天空云量大，大气透明度差，散射辐射反而相应的增强；中午12：

00太阳高度角最大，此时散射辐射达到峰值，12：

00后云量减少，大气透明度增大，散射辐射下降，14:

00，云量又增多，散射辐射再次达到峰值。

此后天空云量减少，而太阳高度角逐渐减小，散射辐射也随之快速减弱。

3.1.3总辐射（St）的日变化

分析:

到达地面的总辐射是由直接辐射和散射辐射两部分组成的，12：

00前随着太阳高度角增大而增大，12：

00达到峰值，12:

00后随着太阳高度角减小而减小，直到总辐射为0。

3.1.4反射辐射（Sr）的日变化

分析：

反射辐射通量也是在12：

00达到最高，并以12时为最大值，两边呈下降趋势是因为反射辐射与直接辐射和散射辐射是直接关联的，10：

00后散射辐射虽然减小但直接辐射增大，反射辐射随之增大，12：

00达到最大值后开始减弱，因为反射辐射是来自于下垫面对于直接辐射以及散射辐射的反射，并且更主要的是与直接辐射有关，故而出现如图情况。

3.1.5反射率（r）的日变化

分析：

物体反射的辐射与投射其上的辐射之比，称为反射率。

反射率随着辐射的波长和物体的性质而改变。

当反射辐射不变的情况下，反射率随总辐射的增大而减小。

清晨时太阳直接辐射基本为零，总辐射很小，但云量大，反射辐射很大，所以反射率达最高值。

之后随着总辐射的不断增加，反射率不断降低，正午时随着天气状况不同有所波动，但总体仍呈下降趋势，并于13：

00达到最低值。

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

分析：

由于全天太阳辐射较少，温度一直很低，热量无法传递到土壤更深处，而深层土壤具有一定的保温作用，所以在太阳强度很弱时，土壤越深温度越高曲线出现了从高到低依次是20cm﹑15cm﹑10cm﹑5cm的情况，但由于地表面可以接受到太阳辐射，所以地面曲线的变化趋势与其他曲线有所不同。

3.2.2土壤温度的垂直变化规律

（以早9点、下午1点、下午4点、晚6点为代表时间做图）

分析：

全天温度较低，太阳辐射十分微弱，因此并未出现日射型和晚上过渡型曲线。

9：

00出现的曲线为早上过渡型，由于清晨温度低，云量多，无太阳直接辐射，大气逆辐射的热量太少，无法传递到土壤深层，所以在图中可以看出0~5cm范围内土壤温度随深度的增加而降低，5cm以下深度越深，随着上层土的阻挡能力加强，土壤向外辐射能量的能力越弱。

13：

00曲线形状与9：

00时相同，都是早上过渡型，原因是温度仍然很低，土壤内部还是得不到足够的热量。

但随着太阳的升高，太阳辐射还是会有所增强，使温度有所升高，热量向下传递，导致20cm以上各点温度均高于9：

00时20cm以上各点温度。

16：

00曲线出现辐射型，主要是由于下层土的层层阻挡，深度越深土壤向外辐射的能量越少，所以会出现温度随土壤深度增加而升高的现象。

18：

00曲线仍为辐射型，但由于能量的不断向下传递，又无足够的太阳辐射来补充，使得地表温度低于其他时间，而5~20cm深度处的温度又明显高于其他时间。

3．4不同高度气温的日变化规律

分析：

在对流层中，气温随高度的升高而减小，但由于这两地高度相差不大，对温度影响较小，两处温度的差异主要与地面辐射有关，20cm距地面较近，接受到地面辐射比150cm处多，所以20cm处曲线整体位于150cm处之上，但由于15：

