小气候综合观测实习报告(自动保存的)

1、小气候综合观测实习报告班级:风园14-2姓名: 徐玮蓬学号:140354228第五小组小组成员：李静芸、孙晓萌、徐玮蓬、丁呼捷、苏俊伊、张涵林日期 2104.11.11关键词：小气候，气候要素，日变化摘要：影响小气候的因素主要有云量，温度，湿度，风，周围植被情况及建筑物情况。我们对这些因素进行了中逐一观测，并结合不同下垫面，不同高度，进行了空间时间上的对比分析。太阳直接辐射根据天空云量和海拔高度的不同而不同，反射辐射随云量增多而增加。散射辐射随时间的变化因为日光的强度和周围空气颗粒的变化；随着深度增加，土温日较差减小，位相也逐渐落后，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

2、增加而减小；不同高度气温一天中出现了一个最高值和一个最低值，最高值出现在午后两点钟左右，最低值出现在清晨日出前后；水气压出现了两个最高值和两个最低值；。气压在一天中有一个最高值和一个最低值；在短距离内气温的水平差异也非常突出；绝对湿度在近地层中一般是越近地面越大，越向上层越小；相对湿度的情况比较复杂，一般在近地层中也是随高度的增加相对湿度逐渐减小，地面相对湿度最高最低点出现的时间比上层较早；从风的特性上讲，越近地面风速越小，在风速和风向两方面都有阵性，近地面层风速白天最大夜间最小，而在高层空气中则刚好相反。关键词：小气候 气候要素 日变化前言1.1小气候的相关知识小气候通常是指在一般的大气候背

3、景下，由于下垫面地不均匀性以及人类和生物活动所产生的近地层中的小范围气候特点。根据下垫面类别的不同，可分为农田小气候，森林小气候，湖泊小气候等等。与大范围气候相比较，小气候有五大特点：1)范围小，铅直方向大概在100米以内，主要在2米以下，水平方向可以从几毫米到几十公里。 2)差别大，无论铅直方向或水平方向气象要素的差异都很大。3)变化快，在小气候范围内，温度、湿度或风速随时间的变化都比大气候快，具有脉动性。4)日变化剧烈，越接近下垫面，温度、湿度、风速的日变化越大。5)小气候规律较稳定。只要形成小气候的下垫面物理性质不变，它的小气候差异也就不变。因此，可从短期考察了解某种小气候特点。由于小气

4、候影响的范围正是人类生产和生活的空间，研究小气候具有很大实用意义。我们还可以利用小气候知识为人类服务，例如：城市中合理植树种花，绿化庭院，改善城市下垫面状况，可以使城市居民住宅区或工厂区的小气候条件得到改善，减少空气污染。实习目的，意义：1.通过小气候特征观测，了解小气候观测原理，仪器，安装方法。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的观测方法。3.学会整理小气候观测资料，分析小气候要素形成的原因，揭示不同下点面小气候的特征，了解不同下垫面的小气候效应，以便进一步改善小气候环境。实习区域概况：测点位于北京林业大学气象站内，北纬40度，东经116度，地形较平坦，附近没有大面

5、积水体，北面约30米处有7米高气象站，南约90米处有高80米居民楼，300米内有高大建筑物，高约100米。下垫面为裸地，有水泥地穿插分布，植被较少。植被散乱分布，多为野草和低矮灌木，有几棵树。土壤为褐色土壤，湿度适中。实习内容：小气候综合实习观测程序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

6、通风干湿表通风（上发条 1 圈），观测 20 cm 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 20 cm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。注意： 日落后将辐射仪器收回，万用表用完后关闭；结果分析：1、直接辐射影响太阳直接辐射最重要的因素就是太阳高度角和大气透明度。从8点到11点，太阳高度角逐渐升高

7、，太阳光经过的大气质量逐渐减少，大气吸收，散射和反射减弱的直接辐射逐渐减少，直接辐射呈上升趋势，并在11点到最大。11点到12点，因大气中水汽增加，大气透明度降低，故直接辐射降低。12到13时，云量减少，大气透明度升高，直接辐射在原基础上小幅度上升。13时以后由于太阳高度角逐渐降低并在15点达到0，因为太阳高度角变化后，大部分阳光被建筑物遮挡，极弱的光线仪器无法检测到。2、散射辐射散射辐射主要和太阳高度角和大气透明度决定。从8点到11点随着太阳高度角的增加，直接辐射增强，散射辐射也随之增强，并在11点达到最大值154.622Wm-2,从11点到12点，散射辐射减弱，可能是云量增加，散射辐射的减

