南师大仙林采月湖景观区小气候观测实习报告.docx

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南师大仙林采月湖景观区小气候观测实习报告

南师大仙林采月湖景观区小气候观测实习报告

院系：

地理科学学院自然地理系

专业：

气象与气候学

姓名：

学号：

目录

第一节引言…………………………………………………………………………………………………3

第二节收集方法和研究方法…………………………………………………………………………3

2.1观测点概述………………………………………………………………………………………………3

2.2收集方法……………………………………………………………………………………………………4

2.3研究方法……………………………………………………………………………………………………4

第三节观测结果与讨论………………………………………………………………………………5

3.1温度随时间的变化关系………………………………………………………………………………5

3.2湿度随时间、温度的变化关系………………………………………………………………………8

3.3风速随时间的变化关系……………………………………………………………………………11

3.4气压随温度、风速、湿度的变化关系………………………………………………………12

3.5露点与水含量的关系………………………………………………………………………………13

第四节结论与讨论………………………………………………………………………………………18

附录数据……………………………………………………………………………………………………19

第一节引言

气候除了受到太阳辐射以及地球内部放射性物质衰变能的影响之外，也受到地表状况的影响。

地表状况主要指海拔高度、纬度、经度、海陆状况以及下垫面情况（草地，湖泊，河流，裸地等），其中湖泊对局域气候起着十分重要的调节作用。

小气候是指小区域范围内受到各种因素影响表现出来的、不稳定的、波动性大的气候特征。

南京师范大学仙林校区处于32o6‘N，118o54‘E，是南京师范大学仙林校区东西区与北区的连接地带。

采月湖是南京师范大学仙林校区最大的水域，同时伴有草地、疏林、灌木林、路面，对本校区的局部小气候起着十分重要的调节作用，也是地理学习者和研究着重要的实习基地和研究基地。

通过对采月湖小气候的研究，可以让地理学习者更为形象的了解不同下垫面对局部小气候的影响作用，深化课堂上的理论知识，有助于理论与实际的相结合。

第二节数据收集方法和研究方法

2.1观测点情况概述：

观测点1湖面：

宽阔水体，大约一米水深。

水体底部和表面有少量水生动植物分布。

周围分布草坪，灌木与柳树

观测点2音乐台草地:

草类植物完全覆盖，草高约为5-10cm，处于水泥路面与湖面之间

观测点3水泥路面：

水泥路面，旁边有一棵较大的树，比热小，温度变化大，其他数据变化也相对比较明显。

观测点4徐州校友林：

植被高度3-4米，植被密度1-2棵/m2

观测点5西山坡松林：

灌木，植被茂盛，灌木大致为0.5-2m，地面被草完全覆盖，草高度约为10-30cm

2.2收集方法：

2013级地理科学学院自然地理科学班全班同学分组测定采月湖及其附近的六个观测点气候状况，从早晨八点三十到下午四点三十，每半小时收集一次数据，每次收集数据前五分钟到达收集地点，放置仪器，等到数据稳定后记录，测风速时让仪器正对风的来向，这样可以在一定程度上保证气候数据的准确性。

收集仪器采用刘红玉老师提供的气候要素测量仪Ktrel4500NVPocketWeatherMeter，同时参考学长去年测定的数值。

2.3研究方法：

将收集的数据汇总后制成Excel表格后，通过Excel的作图功能作出其中可能有关联的数据图像；通过计算得到数据的离散程度。

第三节观测结果与讨论

3.1温度随时间的变化关系

温度式空气能中能量的表现形式，空气中能量越高，表现出的是温度越高。

空气中能量主要来源于太阳辐射，地球自转能，地球内部放射能，人类活动。

其中影响最大的即是太阳辐射，太阳辐射越强，温度越高。

图3-1-1—图3-1-5分别是采月湖湖面、音乐台草地、宾馆水泥路面、徐州校友林和西山坡松林的温度-时间图像。

五幅图像都显示出气温从早晨到傍晚先升高后降低的规律，最高温度出现在12：

30-14:

00之间，水泥路面的最高温度出现在11:

30。

最高温度出现的时间与该位置所处的纬度有关。

南京师范大学仙林校区处于北半球中地位地区，最高温应该出现在下午一时至下午二时，这次数据本特征表现的不明显，可能是云层的影响，也可能是小气候的不稳定性造成的。

图3-1-6反映的是五个观测点温度关于时间的变化图像，系列一至五分别表示湖面、草地、水泥路面、疏林、灌木林。

从图中看，灌木林的温度要略高于草地、路面的温度，而湖面的温度最低，而且湖面的温度变化相对较小。

数据采集的时间为春季，此时树叶较少，白天树林可以获得充足的光照，积累热量，而林内的乱流较少（这一点将在风速一节中讲到），这就使树林本身形成一个相对封闭的体系，内部的温度比外部的高。

