《第二章温度》PPT课件

一、分子热传导
分子热传导是土壤中热量交换的主要方式。 分子热传导过程的强弱对土壤层内热状况的形成 有着重要意义。
二、辐射
辐射热交换是地面和空气之间进行热交换的主 要方式，不同空气层之间也可以进行辐射交换。
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三、对流
空气在垂直方向上大规模的，有规律的升降运动称 为对流，根据其形成原因可分为如下两种：
春季时，干燥的沙质土壤，由于迅速升温， 农事活动可以相应提早九天至十几天。
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（二）导热率（λ）---表示土壤传递热量的能力。 ----单位：J/m.s.℃（焦耳/米.秒.度）
导热率的大小，也决定于土壤的组分及其比例：
土壤空气-----导热率最小 土壤固体成分------导热率最大 土壤水分------导热率居中
五、乱流（湍流）
因为地面受热不均匀，或者空气沿一粗糙不平的下 垫面移动时，常出现一种小规模的、无规则的升降 气流或空气的涡旋运动，这种空气的不规则运动称 为湍流，习惯上常叫乱流。
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乱流可使空气在各个方向得到充分混合，并伴 随着热量的交换。
乱流是地面和空气、空气和空气之间热量交换 的重要方式之一。对缓和贴地气层的温度变化，起 着十分重要的作用。
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（二）土壤的热力学特性
土壤温度的升高和降低不但受地面热量收入多 少的支配，还将受到土壤本身的热力学特性的影响。 土壤的热力学特性包括：热容量、导热率、导温率等。
（一）热容量-------表示土壤容纳热量的能力
容积热容量（CV）：J/m3·℃（焦耳/米3.度） 重量热容量： J/g·℃ （焦耳/克.度）
热通量项 LE：土壤表面与空气层间以潜热形式进行交换的热通量
项
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地面热量收支示意图
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可见，夜间的各项收入和支出与白天正好相反的，若 规定：地面得到热量为正，失去热量为负，则地面热
量平衡方程式可写成：
R=P+B+LE
实际上土壤和空气，土壤和下层土壤之间的能量交换 是在一定的土壤厚度间进行的。
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重点和难点： 1、土壤的热量收支平衡方程式，影响土温
变化的因子； 2、气温的时空变化，大气稳定度的判定
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第一节 土壤、空气及其之间的 热量交换方式
地球表面接受太阳辐射能，在下垫面本身、 下垫面和空气，空气层之间，进行多种形式的热 量交换，使地面温度、下层土壤温度、大气温度 发生变化。
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主要的热量交换方式有：
动力对流的升降速度慢，一般在0.1—10cm/s之间，
但水平范围广，可达到几百km至几千km。
大气中的对流多数是由热力原因和动力原因共同引起 的。对流运动是地面和低层大气的热量向高层传递的 重要方式。
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四、平流
大规模空气的水平运动称为平流。 平流运动是水平方向上热量交换的主要方式。对缓
和地区之间和纬度之间的温度差异有很大作用。
第二章 温度（4学时）
温度是下垫面和大气热量变化的表征 值，地面温度和空气温度的变化对天气、气 候以及植物的生长发育有重要的影响。本章 将讨论温度的变化特点、变化规律及其温度 对农业生产的影响。
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内容提要 ： 1、热量交换方式； 2、土壤的热特性和土壤的热量平衡方程； 3、土温的变化规律及影响因子； 4、气温的变化规律及影响因子； 5、大气稳定度的判断依据； 6、积温的种类及计算； 7、温度与农林生产。
平衡，则地表面温度保持不变。
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根据能量守恒原理：
地表面热量收支差额（热量平衡）
= 地面热量收入– 地面热量支出
综合考虑，地表面的热量收入和支出项有： R：土壤表面与空气层间以辐射形式进行交换的热通量
项（辐射差额） P：土壤表面与空气间以湍流形式进行交换的热通量项 B：土壤表面与下层土壤间以分子传导形式进行交换的
故可将 R=P+B+LE 中的 B 项分解为：
QS ------- 表层土壤的热量收支 B′-----下层土壤的热量收支
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地面层热量收支示意图为
QS=R – P – B – LE
式中：QS为正值时，土壤表层得热大于失热， 地面温度上升；
QS为负值时，土壤表层得热小于失热， 地面温度下降；
在自然情况下，单位体积土壤孔隙的变化并不 很大，所以热容量的改变，主要决定于土壤孔隙中 水分的改变，也就是说主要决定于土壤湿度。
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土壤的孔隙度可以人为地改变。例如，翻犁中 耕后的土壤，孔隙度增大，若是土壤水分含量没有 显著的增加，则土壤热容量必然减小。镇压以后的 土壤，孔隙度减小，热容量增加。
1、热力对流（自由对流）
发生在低层气温剧烈增高或高层空气冷却时， 上下层气温差异加大，低层空气密度小，高层空气 密度大，因而产生了垂直方向的运动。
空气升降速度快，多在10m/s左右，水平尺度 小，多在0.1—50km之间，是中低纬度温暖季节经 常发生的空气运动现象。
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2、动力对流（强迫对流）
常发生在空气水平流动遇到山脉，或其它外力作用 下引起的垂直运动。
QS=0时，土壤表层得热等于失热，地面 温度最高或最低。
QS--------可理解为热量的净积累(变化量)
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不同的下垫面性质，地面热量差额各项大小不 同。例如，干燥疏松的沙质与潮湿紧密的粘质土壤 相比，沙质土壤的 LE 项几乎为零，B 也很小，地 面净得辐射能 R 后，主要用于 QS 和 P 的昼夜交 换，使地面和空气温度变化剧烈，相对而言，潮湿 粘性土壤的温度变化表现的和缓些。
六、潜热
水的相态变化（温度不变）引起的热量转移称 为潜热。 潜热交换不仅在地面和空气之间进行，空气之间也有。
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第二节 土壤温度
一、影响地面温度变化的因子 (一）地表面热量平衡
地球表面温度的升高和降低，均是由地表面热 量收支状况决定的，白天，地表面收入的能量多于 支出的能量，地表面温度升高；夜间，地表面释放 的热量多于吸收的热量，地表面温度降低；若收支
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当土壤获得或失去相等的热量时，热容量越 大的土壤，升温或降温的幅度越小。
土壤热容量的大小主要决定于土壤的组成成份和组 成比例： 土壤空气-----热容量最小
土壤水分-----热容量最大
土壤固体部分------热容量居中
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一般来说，改变土壤热容量的主要因素是土 壤水分与土壤孔隙度的大小。土壤的热容量随着土 壤湿度的增加而增大，随着土壤孔隙度增加而减少。