冬小麦农田裸温与气温差异分析及其应用

以矮秆代表作物冬小麦为研究对象,利用郑州农业气象试验站2010年10月15日—2011年6月2日农田小气候观测的各层裸温、气温、总辐射和覆盖度资料,采用对比差值、温度垂直梯度等方法统计分析,并对温度对比差值和总辐射曝辐量相关关系和温度的垂直梯度分布特征进行了研究,结果表明:25cm、150cm和300cm高度的日平均裸温和气温变化趋势基本一致,其对比差值呈由小变大趋势;各层裸温和气温的日分布符合温度日变化分布的一般规律,垂直梯度变化比较明显;各层对比差值呈单峰分布,峰值出现在正午12时左右;裸温和气温的对比差值与总辐射曝辐量呈线性相关。裸温与气温的垂直梯度变化有很好的一致性,可利用裸温不同层次间垂直梯度变化特征确定气温传感器合理的安装高度;根据麦田裸温垂直梯度变化特征,考虑到温度防辐射罩高度限制,矮秆作物田间小气候气温应在距离地表面25cm、50cm和150cm高度附近分别设置观测层次。     

宁夏南部半干旱山区山地气候的观测分析

通过对宁夏南部半干旱地区山地气候的考察,初步分析了半干旱地区山地不同坡向上气温、空气湿度随季节的变化规律,同时分析了不同地点气温和空气湿度在50cm和150cm两个层次上随高度的垂直变化规律,为进一步合理开发利用山地气候资源,加快生态建设步伐,提供了科学依据。     

“台田-浅池系统”小气候的温度特征

"台田-浅池系统"是北方滨海盐碱地改良利用的重要模式之一,其人为对下垫面的改变在一定程度上会对小气候产生影响。以黄骅地区430 m×38 m的单个"台田-浅池系统"为研究对象,利用气象观测仪器对气温、地温和表面温度进行对比观测,分析温度特征。结果表明:1)凸出地面2 m高的台田的空气日均温、月均温、年均温均高于平整大田的,二者差值在1.0℃以内;台田气温日较差、月较差小于大田的,气温变化更为缓和。2)台田各层地温的日均值高于大田的,二者差异随土壤深度的增加而减少;台田地温日较差小于大田的,温度变化更为平缓,地温存在极显著差异(sig0.001)。3)台田表面温度日均值高于大田的,最大差值约2.4℃,日较差在冬半年低于大田的约1.0℃,夏半年高于大田的约2.0℃,表面温度之间存在显著差异(sig0.05)。4)浅池具有调温作用,"台田-浅池系统"共同形成的下垫面表面平均温度在夜间明显高于大田的,日间二者相近,平均差值为0.5℃,随季节略有不同,其中4-9月差值最小。5)"台田-浅池系统"符合地形小气候和农田小气候中气温要素的变化特征,但由于台田高度仅有2 m,这种地形小气候变化的幅度较小。     

自动观测在不同下垫面的温度观测差异

利用重庆市巴南区花溪城市站的多种下垫面(石板、水面、泥土、鹅卵石、草地、水泥、沥青等)及裸露空气(裸温)温度观测资料,分析了各下垫面温度及裸温的季、月、日变化特征和变化规律,结果如下:(1)各下垫面温度和裸温具有显著的季、月变化特征,夏季(尤其是7月)最高,春秋次之,冬季最低。各观测项之间温度的差异在夏季最为明显,冬季差异最小;(2)各下垫面温度和裸温日变化趋势与百叶箱气温基本一致。白天,水泥和沥青的温度值较高,日变化幅度最大,夜间水泥温度最高,草地温度最低;(3)无论是连晴高温天气还是连阴雨天气,水面温度的日变化幅度都最小,主要原因是各下垫面中水的热容量最大,水泥和沥青的热容量则相对较小,即在相同的太阳辐射条件下,水面温度变化最小,水泥和沥青温度则变化较大。连阴雨天气下,夜间各观测项之间差异相对明显,且夜间水泥温度一直处于较低位置,这是与连晴高温时的不同之处。      

