小气候综合实习报告北京林业大学.docx
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小气候综合实习报告北京林业大学
小气候综合实习报告
一、前言
1、小气候的概念
小气候是在具有相同的大气候特点范围内，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情况。
这种在小范围内，由于下垫面构造和特性的不同，使热量和水分收支不一样，形成近地层与大气候不同的特殊气候叫小气候。
2、小气候的特点
小气候与大气候相比较具有范围小、差别大和很稳定的特点。
3、小气候的分类
地形小气候、森林小气候、防护林小气候、城市小气候、农田小气候等等。
4、研究小气候的意义
小气候是代表从地面到不受地面影响高度的气候，研究小气候就是在研究人类生活和动植物生长区域和空间，能够创造更好的生活环境；同时也是研究气候的一种方法。
二、材料和方法
2.1测点概况
（1）测点情况
北京林业大学气象站，地理位置40°N，116°E，平均海拔在50-100米之间。
（2）地形及附近水体
水泥地，周围无水体。
（3）植被情况
植被稀少，多为草本植物，有少数乔木，乔木和草本层次分明且为平面草丛
（4）土壤情况
水泥地，无土壤。
（5）周围建筑物情况
气象站楼高两层，周围有较高建筑，旁边有北林科技苗圃。
2.2测定内容与方法
测定内容
方法
太阳辐射
用直接辐射表、天空辐射表与万用表测出电动势，根据k和对应公式计算辐射通量密度和反射率
20cm、150cm空气温湿度
用通风干湿表进行测定，通过所得数据结合气压值查《温湿度查算表》得出所需数据
风
用风向风速表读出风向与风速
气压
用气压表读出气压和附属温度，并通过公式计算出本站气压
土壤温度
按规定埋地温表，不同深度表每小时在记录通风干湿表数据前后分别记录读数一次。
最低最高温度
2.3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、最低气温、5cm、10cm、
15cm、20cm）注：
最低温度在气象站8：
00读
一次.最高温度13：
00读一次
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1.5m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，读
后通风
03′读气压
05′观测地温
此后每小时记录云量、天气状况，读通风干湿表，气压表及附属温度，地温表（曲管），天空辐射、直接辐射表，风速表。
三、结果分析
（一）单点分析
3.1太阳辐射日变
时分
日光情况
项目
N平均（mv）
K灵敏度
（μv/w㎡）
辐射通量密度
8:
00
薄云
S
0.2
8.8
23.0
Sd
0.7
8.71
80.4
Sr
0.2
8.71
23.0
St
90.4
9:
00
无云
S
6.0
8.8
681.8
Sd
0.6
8.71
68.9
Sr
0.8
8.71
91.9
St
514.1
10:
00
无云
S
6.5
8.8
738.6
Sd
0.9
8.71
103.3
Sr
1.0
8.71
114.8
St
661.7
11:
00
无云
S
6.8
8.8
772.7
Sd
1.1
8.71
126.3
Sr
1.2
8.71
137.8
St
777.8
12:
00
无云
S
6.7
8.8
761.4
Sd
1.3
8.71
149.3
Sr
1.3
8.71
149.3
St
813.9
13:
00
无云
S
6.3
8.8
715.9
Sd
1.1
8.71
126.3
Sr
1.1
8.71
126.3
St
729.9
14:
00
无云
S
4.7
8.8
534.1
Sd
1.2
8.71
137．8
Sr
0.9
8.71
103.3
St
541.6
15:
00
薄云
S
2.8
8．8
318.2
Sd
1.7
8.71
195.2
Sr
0.5
8.71
57.4
St
391.6
16:
00
薄云
S
2.0
8.8
227.3
Sd
0.7
8.71
80.4
Sr
0.4
8.71
45.9
St
179.6
17:
00
厚云
S
0.0
8.8
0
Sd
0.1
8.71
11.5
Sr
0.0
8.71
