气象学报告借鉴.docx
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气象学报告借鉴
小气候综合实习报告
1实习目的、意义
1.1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。
1.2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
1.3学会整理小气候观测资料，分析小气候要素形成的原因，揭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。
2实习区域概况与方法
2.1测点的概况及描述：
地理位置、地形及附近水体和建筑物
周围建筑物状况：
测点设在北林气象站内，四周平坦，北面约20m处有高6m气象站实验楼，南面较开阔，80m外有住宅楼。
下垫面状况：
水泥地、干裸地、湿裸地等
植被状况：
有树木和低矮草丛。
土壤状况：
干裸地
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
各个小气候要素均为正点每小时观测一次
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
通风干湿表观测0.20m和1.5m高度处的气温和空气湿度
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
2.4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结果与分析
3.1太阳辐射的时间、空间变化
图1本测点水平面上直接辐射、散射辐射、总辐射、反射辐射日变化
太阳辐射的各个数值见图1。
其中水平面上的直接辐射在9：
00和10:
00时数值为0，是因为测点前有树遮挡，使直接辐射表不能接收到太阳的直接辐射，13:
00测得的直接辐射值小于14:
00也是因为树对太阳有部分遮挡：
如果刨除树遮挡这个因素，总体来看，Sb曲线应该是8:
00-12:
00呈上升趋势，12：
00-17:
00呈下降趋势，主要受太阳高度角先增大后减小的变化影响。
散射辐射与反射辐射由天空辐射表测得的，天空辐射表感应面上安有一个玻璃罩,它滤去感应面上的大气及地面长波辐射，Sd与St的曲线都是8:
00-12:
00呈上升趋势，12：
00-17:
00呈下降趋势，这个也是受太阳高度角影响的。
St=Sb+Sd，所以St变化趋势与Sb、Sd各自变化趋势一致，也是8:
00-12:
00呈上升趋势，12：
00-17:
00呈下降趋势。
图2水泥地、湿、干裸地反射率日变化对比
从图2反射率的对比来看，三种地貌总体对比来看，水泥地的反射率最高，因为它平坦干燥而且灰白色反射能力很强；干裸地和湿裸地的反射率都较低，因为这两种下垫面表面粗糙，颜色较深，反射能力弱；干裸地与湿裸地相比，基本是干裸地反射率较高，因为干燥土壤比潮湿土壤反射能力强，二者相比，湿裸地颜色更深，深色土比浅色土反射能力小而在15:
00、16:
00时湿裸地反射率更高，可能是因为这段时间为日气温最高的时候，湿裸地水分蒸发很快，而且可能由于人为原因使湿裸地地面比较平滑，这样湿裸地的反射率比干裸地高，在11:
00湿裸地反射率高于干裸地可能是人为因素产生的偶然误差。
3.2地面和土壤温度时间、空间变化
图3本测点0cm～20cm土温日变化图
土壤早晨吸收太阳辐射增温，午后太阳辐射逐渐减弱，但仍然很高，14点之后土壤放出长波辐射的能量开始大于吸收的太阳短波辐射的能量，逐渐降温，所以地表温度从8:
00-14:
00呈上升趋势，14:
00-19:
00呈下降趋势，地表受太阳辐射的影响最大，所以一天中温差最大。
随着深度增加，土壤温度受太阳辐射的影响逐渐减小，这些土层的增温主要靠热量交换。
所以可以看出，土壤越深层，出现最高温的时刻越晚；而且深层土壤比浅层土壤温度低。
实习过程中，20cm土层温度总是高于或者等于15cm土层温度，这是由于20cm的曲管温度计没有埋够深度，而且在20cm的曲管温度计地表出现一个人为的凹陷，这使土层在20cm的曲管温度计表面没有达到20cm深，测得数据出现人为误差。
图4.1图4.2
图4.3图4.4
本测点9时、13时、17时、19时的土壤温度铅直分布见图4.1-4.4
