第三章+大气何土壤的热能何温度3.ppt

第二节 太阳辐射的短波辐射 总结：在三种削弱方式中，反射作用最重要，尤其是云层对太阳辐射的反射最为明显，另外还包括大气散射回宇宙以及地面反射回宇宙的部分； 散射作用形成了达到地面的散射辐射；（从到达地面的总辐射角度来看，散射作用对太阳辐射的削弱并不显著，只是改变了辐射达到地面的方式； 吸收作用的削弱最小 就全球平均而言，太阳辐射约有30％被散射和漫射回宇宙空间，成为行星反射率（包括云层的反射、空气分子的散射朝向宇宙空间的那一部分，以及地面对太阳辐射的反射） 20％被大气和云层直接吸收转换为大气的热能 50%到达地面被地面吸收 第三节 地面和大气的辐射 第四节 辐射差额 物体收入辐射能与支出的辐射能的差值称为净辐射或辐射差额 在一年中，一般夏季净辐射为正值，冬季为负值，最大值出现在较暖的月份，最小值出现在较冷的月份。 第五节 土壤温度 影响土壤表面温度日较差的因子 1、太阳高度角 正午太阳高度角大的地区和季节，一日内太阳高度角的变化就大，太阳辐射的日变化也大，因而土壤表面温度的日较差就大。 正午太阳高度角随纬度的增高是减小的，所以土壤表面的温度的日较差也随纬度的增高而减小。 影响土壤表面温度日较差的因子 2、土壤的热学性质 导热率大或容积热容量大的土壤其温度日较差都小 3、土壤颜色 深色土壤表面比浅色土壤表面温度日较差大 4、地形 主要影响湍流交换，凸地日较差小，凹地日较差大 5、天气 晴天土壤表面温度日较差比阴天大。原因是云层在白天能削弱太阳辐射而在晚上又能向地面投射较多的大气逆辐射，减小了地面有效辐射。 1、日射型：日间当地面获得大量辐射热时，地面温度急骤上升，热量由上层向下输送。此时，温度的垂直分布由上层向下递减，而且速度很快 2、辐射型：夜间，当地面由于辐射冷却而温度降低时，就会出现与日间恰好相反的情况，即温度将随深度递增，热通量方向将由地中指向地面，地面依靠来自深层的热量输入，使其温度下降缓和些，这种温度分布就称为辐射型 3、早上过渡型：这是由于夜间辐射型向日射型过渡的分布型。日出之后，地面净辐射很快由负变成正，地表温度开始上升，于是上层温度分布迅速地变成日射型。但在下层仍然保持辐射型，此时土壤中间层的温度最低，所以，早上过度型就是上层日射型下层辐射型 4、晚上过渡型：此型在傍晚出现。这时，地面因辐射冷却温度下降，上层开始出现辐射型，但是下层仍然保持日射型，此型下的温度分布是上层和下层都比较低，中层的温度最高 第六节 空气温度 土壤定容热容（Heat capacity of soil at constant volume）：单位体积的物质温度升高或者降低1℃所需要吸收或者放出的热量。用Cvs 表示，单位是J/（m3·℃）。 土壤质量热容和定容热容之间的关系 水的热容量最大，空气最小，土壤中的固体成分热容量变化不大，所以，土壤的热容量随含水量的增加而增大，随孔隙度的增大而减小 2、导热率λ（Thermal conductivity)：土壤垂直温度梯度为1℃/米时，单位时间流经单位水平截面积的土壤的热量。单位为J/m·K·s。表示物体传递热量的能力。影响导热率的最主要的因子，是土壤孔隙度和土壤含水量。 3、热扩散率（Thermal diffusivity)：也叫导温率，指单位容积的物质，由于流入（出）了数量为λ的热量后，温度升高或降低的数值，它的大小与土壤热导率成正比与土壤热容量成反比，其单位为㎡/s，是导出单位，非定义单位。 土壤的热容量随含水量的增加而增大，随孔隙度的增大而减小； 土壤的热导率谁土壤孔隙度的增加而减小，随土壤湿度的增加而增加。 土壤热导率和热容量都随土壤湿度的增加而增大，但这两者增大的速率不同。在土壤湿度较小的情况下，随着土壤湿度的增大土壤热扩散率增加，但当土壤湿度超过一定数值后，因热导率的增加不显著，而土壤定容热容仍随湿度线性增加，所以土壤热扩散率反而下降了 热扩散率大的土壤白天当获得太阳辐射能后，它很快将表层得到的热量传递导土壤深层，这样土壤表层温度就不会过高；夜间，当土壤表面由于地面有效辐射失去热量时，它又可以把土壤深层的热量很快传递到土壤表层，使土壤表层的夜间温度不致太低。因此这种土壤的地面温度不易出现极端值（白天地温过高，夜间地温又过低。如果土壤的热扩散率很小，白天，它不易将地表的热量迅速传递到土壤深层，使白天地表温度过高；夜间，它又不易将深层的热量传递到地表，致使夜间地表面温度过低。所以这种土壤很容易出现极端温度。 热扩散率大的土壤温度变化不大 热扩散率小的土壤温度变化很大 三、地面（土壤）温度的日、年变化规律 （一）土壤温度的日变化 土壤温度具有明显的日变化，晴天时，一日内，最