昆明城市庭院气温垂直分布特征及不同下垫面对其影响的研究

以低纬度高原城市昆明市为对象,利用城市庭院内1月（冬季）和7月（夏季）不同高度气温实测资料和不同下垫面（球场、草地和屋顶）气温的实测资料,分析了城市庭院气温垂直分布特征及不同下垫面对其的影响。得出：城市庭院气温垂直分布在不同时间（季节、昼夜）具有不同特征;在后半夜和下午,庭院气温垂直变化程度大于时间变化;而上午和前半夜时间变化程度大于垂直变化;在冬季屋顶面对屋顶高度附近的庭院气温具有较强的加热作用,使得庭院气温在屋顶高度附近形成逆温,导致垂直分布曲线发生改变;混凝土结构的下垫面,对庭院近地层大气具有加热作用,而草地则具有冷却作用,其效应在冬季明显。     

2006-2010年下辽河平原地温和土壤热通量变化特征

依据国家沈阳农田生态系统野外研究站2006-2010年监测数据,分析0-100cm 土层8个层次的地温、0-100 cm地温、地温极值、0-20 cm地温与气温的关系和土壤热通量的变化趋势。结果表明：从年际变化看,8个层次地温和地温极值呈下降趋势;0 cm层次地温变化受外界影响较大。研究区域年尺度0-20 cm地温与气温有比较一致的变化规律。作物生长季节,可分为4-7月气温上升和8-10月气温下降两阶段;这两个不同阶段的0-20 cm地温与气温分别做线性拟合,与整个生长季4-10月线性拟合相比,线性相关性可信度更高。土壤热通量受气温和土壤质量含水量影响年际变化较大,年尺度土壤热通量≥0 MJ/m²,该区域地表是热汇。     

温江站夏季大气边界层垂直结构特征

利用温江观测站边界层塔和探空获取的观测资料,从地表物理量的日变化、边界层的垂直结构及逐日变化这些方面分析该站夏季边界层特征,得到以下结论:(1)地表各物理量都具有明显的日变化特征,呈现一峰一谷的演变状态,其中地表热通量、动量通量、气温以及风速的峰值皆出现在午后,谷值出现在凌晨,湿度与气温日变化是反位相的。(2)近地层低层大气气温在早晚时段,随高度的增加而上升,呈逆温状态;午间时段随高度的增加而下降。9 m以下大气在午后的比湿梯度最大。风速值随着高度的增高而增大,风切变随着高度的增高而减小。(3)探空观测的边界层垂直结构显示:夏季温江站早晚边界层大气层结稳定,而午后表现为典型的混合边界层特征。大气温/湿度差异随高度增长而降低,各个时次温/湿度的差异都主要集中边界层低层,越靠近地面大气温/湿度差异越突出。8:00的温度最低,14:00最高。14:00的大气比湿最小,2:00和20:00较大。近地层风速随高度增长较快,在离地2~300 m左右高度达到一个极值,4个时次的风速差异不大。(4)地表温度、短波辐射、感热通量对边界层的高度和降水都有一定的影响。     

一次极端短时强降水过程中FY-3微波湿度计观测特征分析

利用FY-3微波湿度计资料和常规观测资料,对2016年贵州至湖北一次强降水事件中极端短时强降水站点、一般性短时强降水站点上空对流云的微波观测特征进行了对比分析。结果表明:(1)极端短时强降水站点上空150 GHz附近窗区探测通道亮温低于一般性短时降水站点。(2)极端短时强降水站点上空水汽通道亮温垂直分布呈现漏斗状,对干侵入有一定指示作用,亮温最低值出现在183.31±7 GHz附近,主要为暖云降水;一般性短时强降水站点上空水汽通道亮温垂直分布则呈竖条形,亮温最低值出现在183.31±3 GHz和183.31±7 GHz探测通道附近,为冷云暖云混合降水。(3)极端短时强降水站点上空未出现冲顶对流,但低层对流发展旺盛;一般性短时强降水站点上空出现冲顶对流,但低层对流发展强度偏弱。     

