小气候实习论文

小气候综合观测实习报告——北京市海淀区城市下垫面小气候观测与分析风园14-4张逸冰学号1403544143组组员：郭祖佳蔡怡然崔戎张东博黄小泉张逸冰吴佳霖张亚男熊恺薇1.实习目的、意义这次小气候实习，我认为目的有以下几项（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。关于意义，我认为了解研究城市和农林不同下垫面的小气候对生产生活有极大的帮助，只有对小气候足够了解，才能提出更好的改善措施，使农作物和林木更好生长，人类更健康，安全的生活。贺晓冬先生在城市不同下垫面小气候特征对比研究中研究了柏油路面，草地，水体，建筑物遮阴路面，梧桐树遮阴路面五种城市典型下垫面小气候特征，从温度湿度等方面进行了分析。我认为，这样的研究贴近生活，对我们的日常出行有很大帮助。同时，小气候的研究对农业生产也有很大意义。范兴海，黄寿波在我国农林系统小气候研究概述中从湿度，辐射，土壤温度等方面的研究也具有很大意义，只有熟悉气候变化，才能更大程度上保证高产，这样就把气象同国计民生联系起来了在园林设计中，良好的小气候环境能增强人的体感舒适度，使人更全面的感受空间氛围，同时，在适宜的小气候下，多种植物茂盛生长，也会增加游人的愉悦感受。1.实习区域概况与方法2.1测点的概况及描述测点位于北京市，海淀区，北京林业大学气象试验站，试验站西南两个方向均有高楼，但大部分时间试验站不会被遮挡，北边是实验室平房，较矮，对实验几乎没影响，试验站内，北部为水泥地，较平整，南部为裸地，上有零星杂草。郁闭度为零。裸地土壤为壤土。我们要进行的是水泥地，干湿裸地的气象观测。其中，我们组的观测项目为水泥地。2.2观测项目直接辐射、散射辐射、反射辐射、总辐射、反射率，20cm、1.5m空气温、湿度，1m风向、风速，0～20cm土壤温度，0cm地面最高、最低温度，气压2.3观测仪器及时间（1）各个小气候要素均为正点每小时观测一次（2）利用天空辐射表和直接辐射表观测太阳直接辐射、散射辐射、反射辐射、总辐射（3）通风干湿表观测0.20m和1.5m高度处的气温和空气湿度（4）三杯轻便风向风速表观测1m高度的风向、风速地面、地面最低、最高温度表及曲管地温表观测地面和土壤温度（5）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（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3.数据处理3.1太阳辐射的时间。空间变化（水泥地）图一图二050100150200250300(W•m-2)坐标轴标题直接辐射直接辐射01002003004005008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00(W•m-2)坐标轴标题散射散射0.05.010.015.020.025.0(W•m-2)坐标轴标题反射反射图三太阳直接辐射的大小取决于太阳高度角、大气透明度、云量、海拔高度和地理纬度等。太阳高度角愈大时,光线通过的大气量愈少,辐射分布的面积愈小,故太阳直接辐射愈强。大气透明度愈好,太阳辐射愈强。在图一中，8：00到10：00太阳高度角增大，直接辐射增大，10：00到12：00虽然太阳高度角增大，但曲线呈下降趋势，我认为原因和云量，大气透明度有关。之后直接辐射大致呈下降趋势14：00到15：00又有升高，理由同上。4：00天黑后，直接辐射变为0。散射与太阳高度角，大气透明度有关，8:00到12:00太阳高度角增大，散射增大10:00到12:00受到大气透明度的影响，增速减慢，由于太阳高度角减小，12:00到17:00整体呈下降趋势，我认为14:00到15:00略有增高是因为大气透明度增大。而反射辐射的总趋势是随太阳高度角的增大而增大（8:00到12:00太阳高度角增大），随太阳高度角的减小而减小（12:00到17:00太阳高度角减小）。（水泥地）0.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0(W•m-2)时间总辐射总辐射图四图五总辐射St=Sb+SdSb=S*sinh,总辐射与直接辐射，太阳高度角，散射辐射有关，所以其走势与直接辐射和散射辐射的走势相似，8:00到12:00大致上升，12:00到17:00大致下降。图六首先，我认为在这幅图里有两个数据是错误的，第一个是水泥0.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.08:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00总辐射散射辐射直接辐射0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%80.00%90.00%反射率时间水泥地反射率干裸地反射率湿裸地反射率地8:00的数据，一般太阳辐射被吸收的量一般要大于被反射的量，而8:00的反射率达到了80%以上，这是错误的，还有湿裸地图像的15:00反射率为零也是不可能的，在15点，干裸地和水泥的都有反射，，湿裸地16:00又有反射，15:00没有的可能性不大，原因可能为有人或物体挡住了被测的地面。通过查阅资料得出，一般来说，深色土壤的反射率比浅色土壤小，潮湿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，太阳高度角愈小反射率愈大。所以，三种地表的反射率最大的地方都在11:00到14:00中午这段时间，这之前，反射率总体成上升趋势，之后，总体呈下降趋势，最小值出现在8:00或17:00。