水的比热最大，并且水蒸发也会吸收热量，所以湖泊的温度升高最少，湖面温度最不容易变化，这一点将由下一小段来具体解释。

表1-1列出的是5个测量点温度的标准差，具体数据参考报告末尾的附录。

注：

标准差=（∑（平均值—数据值）^2）^0.5

表格中显示，湖面在测量时间段内的标准差远小于其他下垫面温度的标准差。

这表明湖泊对温度变化起到缓冲调节的作用，水的存在降低了温度的变化幅度。

理论上来讲编号为3的水泥路面温度标准差应该大于其他地方，但是上表不能体现该特征，有可能的原因为：

数据过少，缺乏系统性；没有去掉温度过低的几个点，可能是测量的误差造成的；实验测量点旁边的大树影响了水泥路面的气候特征。

表1-1一天中温度变化的标准差值

3-2湿度随时间、温度的变化关系

湿度是指空气中水蒸气的含量，相对湿度是空气中水汽含量与该温度下饱和水汽含量的比值。

饱和蒸汽压计算公式为：

ln（P）=9.3876-3826.36/（T-45.47）

注：

其中P为水的饱和蒸汽压，T为绝对温度

可以看出，当温度升高的时候，饱和蒸汽压上升。

图2-1—图2-5显示的是五个观测点湿度与温度随时间的变化图像（其中系列一表示湿度，系列二表示温度）。

从以上的五张图中可以看出相对湿度的大小都是在30—70之间波动，说明空气中水汽含量没有饱和。

在14:

00之前，湿度与温度呈负相关关系，温度越高，湿度越小，而且变化较为统一；但是在14:

00之后，温度降低，相对湿度保持稳定，变化不大。

对原数据相关性分析采用excel中的CORREL函数，结果如表3-2-1中相关数据1，去除每组数据最后三个数据后再次进行相关性分析得到结果如表3-2-1中相关系数2。

显然，原数据中温度与相对湿度相关性不大，但是去除最后三个数据后相关性很大，呈很强烈的负相关关系。

（具体数据参考附录）

对这种现象解释如下：

饱和蒸汽压：

ln（P）=9.3876-3826.36/（T-45.47）温度升高的时候，饱和蒸汽压上升。

温度上升必然也会引起蒸发量的增加，空气中水含量（用g/m3表示）增大。

但是事实上空气的相对湿度却在减小，这说明虽然空气中的水蒸气总含量在增大，但是温度的影响更大，或者说空气中水蒸气含量的变化是由温度变化引起的，有一定的滞后性。

所以总体上来讲，相对湿度会随着温度的升高而降低。

从早晨到14时一直符合此规律。

但十五时之后，气温降低，饱和蒸汽压下降，地表和植物由于阳光照射强度的减少蒸发作用和蒸腾作用降低，对水汽的吸附作用表现得更为强烈，导致空气中水汽的绝对含量减少（这一点在第五节露点中会具体解释）。

水汽含量与饱和蒸汽压同时降低，两者对相对湿度影响程度相当，因而相对湿度的数值保持稳定。

此外，推测该天为晴天，因为空气水蒸气一直未达到饱和，不可能形成降水。

理论上讲，水泥路面的相对湿度应该比其他几个观测点要小，但实际情况并非如此，可能是在水泥路面观测点旁边有一棵大树，导致了该观测点的小气候特征受到影响，不是很准确，不能确切反映情况。

表3-2-1温度与相对湿度的相关性分析

3.3风速随时间的变化关系

风速代表空气对流强度的大小，风速的大小主要受到气压梯度力的影响。

表3-1是五个观测点的风速变化情况。

观测点1代表的是湖面，可以看出早晨和傍晚的风速较小，而中午和下午较大；观测点3代表水泥路面，情况与湖面类似。

可能的原因是白天温度的升高导致湖面和路面、树林产生了温差，从而形成了气压梯度力，产生了空气的对流，即产生了风。

观测点2代表草地，风速很稳定。

该区域下垫面是草地，对风的摩擦力较大，相当于是一个很好的缓冲区，风速在该区域不容易增大，相对稳定。

而且草地处于湖面与水泥路面之间，温度也介于两者之间，当湖面与路面形成气压差的时候，草地主要以上升气流为主（植物的蒸腾，水汽的蒸发），水平气流在经过时受到上升气流影响，水平速度减慢。