几种冬小麦田热通量观测方法的比较

土壤热通量是农田表面热量平衡要素之一。春季,热流量的多寡直接影响土壤耕作层温度变化。在我国,农田热通量一般采用“规范法”,用地温资料进行计算。目前,世界上许多国家农田热通量已采用直接测量法——热流板法。我们于1981—1982年春,在河北省栾城县良种场麦田,用澳大利亚生产的CN-3型热流板测量了麦田与裸地热流量的变化,并用“规范法”和“振幅法”计算出麦田和裸地土壤表面热流。一,试验布置试验地设在河北省栾城县良种场小麦田内,土壤属灰黄土,耕作层(0—20厘米),空隙度为48—50％。自小麦返青后,0—20厘米土层含水量在17—21％之间。1981年麦田热流板安装在地表下5     

北京城郊近地层湍流实验观测

本文利用两台FA-11超声风速温度仪于1992年3月到４月间在北京325 m气象观测塔47 m和120 m两个高度观测到的风速三个正交分量以及声虚温的湍流脉动资料，计算和分析了北京城郊粗糙下垫面近地层湍流特征量及其日变化，无量纲垂直速度和声虚温的方差随稳定度的变化，风速分量和温度的归一化湍流能谱以及动量和热通量的互谱及其随稳定度的变化。并且与平坦均一下垫面近地层湍流观测的结果进行了对比。     

利用地面遥感仪器对土壤水分的监测试验

在陇东黄土高原对西峰农业气象试验站内的裸地、生长茂盛的小麦、玉米地、草地4类地物进行了CE312热红外辐射计及CE313可见光、近红外辐射计的同步观测和土壤水分的实测,试验观测数据的初步分析结果表明:热红外辐射计各通道的亮温变化与土壤水分的变化呈非线性相关,由于影响各地物亮温的因素较为复杂,主要表现为对裸地的监测效果较好,在有植被覆盖的情况下关系不明显。此外通过比较各地物亮温与植被指数发现二者有较好相关性。实践证明,利用地面遥感监测土壤水分从理论上是可行的,可进一步通过亮温和植被指数来建立试验区的土壤水分监测模型。     

黄土高原半干旱雨养区日光温室小气候分析

利用小气候观测系统对黄土高原半干旱雨养农业区日光温室各部位温湿度进行系统全面的监测分析，结果表明:秋栽黄瓜整个生育期，室内气温和地温呈现波动式降低，而相对湿度在采收初期以前呈波动式增加，但在普遍采收期以后波动下降，这3个因子都随高度而变。不同生育期室内气象要素的日变化趋势和波动基本相似，但变幅不同，一天中峰值出现的迟早略有差异。在垂直方向，温室内不同高度的气温和相对湿度明显不同且日变化较剧烈，在低层形成低温高湿的小环境，而高层形成高温低湿的小环境，但整个温室总体上始终处于高湿环境。不同层次土壤温度明显不同，10 cm地温在一天中变化最敏感，变幅最大；30 cm地温变幅较小，且最高温出现的时间比10 cm土层滞后2 h；50 cm地温在一天中几乎没有什么变化，与上层土壤比较，始终处于低温水平。在水平方向，气温和地温都表现为南高北低，湿度相反，但这种南北差异很小，可近似认为水平方向温湿度和地温分布比较均匀。     

A case study of temperature fluctuations within and above a wheat field before and after sunset

Temperature fluctuations in the stable air layer before and after sunset were measured at 4 heights within and above a wheat field. Large positive temperature fluctuations were frequently observed within the plant canopy. The standard deviations, skewness factors and flatness factors of temperature fluctuations within the canopy showed peculiar time variations, having remarkable positive skewness factors. The occurrence of large positive temperature fluctuations was probably related to the difference of temperature gradients below and above the observation height, i.e., these fluctuations frequently occurred when the temperature gradient above the observation height was greater than that below the observation height. Furthermore, the vertical mixing associated with the penetration of downdrafts from the air layer above the canopy was requisite for the occurrence of the phenomenon.     