8、弱大于因太阳高度角增加引起的升高，故呈下降趋势。12到13时，云量减少，故在原基础上出现小幅度上升。13到15时随着太阳高度角的下降，直接辐射减弱，散射辐射也减弱，在15时因周围建筑物的遮挡减弱到仪器检测不到的范围。3、反射辐射反射辐射与下垫面的性质和太阳高度角有关。在8到11时，随着太阳高度角的增加，到达近地面的直接辐射增加，反射辐射逐渐增加，并在11点达到最大值64.09。11时到12时,，由于云量增多，总辐射减小，而反射辐射是总辐射中不能被吸收的由于地面反射作用而返回大气或宇宙的部分，故反射辐射也减小。12时到13时，总辐射增加，散射辐射也随之增加。14点以后随着太阳高度角的减小，反射辐

9、射逐渐减弱，在15时阳光被建筑物遮挡故减弱到0。4、总辐射总辐射=直接辐射+散射辐射。与太阳高度、大气透明度、云量等有关。在8点到11点随太阳高度角增加总辐射逐渐加强，在11时达到最大值为441.859。11时到12时太阳高度角本应继续增大，总辐射增加，但实际却减小，因为云量增多，直接辐射的减弱比散射辐射的增强要多。12到13时，云量减少，故总辐射又出现小幅度上升。13时到15时随太阳高度角减小，总辐射呈下降趋势，在15点达到最小值为0，阳光被高大建筑物遮挡。5、本测点水平面上直接辐射、散射辐射、总辐射日变化对比直接辐射散射辐射总辐射变化趋势基本相同，在8到11时，随太阳高度角的增加，三种辐射

10、量都增加，在11时达到最高，11到12时太阳高度角应继续增大，但辐射降低，可能是有乌云遮挡了部分阳光所导致的。12到13时随太阳高度角的减小，三种辐射都降低到13时以后为0。6、水泥地、湿、干裸地反射率日变化对比7、本测点0-20cm土温日变化下垫面对太阳辐射反射率的差异主要与下垫面的颜色、温度、粗糙度、太阳高度角的高度有关，水泥地颜色最浅，表面最光滑，故反射能力相对最强。对于干裸地，反射率介于百分之16到百分之33之间，可能为砂土。湿裸地反射率大多介于百分之12到百分之20之间，可能为黑钙土。在8点到10点，太阳高度角逐渐升高，总辐射增加，反射辐射也增加，但由于反射率等于反射辐射与总辐射之比

11、，总辐射增加的更大，故反射率都呈减小趋势。8到11时，由于云量增加，直接辐射减少，而反射辐射没有迅速变化，故三条曲线总体呈上升趋势。11到12时云量减少，太阳高度角又成为主要影响因素，故反射率降低。12到13又经历了多云过程，反射率降低。在13点到傍晚，太阳高度角降低，理论上反射率应增强，但实际反射率减小为零，可能是总辐射太小。上图反应不同深度土壤温度日变化，由图知，表层土壤土温随时间变化最明显，土温日较差最大。随着土壤深度的增加，土温日变化幅度逐渐减弱。这是因为土壤温度变化取决于土壤热特性。我认为因为深层土壤水分含量多土壤热容和导温率大，且受外界环境影响小，故温度变化缓和。表层土壤在8到15

12、时，随太阳高度角增大，直接辐射增加。温度逐渐增加，在14到15时增幅最大，可能是在13时太阳高度角最大，直接辐射最大，土壤吸收的热量最多，之后直射辐射虽然减弱但始终处于正值，在15时直射辐射减为0，故在15时土温积累达到最大。15时之后，土壤不再吸收热量，反而因为外界温度降低而释放热量，故之后土温开始降低。6、土壤温度的垂直变化规律在9点，日出后地面升温，土壤上层温度变为日射型，下层仍保持辐射型，在5到10厘米土壤温度最低，此时为早上过渡型。在13点，土壤表面获得足够的太阳辐射后首先增温，热量由地表向下层传递，土壤温度随深度增加而降低，此时为日射型。在15、19点，地面因辐射冷却温度下降，土壤

