农业气象学3.ppt

2.热导率（Thermal conductivity) 当物体不同部位之间存在温差时，就会产生热能的传递，热流的方向总是由 高温指向低温。物体传递热量的能力用热导率来表示。 热导率：当温度垂直梯度为1℃/m时，单位时间内通过单位水平截面积 所传递的热量。用λ表示，单位为 J/(℃·m·s) 表. 土壤和土壤组成成份的热特性 容积热容量 J cm-3 K-1 2.13 2.39 3.51 4.18 1.21?10-3 1.28 2.12 2.96 0.58 2.31 4.05 1.42 2.25 3.10 例题： 由热传导作用通过面积为1m2、厚度为0.2m土块的热通量密度为50w/m2。 设该土块的导热率为1.2J/(m·℃·s)，试计算该土块两端的温度差。 3.热扩散率（Thermal diffusivity) 热扩散率是指在一定的热量得失情况下，土壤温度变化快慢的一个物理量。 热扩散率：单位容积的物质，通过热传导，由铅直方向流入（或流出） λ(单位为J)的热量后，温度升高（或降低）的数值。 当温度梯度为1℃/cm时，体积为1cm3的物体的单位时间内（一秒） 的温度变化。 热扩散率直接决定着温度传播的速度， 因此，影响土壤温度的铅直分布、最高、最低温度出现的时间。 二、 土壤温度的日、年变化 1.土壤温度的日变化 土壤温度在昼夜间随时间的连续变化，称为土壤温度的日变化。 土壤温度日较差：一天中土壤温度最高值和最低值之差， 称为土壤温度日较差。 影响土壤温度日较差的因素 （1）太阳高度：是影响土壤温度日变最主要和最基本的因子。 正午时刻太阳高度角大的季节和地区，一日内太阳辐射日变化大, 因而土壤温度日较差就大。 （2）土壤热特性： 热导率大的土壤，当土壤表面获得热量时，有较多的热量传向深层; 当土壤表层冷却时，又有较多的热量自深层传至表层,因而土表日较差小。 （3）土壤颜色：深色土壤表面日较差比浅色土壤日较差大。土壤反射率有关 （4）地形：与平地或凹地相比，凸起地由于通风良好，乱流交换旺盛，白天温度 不易升高，夜间温度不易降低，因而凸起地的日较差小。 （5）天气：与晴天相比，因为阴天的云层能消弱太阳辐射，白天使地面增温少， 而夜间又减少了地面的长波辐射，因而阴天的日较差小。 2.土壤温度的年变化 ■ 土壤表面温度的年变化，主要决定于太阳辐射能的年变化。 北半球的中、高纬度地区，土壤表面最高温度一般出现在7，8月份； 土壤表面最低温度一般出现在1，2月份 ■ 一年中，最高的月平均温度与最低的月平均温度之差，称为温度年较差。 土壤表面温度年较差：随纬度的增高而增大。 广州（23°08′N）:15.9℃ 齐齐哈尔（47°20′N）:47.8℃ 三、 土壤温波方程 根据实际观测，土壤日、年周期性变化非常有规律性，呈现正铉曲线。 假设：土壤结构是均匀，且无限深的前提下， 对地面以下任一个深度、任一时刻的温度可以用正铉公式来表示。 :表示z深度t时刻的土壤温度，单位：℃； A(0):地表振幅。 ω:土温曲线的正铉角度；ω=2π/τ，τ为周期(日变化周期为24h,年变化为365d) z:观测深度； t:观测时间； D:土壤衰减深度(Damping depth): 土壤温波振幅减少e-1(0.368)的深度(m)。用 来表示，K 为土壤的热扩散率。 ■ 若土壤深度按算术级数增加，则土壤温度的振幅按几何级数减少。 如：土壤深度增加(如0，D．2D．3D…) 土壤温度振幅的减少 (A0：Az：A2z=1:e-1:e-2)。 当 z = D时，Az = e-1 = 0.37A(0)； z = 2D时，Az = e-2 =0.13A(0)； z = 3D时，Az = e-3 =0.05A(0)。 到了某一深度，振幅趋近于零，土壤温度的振幅消失。(土壤恒温层) 日恒温层在0.3-1m；年恒温层为5-25m * 青岛农业大学农学与植保学院