巴丹吉林沙漠北缘沙尘天气过程中近地面气象要素变化及风沙流结构分析

提要：利用2013年春季在巴丹吉林沙漠北缘拐子湖地区的沙尘暴加强观测资料,对比分析该地区典型流动沙面晴天、扬沙和沙尘暴三种天气背景下各气象要素的变化特征及差异,同时对沙尘暴过程中近地层风沙活动特征进行分析。结果表明,随风速增加沙尘天气强度逐步提升且沙尘天气来临前风速、风向均表现出明显的调整现象,此后爆发过程中风速、风向相对稳定。随沙尘天气强度的增加气温逐渐减小且沙尘天气过程中地面呈利于沙尘起动的暖干状态,同时地面气压不断升高。悬浮的沙尘会导致拐子湖流动沙地各层地温有减小趋势,但减小程度相对较弱,使沙尘天气下各层地温仍保持良好的梯度变化和正弦型日变化趋势。拐子湖流沙地春季起沙风速为6.5m/s,输沙通量垂直分布状况在20cm左右具有明显的分段现象。地表100cm内总输沙量的50%和90%分别集中在地表20cm和56cm高度以内。观测期间整个5月地表0～100cm高度内的输沙通量为420.96kg/m。     

高寒地区日光温室地温变化及预报

利用2012年4月至2013年3月青海大通县日光温室内外地温、气温资料和大通县气象站人工观测资料,分析了高寒冷凉地区不同天气类型下日光温室地温变化规律。结果表明;研究区日光温室内日地温呈正弦曲线变化,晴天变化幅度最明显,阴天最小,地温变幅为地表〉5 cm〉10 cm〉15cm〉20 cm;室内地表、10 cm和20 cm平均地温月变化呈波形变化,最大值出现在7月,最小值在12月;随着深度增加,平均地温年较差逐渐减小;晴天、多云天、阴天不同深度地温平均日较差分别为9.6、8.3、6.1℃;地温日垂直变化仅在14时随着深度增加逐渐下降;除晴天室内最高温度外,其余温度要素与地温之间存在极显著正相关关系;建立的日光温室内10 cm最低温度预报方程和地表最低温度预报模型,可以在业务服务中应用。     

春小麦地和大气观测场土壤贮水量对比分析

通过青海省互助县1997~2002年大气观测场和春小麦地测定的0~50 cm土壤贮水量变化规律的对比分析得出:同一气候背景下,地形地势相同的不同场地不同植被0~50 cm土壤贮水量变化特征基本一致。大气观测场11月至次年2月(一般为土壤封冻期)土壤贮水量保持在25~27 mm间,变化较平稳,6~7月处于谷值阶段,为24 mm,3月至4月初和9月处于峰值阶段,为28 mm,年变化似呈"M"形。春小麦地在土壤封冻期未测定,3月至4月初处于最大峰值阶段,为33 mm,7月处于谷值阶段,为21 mm,9月达次峰值阶段,为25 mm,年变化似呈"M"形。在同一气候背景下,大气观测场中子仪测定和春小麦地烘干法测定的0~50 cm贮水量经过相关性检验,建立回归关系式后可相互代替应用。     

呼和浩特高空气温的统计特征

文章基于呼和浩特市1957—2012年自地面至高空20hPa的气温资料,统计分析了高空气温的季节变化、垂直分布、高空各层温度与地面温度变化的相关关系、长期变化趋势。结果表明:以150hPa层为界,其上部和下部的温度变化有着不同的特征,如在该层以下各层上的温度年较差为正值,而其上则为负值;近56a来,对流层下层温度显著增加,对流层上层和平流层的温度在降低,对流层温度直减率加大。     

覆盖麦田的小气候特征

麦田进行秸杆覆盖后 ,由于地表热学性质和动力学性质的变化 ,使近地层水热状况发生改变 .1 997年 3月份小气候观测表明 :覆盖后白天能提高近地层的空气温度 ,减小近地层空气湿度 ,明显降低地温 ;覆盖后麦田乱流交换系数增大 ,显热通量增大 ,潜热通量减小 ,亦即用于土壤蒸发的能量减小 ,使土壤蒸发减小 ,从而从能量平衡角度解释了覆盖的保墒机理     

博克图地区深层地温变化规律分析

通过对博克图地区2001—2010年40、80、160cm平均深层地温的分析,得出博克图地区深层地温逐年和逐月和季节的变化规律,以及最高温度和最低温度分别处于什么月份和季节。在观测中,根据这些变化规律,结合读数判断观测是否存在偏差,从而提高观测的准确性。