9时为早上过渡型，日出后地面升温，地表土壤接收太阳辐射，温度较高，0-5cm土壤层接收到的太阳辐射越来越少，温度呈逐渐下降趋势，成为日射型分布，但下层土壤由于还没有上层土壤的热量传递，所以是温度随图层深度的增加而增加，所以仍为辐射型分布，这样在5cm土壤层中出现最低温；13时为日射型，地面获得长时间的大量太阳辐射，快速升温，热量从地表开始往下传递，所以地面温度最高，越深处温度越低；17时为日射型，地面获得的太阳辐射没有散失，使地面温度高于土壤层温度，而且热量从上往下传递，所以地面温度最高，越深处温度越低，而且由于17时太阳辐射已经很少，地面接收的太阳辐射没有13时那样多，所以热量并不能传到深层土壤层，所以20cm深的土壤层温度并没有比15cm的土壤层温度低很多，而是在地表到土壤层10cm之前温度下降明显，这导致17时土壤温度铅直分布整体呈现日射型；19时为过渡型，地表因太阳辐射减小到0，所以地表温度急剧下降，而浅层土壤在白天吸收的太阳辐射没有完全散失，所以在0-5cm处土壤温度呈现辐射型，深层土壤与17时相比变化趋势大体不变，呈现日射型，也就是太阳辐射的消失还没有影响到深层土壤。
图5湿、干裸地地面温度日变化对比
在10时之前湿裸地温度较高，因为此时天气不是很晴朗，天空中云量大，太阳辐射相对不是很强，空气相对湿度较大，蒸发带走的热量不多；之后由于太阳辐射增强，湿裸地含水量大，水的比热容大，而干裸地中土壤砂砾的比热容小，在接收相同情况的太阳辐射时，干裸地增温快，所以湿裸地的温度从10:
00-19:
00没有干裸地高；同样干裸地温度下降也快，所以在19:
00时，干裸地与湿裸地温度近乎相等。
这一天中干裸地温差大而湿裸地温差小。
图6本测点0.2m、1.5m气温日变化
由于空气吸收地面长波辐射比吸收太阳短波辐射容易，所以气温与地温联系密切。
从图6可看出，早晨气温随地温升高而升高，虽然地温最大值出现在14时，但因为此时空气吸收的地面长波辐射仍比放出的逆辐射大，所以12:
00-16:
00气温都保持在较高的温度状态下，然后17:
00-19:
00下降。
理论上来说0.2m处比起1.5m处，应该日较差更大且温度更高，因为0.2m处比1.5m处更靠近地面，受地面长波辐射更强的影响更大，但是由于空气存在的对流、平流、湍流，使0.2m和1.5m处的气温差距基本相同，并且总体来看1.5米处温度更高。
图7.1本测点0.2m、1.5m实际水汽压（e）日变化
图7.2本测点0.2m、1.5m相对湿度（u）日变化
从全天来看，实际水汽压大体上是先上升后下降，而相对湿度先下降后上升。
上午，由于温度升高、风速加大，促进了水分的蒸发，所以实际水汽压逐渐升高。
但因为饱和水汽压随着温度升高而急剧升高，导致相对湿度反而降低。
比较0.2m和1.5m的数据，可知0.2m处的相对湿度更大，实际水汽压也更高，这是因为0.2m处离地面更近，受低矮植物蒸腾作用的影响，这也导致1.5m处实际水汽压变化不明显
图8水泥地、湿、干裸地20cm空气湿度日变化对比
比较相对湿度，理论上上应该是水泥地的湿度最小，湿裸地的相对湿度较大，因为水泥地干燥平坦，蒸发量小而风速大；干裸地其次，因为它含有一些水，有一定的蒸发量；湿裸地的相对湿度较大，是水分充足蒸发量大。
但实际因为天气状况，总云量大，太阳辐射不是很强烈，再加上人为操作及偶然误差，所以从图中看水泥地、湿、干裸地20cm空气湿度对比不明显。
3.4风速、气压时间变化
图9本测点风速日变化
图10本测点本站气压（P）日变化
风速变化没有特别大的规律性，并且由于天空中云量很大，地面接收的太阳辐射少，导致大气运动不剧烈，总体风力较小。
从时间上来看，早晨风速较低，9时之后由于太阳辐射增加，下垫面受热不均衡导致气压变化，产生风，傍晚时太阳辐射减小，气压差下降，所以风速也会降低。
本站气压的变化趋势是上午较高，下午较低，整体呈现逐渐下降趋势。
4、主要结论
本测点全天太阳辐射随太阳高度角的变化先升高再降低，本测点水平面上直接辐射、散射辐射、总辐射、反射辐射都受到太阳高度角的影响；土壤温度的变化比太阳辐射略滞后1h左右，而且随深度增加，变化更加滞后而且平缓，也就是说土壤温度也受太阳辐射影响，由于土壤吸放热是一个过程，需要一定时间，所以土壤温度变化略滞后；因受土壤温度的影响，空气温度也先升高再降低，最高点出现在15-16时之间，由于空气中存在着对流、平流、湍流，使1.5m处空气温度比接收更多太阳辐射的0.2m处高；实际水汽压先升后降，是因为8:
00-14:
00温度升高、风速加大导致的蒸发量上升，水汽压上升，而后又下降；绝对湿度与实际水汽压变化相反，因为实际水汽压没有饱和水汽压的变化速度快，使比值产生相反的变化趋势。
比较不同下垫面，干裸地的反射辐射、地面温度、空气湿度都不大，而空气温度差较大，湿度较小，主要是由于地表含土量大，表面粗糙、颜色浅，地表干燥；湿裸地的地面温度差较小，空气湿度较大，反射辐射较小，是由于它地表颜色较深，土壤含水丰富；水泥地的反射辐射、地面温度较大，空气湿度较小，是由下垫面颜色浅且干燥平坦、比热容小的特性决定的。