13、上层出现辐射型，土温岁深度增加而增加，下层保持日射型，随土温增加而减少，故在5到10厘米出现最高温，为晚上过渡型。9、干湿裸地地面温度日变化对比由图知，干裸地土温日较差大于湿裸地,土温日较差大小主要决定于地面热量收支状况和土壤热特性。湿土热容、导热率、导温率都大，故温度变化较缓。两组曲线的变化趋势都是现增加后减少，这与土壤吸收直接辐射有关。按实际情况分析，应是干裸地对气温增加反应更迅速，但表中显示是湿裸地先达到最大值，可能是在统计数据时发生错误。图9.5 地表及近地表空气相对温度日变化3相关研究以各地表类型为对象进行观测，发现地表温度、空气温度从午夜零时到日出前缓慢降低，日出前达到最低值，日出

14、后温度迅速上升至午后达到最高值，地表温度与空气温度的最高值均以沥青道路、水泥广场、裸土较高于各植物覆盖地面。4可以看出植被在一定程度上可以缓解城市热效应，而硬质地面如水泥地则会加剧热地面反射，使空气升温，加剧热岛效应。10、0.2m,1.5m气温日变化两条曲线均呈现先上升后下降的趋势，这与太阳辐射引起的热量交换有关。他们的最高温度均出现在14时，最低温度均出现在8时。0.2cm的气温日较差约为8。1.5cm的气温日较差约为7.2。说明海拔高处温度变化剧烈。1.5cm的最高温度出现在14点2.0cm的最高温度出现在15时，所以低处比高处对气温变化反应更迅速。11、本测点0.2m,1.5m水汽压日

15、变化 水汽压的主要影响因素是蒸发量和湍流垂直交换按照北京的地理位置（大陆）和观测季节（秋），我们的测点属于水汽压的单峰型日变化。白天温度高，蒸发量多水汽压大。早晚则低。但由于湍流较强，顾出现了双峰。1.5米最高值出现在12-13和14-15点，最低值出现在8,18-19时。0.2米最高值出现在11点和14点，最低值出现在12-13点和17点这是由于日出后地面增温，蒸发加快，水汽压逐渐增大，同时由于地表增温，湍流交换加强，近地面层水汽被输送到上层空间，低层水汽压减小。所以在午后湍流最强时出现次低值，在湍流最强的111时左右出现次高值。下午湍流减弱，底层水汽又逐渐增大，所以在15-16时又出现一次

16、高值。12、不同高度相对湿度日变化相对湿度=实际水汽压/饱和水汽压，主要取决于温度。温度增高是，蒸发增强使实际水汽压增大，但因饱和水气压变化更大，故相对湿度降低。由图看出相对湿度大致呈先降低后升高的趋势与温度变化关系相反。20cm 的相对湿度变化最高值出现在11时，最低值出现在下午17时。150cm 的相对湿度变化最高值出现在12时，最低值出现在下午14时。从整体上看，两处相对日变化起伏都不是很大，体现了小气候规律较稳定的150cm处的相对湿度变化比20cm处的相对湿度变化幅度大，且变化不敏感。体现出体现出小气候在铅直方向或气象要素的差异大的特点。13、水泥地、湿干裸地20cm空气变化日变化对

17、比气温受季节，天气，地形和下垫面性质等因子影响。由图知三个组的的气温变化总体趋势相同，即在8点出现最低值，之后上升到14点出现最高值后下降。由于当天天气在中午时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，温度继续上升，在14点左右热量积累达最大值，此时地面温度达最高值。随着深度增加，土温日较差减小，位相也逐渐落后，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。对比组的情况与我组的大致相同。由于测点的位置和周围环境的区别，在具体数值上有差异，但总的趋势是一致的。在近地面处，空气温度除了由太阳辐射决

18、定外，还受到地面辐射的强烈影响。由于下垫面的性质不同，反射率不同，如果假设各个测点的太阳直接辐射都相同，那么地面反射辐射大小：Sr水泥地> Sr干裸地> Sr湿裸地，但由于各测点遮挡情况不同（而本组干裸地又是遮挡较少的一组），其次，通风良好，也使地面辐射可以有效传播，我们看到水泥地和干裸地一直保持着同一时间三者中的最大值。表3 不同地表类型气温比较 3除了裸地和水泥地下垫面，研究表明，绿化对于温度有着直接的影响，绿化地区的小气候较为稳定，温差较小5关于不同类型绿地的测定，以广场为参照研究了草坪和林对温度的影响，研究结果显示：在一天中，无林广场的温度从总体上来说是高于草坪的，并且远高