30—16：

30这段时间内辐射逆温比较强烈，出现150cm处高于20cm处的情况。

-

3.4.1不同高度相对湿度（u）的日变化规律

分析：

相对湿度是空气中的实际水汽压与同温度下饱和水汽压的比值，反映了空气距离饱和的程度，其日变化主要决定于气温。

气温增高时，虽然蒸发加快，水气压增大，但饱和水气压增大得更多，反而使相对湿度减小。

当水汽压不变时，气温升高，饱和水汽压增大，相对湿度会减小。

由于20cm处温度高于150cm处温度，所以相对湿度低于150cm处，曲线位于下面，但两曲线变化趋势基本相同。

3.4.2不同高度水汽压（e）的日变化规律

分析：

两处变化规律基本相同，但由于150cm较高，湍流作用带来大量水汽，而近地面无水汽来源，20cm水汽压低于150cm处。

3.4.3不同高度饱和差（d）的日变化规律

分析：

蒸发速度与饱和差成正比，蒸发速度越快说明饱和差越大。

因为20cm距离地面较近，接受到地面辐射较多，蒸发速度大于150cm处，所以曲线位于上方，20cm处比150cm受下垫面影响大，波动较明显。

3.4.4不同高度露点温度（dt）的日变化规律

分析：

露点是反映空气中水汽含量的物理量，在气压一段下，露点的高低只与空气中的水汽含量有关，水汽含量越高露点越高。

从图中可以看出在一天中，两曲线总体变化趋势相同，但20cm距地面较近，地面裸露水汽含量少于地面上方，所以20cm处露点温度一直低于150cm处。

3.5气压日变化

分析：

气压最高值出现在早8：

00，最低值出现在11：

00。

由于清晨气温低，空气冷却收缩，气压相应升到最高值，白天随着温度逐渐升高，低层空气受热膨胀上升，升到空气向四周流散，引起地面减压。

全天云量大，太阳辐射变化不明显，大气逆辐射较强，以至于气压一直到晚上也没有明显变化，15：

00以后气压基本趋于稳定，不再发生变化。

（二）对比分析

以下是本组与第2组数据的对比分析

第2组测点概况：

1、测点编号：

第2组

地理位置：

北京市海淀区北京林业大学气象站（40°N，116°19′E）

海拔高度：

54m

2、地形及附近水体：

平整土地，地面潮湿，没有水源

3、植被状况：

下垫面为草地，周围有植被，东边有成年树木，南边为空地，西边为草地，北边为低矮建筑。

4、土壤状况：

草地

5、周围建筑状况：

南边有高大建筑物

以下是本组与第2组数据的对比分析

1、不同测点到达地面的直接辐射的比较

分析：

在空间上，草地上的变化较裸地来说稍大，是由于草地的潮湿度与粗糙比裸

地大，所以对太阳辐射的反射能力较小，而变化比较明显。

从图中可以看出在9：

30以前草地到达地面的直接辐射大于裸地，主要是由于清晨太阳辐射能量小，植物

光合作用不明显。

之后随着太阳辐射不断增强，植物的光合作用也不断增强，辐射

能大部分被植物吸收，无法到达地面，裸地的吸收能力就要比草地强得多，曲线位

于草地之上。

2、不同测点的反射辐射

分析：

两曲线大体变化相近，但裸地一天中出现了两次峰值，且最大值出现的时间与草地不同，清晨太阳辐射微弱，而草地的包围作用使草地具有更多的热量，反射能力较裸地强，曲线在裸地之上。

3、不同测点土壤温度（0cm、5cm）对比分析

分析：

0cm图中裸地与草地变化规律大致相同，但从图中可以看出裸地任意一时刻的温度均高于草地，这是由于草地地面有植被覆盖，植物会叶子会反射太阳辐射，同时太阳辐射产生的热量会被地面植物阻挡，并有部分被植物吸收用于自身的代谢活动，使本来少量的热量更不容易传到地面。

而裸地无物体遮挡，可以较好的吸收太阳辐射。

分析：

5cm图中草地与裸地温度相差不大，草地中由于植物早上光和作用产生水气并且水汽凝结放热，温度相对较高，下午时因为裸地导热性能比较好，温度升高较快，温度较高。

4、不同测点（20cm、150cm）气温对比分析

分析：

从20图中可以发现裸地和草地清晨和傍晚的变化基是相反的8：

00到10：

00，16：

00到18：

00两地温差较大这是由于在清晨还没有太阳辐射时，草地湿度比裸地湿度大，则该处草地的温度比裸地的温度要低。

分析：

草地对太阳辐射的吸收能力强，而裸地对太阳辐射的反射能力强，使得草地上方温度要高于裸地，这种现象在中午辐射强度达到最大时表现得最为面关系在14：

00之后由于裸地的比热大，吸收和放射的温度多且快，则空气中的热量较草地处多，所以裸地的温度比草地的温度稍高。

5、相对湿度（u）对比分析（20、150cm）

分析：

草地中的相对湿度完全位于裸地之上，变化趋势呈现波谷对波峰的趋势，可见，相对湿度不仅与温度有关，还与蒸发面物态性质有关。

因为草地中植被的蒸腾作用会带来大量水汽，所以使近地面草地中的水汽压高于裸地，正午时温度最高，蒸腾作用也最强烈，两地相对湿度的差值也达到最大。

分析：

150cm图中该组对比试验距离地面较高，相对于距地面20cm时，受湍流影响较大，堤面物态性质对曲线的影响较小，而温度对相对湿度的影响较明显。

6、绝对湿度（e）对比分析（20、150cm）

分析：

从20cm图中可以看出草地的曲线位于裸地之上，且波动较裸地大。

绝对湿度由空气中的水汽含量决定。

草地中由于受植物蒸腾作用的影响水汽含量高，受各种因素的影响也很明显。

四、结论

1）太阳辐射的变化原因：

太阳辐射是主要由太阳高度角决定，随太阳高度角增大

而增大。

2）土壤温度的变化原因：

土壤温度主要随太阳辐射作用与地面有效辐射作用而变

化。

地面获得太阳辐射，土壤温度上升，热量由上向下传递，土壤温度岁深度增大

而减小。

又因为地面有效辐射作用，热量由下向上传递，土壤温度岁深度增大而增

大。

而在地表面浅层太阳辐射作用大于地面有效辐射作用，因此最终土温岁深度呈

现先增后减的变化趋势。

3）空气温度的时间与空间变化的原因：

近地面的气温主要受地面辐射的的影响。

随着地面辐射的增强而增强，但它的变化落后于地面辐射的变化。

4）空气湿度各分量的变化原因：

实际水气压与气温成正比关系，随气温升高而增

大，随气温减小而减小。

相对湿度与气温日变化相反，随气温增大而减小，随气温

减小而增大。

五、实习体会

在这次实验当中我们观测了气象站的小气候的特征，并且学会了使用各种气象器。

本次实验是我们第三小组共同努力下完成的，虽然实习的时间天气较为寒冷，但我们小组的成员都发扬了水保人吃苦耐劳的精神，认真观察，仔细记录各种数据，我们把课本上的知识和实践相结合起来，锻炼了我们的动手操作能力，加强了我们对气象学知识的理解，可以说这次实习使我们收获颇丰，我们应该都不会忘记我们这可能唯一的一次气象学实习！

观测也挺成功，让我们深感欣慰！