综上所述，要想改善小气候环境，应采取的主要措施有：
减少水泥地以及土地的面积，多植树种草。
这样可以改善北方春季干燥且温差大的缺点。
项目时间
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
19:
00
云量
10/10
10/10
10/10
10/10
10/10
10/10
10/10
10/10
10/10
10/10
10/10
10/10
日光情况
地面状况
干裸地
干裸地
干裸地
干裸地
干裸地
干裸地
干裸地
干裸地
干裸地
干裸地
干裸地
干裸地
天气现象
多云
多云
多云
多云
多云
多云
多云
多云
多云
多云
多云
多云
太阳辐射
S
54.6
0.0
0.0
185.2
219.2
113.6
153.0
97.5
60.0
2.6
/
/
Sb
42.8
0.0
0.0
131.8
152.7
89.8
108.1
73.3
46.0
1.8
/
/
Sd
103.6
185.4
245.3
287.9
322.4
416.7
279.8
231.4
161.2
85.2
/
/
St
146.4
185.4
245.3
419.6
475.1
506.5
387.9
304.7
207.2
87.0
/
/
Sr
34.5
46.1
51.8
84.1
112.8
115.1
88.7
70.2
44.9
21.9
/
/
r
23.6%
24.8%
21.1%
20.0%
23.8%
22.7%
22.9%
23.0%
21.7%
25.1%
/
/
地面和土壤温度
地面最低
-1.0
-1.1
-1.0
-1.0
-1.0
-1.0
-1.0
-1.0
-1.0
-1.0
-1.0
-1.0
地面最高
20.5
20.5
20.8
28.5
33.5
34.5
35.0
35.0
35.0
35.0
35.0
35.0
0cm
10.1
12.9
17.4
23.2
27.0
29.5
30.3
27.5
23.9
21.3
17.5
14.1
5cm
9..1
10.1
11.3
13.0
15.9
17.8
19.0
19.8
19.5
18.6
18.0
17.0
10cm
9.6
10.0
10.6
11.7
13.3
15.0
16.2
17.3
17.5
17.4
17.0
17.0
15cm
10.1
10.4
10.7
11.4
12.6
13.6
14.6
15.5
17.0
17.0
16.7
16.5
20cm
10.3
10.5
10.8
11.6
13.0
14.3
15.5
16.5
19.0
16.9
17.1
16.5
风
风向
/
/
东北
东北
/
西南
西北
东
西南
东
西南
/
风速
0.0
0.0
0.9
0.5
0.0
0.4
0.8
0.3
0.3
1.0
0.1
0.0
气压
本站P
1002.5
1002.3
1002.3
1001.9
1000.1
1000.4
998.7
997.6
998.7
994.9
997.2
998.4
气温
0.2m
14.0
14.5
15.2
18.9
21.3
21.5
18.7
22.5
22.4
21.9
20.4
17.8
1.5m
14.1
16.1
16.9
19.3
23.9
21.8
22.6
23.5
23.8
22.9
20.3
14.7
空气湿度
0.2m
14.6
13.5
12.0
18.3
16.7
14.7
19.2
14.8
15.0
14.2
12.9
12.1
1.5m
13.9
14.7
14.2
13.0
16.9
10.1
12.3
11.9
12.6
12.3
11.6
14.2
0.2m
92
82
70
84
66
57
89
54
55
54
54
59
1.5m
86
81
74
58
57
29
45
41
43
44
49
85
0.2m
12.7
11.4
9.7
16.1
14.7
12.7
12.8
12.8
13.0
12.2
10.8
9.8
1.5m
11.9
12.8
12.2
10.8
14.9
7.1
9.5
9.5
10.4
10.9
9.2
12.2
0.2m
2.01
3.00
5.26
3.53
8.62
10.98
12.44
12.44
12.08
12.07
11.06
8.14
1.5m
1.97
2.02
5.00
9.24
12.75
16.01
17.04
17.04
16.87
15.61
12.21
2.52
观测班组：
一组
观测员：
纪媛（组长）魏宁杜双颖吴逸飞林晨
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