19、于林下广场，又以正午的温度差别最大三者温度总排序为：无林广场草坪林下广场，林地具有最佳降温效果而在傍晚，气温排序为：无林广场林下广场草坪，此时草坪具有较好降温效果6在植被组合方面，众多研究表明乔灌草型的绿地降温效果最好；同时也指出，即使都是乔灌草型的绿地，郁闭度或绿量不同，降温效果也是不同的相关比较乔灌草型林、乔灌草型绿带、乔木混交林、灌木林及草坪的研究发现，具有乔灌草型垂直结构的绿地在降温方面效果最佳，而结构单一、绿量较小的绿地则降温效果有限714、水泥地湿干裸地，2我们的测点属于水汽压的单峰型日变化。白天温度高，蒸发量多水汽压大。早晚则低。但由于湍流较强使12点的水汽压减小。水汽压的高低排

20、序为湿裸地>干裸地>水泥地，这是因为水泥地含水量最少，干裸地次之，湿裸地最多，故蒸发量也按上述排序所导致的。15、水泥地、湿、干裸地20cm相对湿度日变化对比相对湿度主要取决于气温，温度增高使蒸发增强使实际水汽压增大，但因饱和水气压变化更大，故相对湿度降低。故对照组均在中午出现了最低值，而早晚较高本组相对湿度在上午和下午、晚上基本处于水泥地和湿裸地之间。但在中午，出现了远高于对照组的现象，原因是当时在给通风干湿表加水时操作不当，水流入干温温度计，导致误差。16、风速日变化由图知，本测点风速在12点出现了最高值，在14点出现了最低值。其他时间风俗均匀平缓。说明当天天气温和。近地面层中

21、，风存在有规律的日变化。白天由于地面受热，空气不稳定，湍流和上下空气动量交换作用剧烈，风速较大，夜间则较小。17、气压日变化上图反映气压日变化规律。导致大气压日变化的原因主要有三点。大气的运动；大气温度的变化；大气湿度的变化。最高值出现在910时。最低值出现在16时。日出以后，地面开始积累热量，同时地面将部分热量输送给大气，大气也不断地积累热量，其温度升高湿度增大。当温度升高后，大气逐渐向高空做上升辐散运动，在下午1516时，大气上升辐散运动的速度达最大值，同时大气的湿度也达较大值，由于此二因素的影响，导致一天中此时的大气压最低。16时以后，大气温度逐渐降低，其湿度减小，向上的辐散运动减弱，大

22、气压值开始升高；进入夜晚；大气变冷开始向地面辐合下降，在上午910时，大气辐合下降压缩到最大程度，空气密度最大，此时的大气压是一天中的最高值。延伸-小气候与水体本实验缺乏对水体的研究，故根据资料补充水体对小气候影响。水体 的 温湿效 应 与 水陆 的 物理性 质差 异 有关 , 实 地监测 研 究 表 明 : 上 海中 心 城 区河 流及水体 对周 边 环境具 有 降温增 湿 、 提高人 体舒适 度 的 作 用 , 并 受 到 多 种 因 素 的影 响 , 初 步研 究结 果 如 下 :(1) 水体面 积 是影 响 其小 气候效 应的 重 要 因 素 . 在 不 同 季 节 的 实 测 期 间

23、 , 长 风公 园 银 锄湖 下 风 向 温度 比 上风 向 下 降 1 一 3 , 相 对湿 度 上升 约 6 %一 14 写 , 人 体 舒适 度 (TH I) 改善明 显 , 水 体小 气 候 效应 比较显 著 .(2) 水体小 气 候效 应与 周 围 的建 筑布 局 密 切 相 关 . 苏 州 河 岸 边 的 中 远两 湾 城 内 , 密 集 的高层 建 筑改变 空 气 自 然流 动状况 , 同时 受 高楼遮 蔽 日 照 及 “ 风廊效 应 ” 的 干扰 , 影响 水 体在 自然环境状 态下 的 小 气 候效应 .(3 )“ 水绿 ” 复合 生 态 系 统有利 于 河流 及 水体环境