0.0
St
11.5
3.1.1到达地面的直接辐射Sb的日变化规律
（表1）
分析：
有明显的日变化，是因为太阳直接辐射主要是由太阳高度角决定的。
白天晴朗无云，中午太阳高度角最大，直接辐射最强；日出、日落时太阳高度角最小，直接辐射最弱。
由图知，太阳直接辐射在中午十二点时最大，下午五点时已经为零，说明十二点时太阳高度角最大，而十月的北京在下午五点太阳已经落山。
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和大气透明度有关。
本组散射辐射日变化规律如图。
随着太阳高度角增大，散射辐射增大，到15点达到最大值，之后随着太阳高度角的减小，散射辐射持续降低。
由图知，九点到十二点散射辐射不断增强，因为：
日出后太阳高度角不断增大，到达近地面的直接辐射增强，散射辐射也就相应增强。
而八点的数据高于九点，是由于八点时测点上空有云，而九点后云消失了，散射辐射随云量增大而增大，所以八点时散射辐射大于九点，九点前散射辐射主要受云量影响，九点后主要受太阳高度角影响。
正午过后，太阳高度角减小，散射辐射随之减小，但由于下午两点风速较大，致使空气中尘埃增多，大气透明系数减小，对散射辐射的影响大于太阳高度角对其的影响，所以两点的散射辐射较一点增大。
而下午三点增大幅度更大是因为当时风速较大使大气透明系数减小且上空有云。
三点以后散射随太阳高度角减小而减小，呈下降趋势。
3.1.3总辐射（St）的日变化（图3）
时间（时）
St（W/㎡）
分析：
总辐射主要受太阳高度角，大气透明度，云量等影响。
从早上开始大气透明度较高，且变化较小，云量也较少，所以总辐射主要受太阳高度角变化的影响，12时前，随太阳高度角增加，太阳直接辐射和散射辐射升高，总辐射均随之升高；之后，天空中云量增加，太阳直接辐射和散射辐射减小，总辐射亦随之减小。
3.1.4反射辐射（Sr）的日变化
分析：
反射率主要与下垫面的颜色，湿度，粗糙度，太阳高度角等因素有关。
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，而12时前直接辐射和散射辐射均增大，12时后直接辐射和散射辐射均减小。
所以，反射辐射通量也是在12时前增大，在12时后减小，并以12时为最大值。
故出现如图所示的情况。
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
项目
8:
00
9:
00
10:
00
11：
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
0cm
5.6
9.7
14.8
20.6
25.3
18.9
19.7
18.7
16.8
12.9
最低温度
1.6
最高温度
25.0
地温
（°C）
5cm
5.6
6.7
10.2
11.7
13.9
16.1
17.3
16.9
15.7
14.5
10cm
8.5
8.5
9.1
10.1
11.1
12.5
15.0
14.7
14.9
14.6
15cm
10.5
10.3
10.3
10.5
10.8
11.4
12.2
12.9
13.4
14.1
20cm
10.5
10.5
10.5
10.5
10.7
11.1
11.8
12.3
12.8
13.3
分析：
上图反映不同深度土壤温度的日变化规律：
表层温度变幅大，越往底层变化小，直至趋于稳定。
由于地表温度干扰因素多，对太阳辐射的变化反应不直观，所以主要分析5cm处土温变化。
当天在下午13时前后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，地温继续上升，在14点左右热量积累达最大值，此时地面温度达最高值。
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。
3.2.2土壤温度的垂直变化规律（以早9点、下午1点、晚7点为代表时间做图）
分析：
上图反映土壤温度的垂直变化规律：
在8：
00时呈现早上过渡型变化，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。
13点和17点呈日射型变化，土温随深度增加而减少。
傍晚19：
00时表现处傍晚过渡型分布，地面因辐射冷却温度下降，土壤上层出现辐射型，土温随深度增加而增加，下层仍保持着日射型，土温最高值在中部。