观测点4代表徐州校友林，这一组数据的变化趋势与观测点1和3类似，但是风速相对较小，这是因为树木对减缓风速做出了一定的贡献。

观测点5代表西山坡松林，该区域是一片非常米的灌木林，形成一个较为密封的区域，外部的气流几乎全部被外围的枝叶遮挡，内部测得的风速几乎为零。

表3-1个观测点的风速随时间变化

3.4气压随温度、风速、湿度的变化关系

气压的变化与温度、风速成反相关关系，和湿度的变化呈正相关关系。

温度上升虽然会使得空气中分子的碰撞次数变大，从而使得压强变大，但是对于整个大气或是一块区域的大气柱而言，温度升高使气体上升并产生对流。

气体的膨胀会减小密度，分子间碰撞的机会减小，压强变小，同时我们由流体压强定律得知流动的气体或液体压强会变小，从而温度上升引起的对流也会减小压强。

而这两个因素引起的压强减小程度要远大于增大程度，从而整体上温度的升高会导致气压的降低。

湿度与温度呈反相关关系，湿度越大，气压越大。

而风速越大，压强越小。

从表3-4-1中可以看出，所有观测点的气压都表现出同一规律，即是从早晨早傍晚先降低后升高。

从前面的分析中得知，温度随时间也是先升高后降低的。

从而可以得出结论，温度的升高会导致气压的降低，这一点与已知结论吻合。

从图4-1中看出，西山坡松林的气压要明显高于其他观测点的气压。

可能的原因是西山坡松林无风，风的存在会降低气压，从而该区域气压较其他区域要高。

但是这并不能解释徐州校友林略低于其他区域，并且没有考虑温度的影响，所以这一种解释不完全合理。

由于目前水平的欠缺，该问题尚需以后加以讨论，在此不作深究。

3.5露点与水含量的关系

露点是指空气中的水汽开始凝结时的温度，该数值与气压和空气中的水汽含量有关系，而与温度没有关系。

本次数据中气压的差异不大，所以影响露点的主要是水汽的绝对含量。

水的饱和蒸汽压有关系ln（P）=9.3876-3826.36/（T-45.47），M=W/P*100%

所以W==EXP[9.3876-3826.36/（T-45.47）]*M

注：

P表示压强，T表示绝对温度，M表示相对湿度，W表示空气中的水汽含量（kpa）

以下列出的是根据上面的公式计算出来的水汽含量数值（具体数据参考附录）

表3-5-1湖面露点与水含量

表3-5-2草地露点与水含量

表3-5-3水泥路面露点与水含量

表3-5-4疏林露点与水含量

表3-5-5灌木林露点与水含量

从表格中的数据可以得出：

十四时以后空气中的水汽含量在减少，这解释了在第二节中留下的问题（温度下降导致水的饱和蒸汽压下降，同时由于水含量的减少，相对湿度没有很大改变）；西山坡松林的水汽含量高于其他观测点。

图5-1—5-5显示的是露点和水含量随时间的变化关系。

图中清晰地反映出露点与水含量呈正相关关系，表现出极强的一致性；对其相关性进行分析，得到结果如表3-5-1，这说明露点与空气中水汽的绝对含量呈现非常强的正相关关系，这符合客观一直规律。

（具体数据参考附录）

空间上，西山坡松林由于植物的蒸腾作用比较强烈，空气中水汽含量充足，露点较低；理论上湖面的水汽含量也应该高，露点低，但实际测量值与之不符合，可能是因为测量的高度离水面较远，而且风速较大，丧失了部分湖面原有的小气候特征。

徐州校友林露点也很高，暂时无法解释。

第四节结论与讨论

晴天的时候，从早晨到下午十四时左右，温度持续升高，大约13-14时达到最高值，之后开始降低；湖面的气温变化小，谁对气温的变化有较强的调节作用；春天密林内由于乱流少而且吸收的热量多，白天温度略高于林外的温度。

相对湿度与温度表现出一定的相关性，在十四时之前相对湿度随温度的升高而降低，但是十四时之后由于空气水含量的减少，相对湿度与温度的关系没有表现出很强的相关性。

风的形成与气压梯度力有关，草地有利于风的缓行，浓密的灌木林对风有很强的阻挡作用，内部风速远小于外部风速。

气压随着温度的升高而降低，并收到风速的影响，风速越大，气压越小；晴天的白天密林的气压会高于其他区域的气压。

在气压保持相对稳定的情况下，露点的数值与空气中的水含量有极强的正相关关系啊，林地的露点要高于路面和草地的露点。

本次研究分析也存在一些不足，比如徐州校友林的气压低于与他观测点，湖面水汽含量较小等。

在以后的研究学习中，本人将进一步完善。

望指导批评。

附录数据：