水泥地较光滑，总体反射率比干裸地和湿裸地要大。3.2地面和土壤温度空间时间变化（水泥地）图七0.05.010.015.020.025.00cm5cm10cm15cm20cm在这个图表中，我认为5cm10:00的数据是有问题的，正常情况下，前半段曲线应平滑上升，而10:00温度突然升高，显然是有问题的，水泥地的地温表是老师装的，而其他数据没有问题所以，我认为错误来源于读数。由于现在是冬天，天气较冷土壤表面首先受辐射降温，土壤上层温度低于下层，热量又土壤下层向地表传递土壤温度随深度增加而增加。呈辐射型。受太阳辐射影响，10cm以上最高温度出现在12点到13点之间，而深层土壤受辐射影响较小，温度升高滞后，到傍晚温度降低时，较深层土壤受外界天气变化较小，所以后来深层土壤温度反而高图八此温度变化属于早上过渡型，日出后地面升温，土壤上层温度迅速变成日射型，但下层依然保持辐射型，此时，5,10cm土壤温度较低。02468101214160cm5cm10cm15cm20cm温度（oC）距地距离9:00土壤温度变化（水泥地）图九土壤温度呈日射型，在冬季，土壤表面受到太阳辐射后首先增温，热量由地表向土壤下层传递，土壤温度随深度增加而减小。（水泥地）图十024681012141618200cm5cm10cm15cm20cm温度（oC）距地距离13:00土壤温度变化1212.51313.51414.5150cm5cm10cm15cm20cm温度（oC）距地距离17：00土壤温度变化属于晚上过渡型，傍晚因辐射冷却温度下降，土壤上层出现辐射型，下面仍保持日射型，因此土壤上层和下层温度较低，中间层温度较高。（水泥地）图十一因为测量是在冬季，到晚上7点时，由于外界影响，地表开始降温，逐渐比下层温度低，温度恢复辐射型，土壤温度随深度的增加而增加。3.3气温，相对湿度时间，空间变化02468101214160cm5cm10cm15cm20cmoC据地距离19:00土壤温度变化图十二在每组数据中，干球温度都比湿球温度高。这是因为湿球表面包裹着专用的脱脂纱布并使纱布处于湿润状态，空气未饱和时，石球表面的水分不断蒸发，所消耗的潜热直接取自湿球周围的空气，使湿球温度低于空气温度，即干球温度。由于20cm和1.5m对于地球来说差异不大，温度没有太大差别，但1.5m的图像波动较大，我认为和风有关系。图十三02468101214161820oC时间20cm干球20cm湿球1.5m干球1.5m湿球024681012141618208:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00水泥地20cm干球干裸地20cm干球湿裸地20cm干球图十四两幅图温度都先增加后降低，在14点左右达到最高温度。干球温度（空气温度）整个试验站都是差不多的，水泥地的反射能力较强，温度会略微偏高一点，湿裸地由于水蒸发吸热的影响，温度会略微偏低一点，但总体差异不大。在第二幅图中，湿裸地，干裸地，水泥地的空气湿度逐渐减小，所以水蒸发速度依次增大，干湿球差逐渐增大，体现在图十二中就是湿裸地，干裸地，水泥地湿球温度逐渐降低。(水泥地)0510158:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00温度时间20cm对比水泥地20cm湿球干裸地20cm湿球湿裸地20cm湿球02468101214161820cme1.5me图十五水汽压的大小与水蒸发的快慢有关，在水量一定的情况下水蒸发的快慢取决于温度。早晨8点温度低，水汽压出现最低值，在11点到14点气温升高，水气压较大。至于1.5m水汽压在12点和13点有所下降，我认为原因可能是日出后地面增温，蒸发加快，使水汽压逐渐增大，同时由于地表增温湍流交换加强近地面层的水汽被输送到上层空间，是低层水汽压减小。图十六相对湿度表示空气接近饱和的程度，通过图十五和图十六可得，它与水汽压曲线走势基本相同，它大气中的水汽含量密切相关，从相对湿度走势来看，它大致是随着时间变化先降低后升高，可以看出，水汽压是随着气温的升高而降低的。根据图十五和图十六来看，20cm的区域大气中的含水量低于1.5米，在我看来，这主要是因为水泥地十分干燥，含水极少，很少有水蒸发到空气中，，导致大气与地面接近的地方含水量很少，而高处的空气010203040506070809010020cmu1.5mu湿润一些可能由于别的地方水汽的扩散。图十七图十八干裸地，湿裸地，水泥地三种土地水汽压大多呈先减小，后增大的趋势，原因如上文对水泥地的分析，而水泥地不但干燥，而且受太阳照射升温快，所以水汽压和相对湿度最低。干裸地和湿裸地的相对湿度024681012141618e时间水泥地干裸地湿裸地020406080100120u时间水泥地干裸地湿裸地与水汽压比湿裸地大，我认为数据是有问题的，湿裸地含水量大，由于水分的蒸发，湿裸地应该比干裸地的相对湿度和水汽压大。3.4风速，气压时间变化图十九图二十风速由大环境和地面粗糙程度共同影响。有三个力会影响风速，分别00.10.20.30.40.50.60.70.80.9m/s坐标轴标题风速日变化10171018101910201021102210238:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00mb坐标轴标题气压日变化气压日变化水平气压梯度力，地转偏向力和摩擦力。水平气压剃度力就是热量不均匀照成的,太阳的直射角度,周围的环境(树林,湖等)都会对热量的分布造成影响.而摩擦力就是跟地表的建筑或形状有关.我