3.3不同高度气温的日变化规律
干湿球温度
高度
0.2m
1.5m
表号
干球
湿球
干球
湿球
213074
213338
235118
235147
时间
读数
订正值
订正后
读数
订正值
订正后
读数
订正值
订正后
读数
订正值
订正后
8:
00
7.9
0.0
7.9
6.2
0.0
6.2
8.5
0.0
8.5
6.9
-0.1
6.8
9:
00
11.5
0.0
11.5
9.4
0.0
9.4
12.9
0.0
12.9
9.1
-0.1
9.0
10:
00
14.9
0.0
14.9
11.8
0.0
11.8
15.2
0.0
15.2
10.6
-0.1
10.5
11:
00
17.1
0.0
17.1
12.4
0.0
12.4
17.0
0.0
17.0
11.8
-0.1
11.7
12:
00
18.9
0.0
18.9
13.8
0.0
13.8
18.4
0.0
18.4
11.1
-0.1
11.0
13:
00
20.3
0.0
20.3
14.0
0.0
14.0
20.6
0.0
20.6
12.1
-0.1
12.0
14:
00
20.9
0.0
20.9
14.5
0.0
14.5
20.9
0.0
20.9
11.1
-0.1
11.0
15:
00
20.3
0.0
20.3
13.3
0.0
13.3
20.1
0.0
20.1
11.3
-0.1
11.2
16:
00
19.9
0.0
19.9
13.2
0.0
13.2
19.8
0.0
19.8
12.3
-0.1
12.2
17:
00
16.6
0.0
16.6
12.4
0.0
12.4
17.0
0.0
17.0
15.4
-0.1
15.3
分析：
由图表在不同高度，两测点气温基本相同。
气温随时间的日变化都是先增大后减小，这是因为白天光照强度先增强后减弱，大气升温的直接来源是地面辐射。
早晨气温随地温升高而升高，全天最低气温在8点以前。
虽然地温最大值出现在13时，但因为此时空气吸收的长波辐射仍比逆辐射大，所以14点气温才达到最大值。
然后下降。
从这点上来说，离地面最近的受地面影响最大，但由于天气晴好，又有风的作用，致使两处温差不大。
3.4不同高度湿度的日变化规律
3.4.1不同高度相对湿度（u）的日变化规律
时间
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
0.2me
8.3
10.4
11.8
11.3
12.4
11.8
12.2
10.6
10.7
11.6
0.2mu
78
77
69
58
57
49
50
44
46
61
0.2mtd
4.4
7.5
9.4
8.7
10.1
9.4
10.0
7.8
8.0
9.1
1.5me
8.7
8.9
9.6
10.2
8.2
8.3
6.5
7.4
9.3
16.2
1.5mu
79
60
55
53
39
34
26
31
40
84
1.5mtd
5
5.2
6.3
7.3
4.1
4.3
0.9
2.6
5.9
14.3
分析：
总体来看，两曲线趋势大致相同。
早上地表湿度比1.5米处高，这是因为地表集中了较多水分。
随着温度升高，水分蒸发加快，相对湿度逐渐减小，到14点时温度最高，相对湿度达到最小值。
晚上水汽蒸发减少，因而空气湿度又增大。
但由于地面蓄热，贴近地面处湿度小于高处。
3.4.2不同高度水汽压（e）的日变化规律
分析：
全天来看，水汽压先上升后下降后又上升。
上午，由于温度升高，实际水汽压与饱和水汽压均逐渐升高。
1.5米处气温较高，几乎一直高于20cm，但是到了傍晚地表水汽压超过了高处，傍晚由于大气逆辐射，地表周围温度较高。
3.5气压日变化
气压读数（hpa）
附属温度（℃）
本站气压（hpa）
1013.0
8.0
1012.5
1013.0
8.1
1012.5
1013.0
19.5
1011.5
1013.5
25.0
1011.6
1013.0
25.0
1011.1
1010.0
28.0
1007.9
1011.0
28.5
1008.8
1010.0
28.0
1007.8
1009.5
22.0
1007.8
1009.0
15.0
1007.8
3.6风的日变化
（二）对比分析
