土壤表面温度的日变化

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土壤表面温度的日变化

2016-11-10 作者: xuzhiping 浏览: 2086 次

摘要: 就极值出现的时间而言,土壤表面最高温度出现在13时左右,最低温度出现在将近日出的时候。原因是正午以后,太阳辐射虽然逐渐减弱,但土壤表面收入的太阳辐射仍大于由长波辐射、分子传导、蒸发等方式所支出的热量,即土壤表面的热量差额为正值,所以温度仍继续上升。到13时左右...

就极值出现的时间而言,土壤表面最高温度出现在13时左右,最低温度出现在将近日出的时候。原因是正午以后,太阳辐射虽然逐渐减弱,但土壤表面收入的太阳辐射仍大于由长波辐射、分子传导、蒸发等方式所支出的热量,即土壤表面的热量差额为正值,所以温度仍继续上升。到13时左右,热量收支才达到平衡(Qs=0),再后,热量差额为负值,温度下降,所以土壤表面的最高温度不是出现在正午,而是出现在13时左右。

同时,最低温度出现在地表面热量差额由负值转为正值的平衡时刻,即将近日出的时候。在日出前,土壤表面经过整夜的冷却,通过长波辐射失去的能量越来越少,几乎完全由分子传导、水相变化送来的热量予以补偿了,因而日出前出现热量差额由负值转为正值的平衡时刻。这个时刻,也是土壤表面热量积累达极小值的时刻。故而出现最低温度。

一天中,土壤的最高温度与最低温度之差,称土壤温度日较差。土壤表面温度日较差的大小与土壤表面的热量收支和土壤的热特性有关,与季节、纬度、地形、土壤颜色、土壤自然覆盖以及天气条件等也有关系。下面逐个分析这些因子,分析时假定其他条件不变。

1.太阳高度角

太阳高度角的大小决定地面接受太阳辐射的多少,中午太阳高度角大的季节和地区,白天接受很多太阳辐射,夜间以有效辐射方式支出热量,地面辐射差额的日变化大,因而土壤表面温度的日较差也大。反之,则小。中午太阳高度角一般随纬度的增高而减小,因此温度日较差也随纬度的增高而减小。中纬度地区太阳高度角随季节的变化比较大,所以中讳度地区土壤温度的日较差随季节的变化也较大。

2.地形

地形主要是影响空气乱流热交换。乱流的强弱决定了地面和空气间热量交换的多少。与平地相比,凸地由于通风良好,乱流交换旺盛,白天地面温度不易升高,夜间地面温度不易降低,因而凸地形的土壤温度日较差比平地形的小;凹地形则相反,凹地形的乱流交换弱,白天热量不易散失,夜间除辐射冷却外,冷空气还会沿坡下滑汇集到凹地,更加剧了地面的冷却,所以凹地形土壤温度日较差大。像间伐的林地、山谷、盆地的日较差都比其邻近地区的大。

3.下垫面颜色

土壤的颜色差异主要影响土壤的反射率。反射率不同,土壤吸收的太阳辐射也不同。一般是深色土壤表面的日较差比浅色土壤的大些。

4.导热率

导热率大的土壤,当表层获得热量时,有较多的热量传向深层;当表层冷却时,又有较多的热量自深层传上来补偿,所以导热率大的土壤温度日较差小;导热率小的土壤,温度日较差则大。

5.热容量

热容量大的土壤,温度日较差小,热容量小的土壤,温度日较差大。

6.天气

天气对土壤温度日较差也有一定的影响。例如,云层能削弱太阳辐射,白天使地面增温少,夜间又减少地面的有效辐射,所以,阴天土壤温度日较差较小。

上述因子中,太阳高度角是影响土壤温度日变化的主要的也是基本因子。地表状况(导热率、热容量、地形和土壤颜色等)的影响使温度日变化带有地方性特点。天气条件的影响,一般都是使土壤表面温度产生不规则的变化。任何时间和任意地方的温度日较差,都是在上述诸因子的综合作用下产生的。

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