24、效应 的 发挥 . 潍坊 公 园 附近 的 张家 洪 两第 3 期 杨 凯 , 等 : 上海 中心 城 区 河 流及 水体周 边小 气 候效应分析 1 1 3岸 开阔 的绿 化空 间 , 为水体 小气候 效应 的 发挥提 供 了 有利 条 件 , 在 实测 期 间 , 河 流周 边上 下风 向 的 温差 为 1 . 5 一 2 , 相 对 湿度差 为 4 8 % , 人体舒适度 效 应较显 著 .(4 ) 喷泉 等人工设 施可 以 强化水 体小 气候 效应 . 实 测 期 间 , 太 平桥 绿 地人 工湖 周 边 在 喷泉开启 时 , 上下 风 向 温差 1 . 3 、 相 对 湿度 差 7

25、. 5 % ; 喷 泉关 闭 时 , 上 下 风 向 温差 1 , 相 对湿度差 2 % .(5) 水体在 暖热 的春夏季 比寒冷 干燥的 冬季 具有更 加 明 显 的人 体舒适度效 应 . 新 虹桥 中心 花园 水塘 和 长 风公 园 湖泊 等水 体 的 实地 监测 结果 均 表现 出 这一特 征 .中心 城区 水 体小气候 效应 的 影响 复 杂 , 本文 通过实地观 测 研究 , 初 步分析 了 不 同类 型 的城 市河流及 水体对 周 边环 境 的小 气候效应 及其 主 要 影响 因 子结论：通过一天对小气候的观察与测量，影响小气候的因素主要有云量，温度，湿度，风，周围植被情况及建筑物

26、情况。选择了下垫面和周围环境的不同测点进行了对比分析。太阳直接辐射根据天空云量和海拔高度的不同而不同，反射辐射随云量增多而增加。散射辐射随时间的变化因为日光的强度和周围空气颗粒的变化；随着深度增加，土温日较差减小，位相也逐渐落后，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；不同高度气温一天中出现了一个最高值和一个最低值，最高值出现在午后两点钟左右，最低值出现在清晨日出前后；水气压出现了两个最高值和两个最低值；。气压在一天中有一个最高值和一个最低值；在短距离内气温的水平差异也非常突出；绝对湿度在近地层中一般是越近地面越大，越向上层越小；相对湿度的情况比较复杂，一般在近

27、地层中也是随高度的增加相对湿度逐渐减小，地面相对湿度最高最低点出现的时间比上层较早；从风的特性上讲，越近地面风速越小，在风速和风向两方面都有阵性，近地面层风速白天最大夜间最小，而在高层空气中则刚好相反。参考文献：1 傅抱璞. 小气候学M. 北京：气象出版社，1994：14-32.2 郭 达. 生态园林与城市环境保护J. 黑龙江科技信息，2008(11)：111-112.3 王修信，秦丽梅，梁维刚. 城市不同地表类型地表温度与空气温湿度的观测 J . 广西物理，2009(4)：5-7.4 刘天竹,城市规划与设计角度的城市小气候研究进展A天津城市建设学院学报 2013-07-065 刘立军. 城市

28、绿地改善小气候的功能和程度研究J.科技咨询，2009(29)：129.6 吴 菲，李树华，刘娇妹. 林下广场、无林广场和草坪的温湿度及人体舒适度J. 生态学报，2007，27(7)：2965-2966.7 郝兴宇，蘭银鼎，武小刚，等. 城市不同绿地垂直热力效应比较J. 生态学报，2007，27(2)：687-692.附：小气候观测数据汇总表（2014年10月28日08：00 10月28日19：00）项目8:009:0010:0011:0012：0013：0014：0015:00地温()0 cm最低温度最高温度5cm10cm15cm20cm7.010.411.311.911.911.911.92

29、0.9-1.121.07.48.09.511.312.013.511.815.07.38.39.09.810.011.512.512.87.89.010.511.011.111.512.012.011.011.111.612.411.611.611.612.1温、湿度20cmt干()7.810.411.812.312.414.015.615.6t湿()6.48.110.811.610.010.713.511.5e(hp)8.79.312.313.210.710.713.910.8u(%)8273899367677868td()4.95.91011.27.97.911.918.1d1.93.41.50.15.25.23.95.1150cmt干()8.69.410.810.511.313.614.615.8t湿()7.08.810.710.010.012.811.113.6e(hp)8.910.99.811.912.914.210.914.1u(%)8093769497916575td()5.48.36.79.610.812.28.212.1d2.20.83.10.80.41.