1、不同测点到达地面的直接辐射的比较
分析：
由图可见，我组在八点到九点间均为大幅度上升趋势，随太阳高度角的增大而增大；而对比组在十点到十一点直接辐射有大幅度上升趋势，，据分析这可能由于对比组处于湿地，周边有高大植被遮挡了阳光的缘故。
十一点到十二点两组都平稳上升，而十二点之后均为下降趋势，在十二点到十五点之间尤为明显，这是因为大气透明度下降，两组到达地面的太阳辐射均减小，且减小程度大。
在十五点到十七点之间减小程度趋于平稳，并逐渐归零。
总体来看，我组的数据普遍高于对比组，这可能是由于对比组地处湿地，植被较多，空气湿度大，大气透明度小，太阳辐射穿过大气层减弱许多；且随太阳辐射的变化，植物的光合作用逐渐增强，辐射被植物吸收无法到达地面，因此对比组数据普遍小于我组数据；随着十二点后太阳辐射逐渐减弱，这种差距也慢慢减小，最后全部归零。
这表明大气层是个很复杂的系统，观测一个地点的太阳辐射需要多点比较。
2、不同测点的散射辐射的比较
分析：
如图所示，我组在八点与九点间为下降趋势，而对比组是上升趋势，这是由于八点我组试验点上空有云，使数据变小，并在九点云消散；对比组在九点左右上空有云，使数据增大后减小。
在十点到十二点之间均为上升趋势，这是由于太阳高度角增大，使直接辐射增大，散射辐射也随之增大。
十二点到一点间由于我组在水泥地实验，在十二点散射辐射已达到最大值，之后开始下降；而在湿地由于植被多，吸收辐射，因此在十二点后依然上升一段直至十三点。
在此后十三点到十五点由于太阳高度角减小，对比组的数据逐渐减小；而我组在十四点风力增大吹起尘埃，使空气透明度减小，散射辐射增大，又由于十五点天空开始出现云，因此大气透明度降低，散射辐射增大。
最后由于日落太阳高度角减小，越发趋于零。
3、不同测点土壤温度对比分析
分析：
本组日较差较他组大，这是由于本组测点旁土地周围植被少，且近水泥地，因此导致土壤相较他组更干燥，土壤导热率较小。
0cm处地温受太阳直接辐射影响最大，由太阳直接辐射数据可知12:
00达最大值，故本组0cm处地温在12:
00达最大值。
14:
00时气温达当日最大值，故地温有所回升。
5cm处地温相对于0cm处有所缓冲，且本组全天5cm处土壤温度均高于他组，这是由于本组测点处土壤裸露，他组测点土壤有植被覆盖。
4、不同测点（20cm、150cm）气温对比分析
分析:
不同下垫面，气温日变化趋势基本相同，都是先升高后降低，因为与地面太接近所以收取地面影响很大，所以气温都随地温变化而变化。
再者由于不同下垫面反射率不同，所以出现了差异。
5、相对湿度（u）对比分析（20、150cm）
分析：
两种下垫面变化差异较大，但总体趋势都是中午湿度最低。
这是因为中午太阳辐射强，水分蒸发多，空气比较干燥。
而土地相比水泥地，空气湿度较大，这是因为土壤具有保水性且有缓冲作用，能够滞留较多水分减缓蒸发。
土地上的植被也有助于提高土地的水分含量，从而使湿度在较高水平。
四、结论（测点小气候总结）
由于周围植被稀少，气象站处于高建筑群间，测点风速较大，空气对流强，使据地面不同高度处温湿度差别较小太阳直接辐射主要是由太阳高度角决定的。
本组测点下垫面为水泥地，旁边植被稀少，因此温湿度受太阳直接辐射影响较大，日变化较大。
受周围建筑群影响，本组测点处早晨太阳直接辐射接收时间较北京地区晚，傍晚直接辐射最后接收时间较北京地区早。
五总结
综合来看，本次实习很成功。
小组同学彼此之间相互配合安装仪器、读数据、查湿度查算表，刚开始时对于使用某些仪器还不太熟练，但经过一两次之后，大家都有了一定的经验，实验的速度大大增加，在使用仪器的过程中，我们每个人都提高了动手能力。
在最后写报告阶段，将大量的初级数据经过一系列简单计算输入电脑中，运用软件加以统计整理并进行最后的分析。
提高了整合的能力。
尽管如此，在实习的过程中仍然出现了许多问题，例如在刚开始时，由于对仪器使用的不熟练，导致有些数据的错误记录，但在大家相互纠正的前提下，我们最大化地减少了错误数据的出现。
与此同时，在后几个小时的实习中，每个人自己也在不断地总结经验教训，咱整合数据中加以矫正。
在这次实习中，小组每一个成员都各尽其能干好了自己的分工，使得我们高效的完成了实习任务，学到了很多书本上学不到的实践技能，为将来在社会上打拼做了准备工作。
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