气象学：第十章 小气候

二、小气候的一般特征
1、温度：超绝热梯度(四种类型)，日变化剧烈， 脉动性强。
2、湿度：水汽压、相对湿度、湿度的铅直梯度、 湿度的时间变化
3、风：风随高度的变化、水平方向风速的变化 特点(阵性)、风向的变化特点(紊乱)
§3 地形小气候
一、地形对日照的影响 二、地形对太阳辐射的影响 三、坡地上的热量平衡状况 四、地形对温度的影响 五、地形对风的影响 六、地形对降水和温度的影响
在小范围内，由于下垫面构造和特性不同， 造成热量和水分收支不一，形成近地层与大 气候所不同的特殊气候。
二、范围
1、铅直范围：1.5~2.0米以下的“贴地气层气候”， 100~200米以下的“近地气层气候”
2、水平范围：微空间(叶面、植株)“微气候”、小空 间(车间、厂区、农田、街道、坡地)以及尺度从几 公里至几十公里(林区、峡谷、沼泽、海岸、城市、 小岛) “局地气候” 一地的小气候主要是由局地自然条件或人为条件所 决定的，但也受天气和大气候条件的影响，一般来 说，愈近下垫面，小气候特征愈明显。
效辐射也是不同的，也能影响净辐射的大小，
但其影响仅仅在作用面反射率差别很小时，才
起主要作用。
在地形起伏或有建筑物、植被存在的地方，
净辐射的收入项的差异就很大。例如，在中 纬度地区陡峭的南坡，冬季每天接受的太阳 辐射比水平面多，坡度每增加一度，在接受 太阳辐射上等于纬度降低一度，而北坡的情 形刚好相反；再如到达林地作用面上的太阳 辐射，随森林组成、郁闭度、林分结构、年 龄等而异，而且是决定林地净辐射大小的主 要因素；阴天，太阳辐射为散射辐射所组成， 散射辐射几乎不随作用面的倾角及方位等地 方条件而变化。所以不论在平坦的地方，还 是在地形起伏及有植被的地方，阴天作用面 的净辐射很小，小气候的差异也不显著。
三、小气候与大气候的区别
在铅直方向上，小气候变化剧烈，但只能达 几十米至几百米，大气候变化缓和，可达对 流层顶； 在水平方向上，小气候要素变化剧烈，而大 气候要素变化缓慢； 小气候日变化显著，脉动性强，而大气候的 日变化不太显著，脉动性不明显。
小气候学：研究小气候形成的物理过程 和变化规律以及各种类型小气候特点， 合理利用小气候资源以及人工改造小气 候的一门科学。
而进入空气和土壤的热量愈少，因而土壤和空
气增温愈小愈缓，温度的铅直变化愈小，空气湿 度愈大，反之情形相反。
因此，作用面能量平衡各分量是相互影响和制约 的，改变其中任何一项都能引起其它各项的变化， 从而形成不同的小气候特点。例如在林区，能量 平衡的主要支出项是蒸发耗热，因而形成林区湿 度大，地温和气温变化和缓和小气候特点；在干 燥地区，蒸发耗热很小，土壤热交换和作用面与 大气间乱流热交换是主要支出项，因而造成了空 气湿度低，地温和气温变化剧烈的小气候特点。
能量平衡方程：
B=LE+P+Qs 净辐射方程：
B=(Sb+Sd)(1-r)-Ln
Ln=L0-La
在平坦的地方，投射到一个地区不同作用面上
的太阳总辐射几乎没有差别，但由于各种作用
面的反射率不同，反射率由百分之几至百分之
几十，从而造成了作用面上吸收辐射能的显著
差别；作用面反射率的差别晴天大，阴天小，
所以其净辐射晴天大于阴天。不同作用面的有
水分平衡方程：
R=E+f+ΔS
作用面上水分的主要来源是降水，消耗于 蒸发、迳流及增加土壤含水量上。作用面 上水分平衡各分量间的关系，也是互相影 响和制约的，其中任何一项发生变化，都 能影响到其它项。作用面上水分平衡分量 的大小，不仅影响土壤和近地气层的水分 状况，而且通过蒸发作用影响热量状况。 因此作用面上能量和水分的交换是决定土 壤和近地层小气候特性的基本因素，是形 成小气候的物理基础。
第十章 小气候
本章主要内容
§1 小气候的概念 §2 小气候形成的物理基础及小气候的一般特征 §3 地形小气候 §4 防护林小气候 §5 森林小气候 §6 采伐迹地和林中空地的小气候 §7 城市气候 §8 人工改造小气候的途径 本章重点
§1 小气候的概念
定义 范围 小气候与大气候的区别
一、小气候的定义
一、地形对日照的影响
（一）海拔高度对日照的影响 海拔高度对日照的影响不大，山顶平地上的日出日 落时间一般与海平面相同，在坡地和谷地上，由于 遮蔽作用，日照时间总是比海平面少。由于天气气 候条件，实际日照很复杂，一般在气候湿热地区， 山的下部比上部少，面向暖湿气流的迎风坡的日照 比北风坡少。
（二）坡地方位对日照的影响 当周围无其它遮蔽，计算坡地日出、日落时角ωα的 公式为：
c
os1
uv
tan
sin sin
1u2
1 u2 1 tan2
(10 1)
sin
1
u
sin
作用面的热量收支除了作用面的净辐射外还有作
用面与大气间的乱流热交换、蒸发或凝结所产生 的潜热转移以及土壤中的热量交换。白天，净辐 射为正值，作用面由辐射获得能量，并通过作用 面与大气间的乱流热交换和土壤热交换将热量传 给空气和土壤，造成白天气温和地温分布都是由 作用面向上和向下递减；同时还有一部份热量供 给蒸发，造成空气湿度由作用面向上递减，土壤 湿度向下递增。夜间情形刚好相反，在近地层中 形成逆温分布，蒸发停止或有凝结发生。净辐射 的绝对值愈大，能量平衡其余各分量的值也相应 增大，空气和土壤的增热和冷却愈厉害，温度的 铅直变化愈大，蒸发或凝结作用愈强。在净辐射 一定的条件下，蒸发愈大，则耗热泪盈眶愈多，
§2 小气候形成的物理基础及小气 候的一般特征
小气候形成的物理基础 小气候的Fra Baidu bibliotek般特征
一、小气候形成的物理基础
1、几个基本概念 作用面(活动面)：能吸收和放射辐射，并能与相邻 的土壤和空气发生热量和水分交换的表面。 作用层(活动层)：是具有一定厚度的空气层。
2、物理基础： 热量平衡和水分平衡
3、乱流交换作用 乱流扩散与温度和下垫面粗糙度有关；它使各种物 理属性由高值向低值区扩散，使它们在空间上的变 化趋于和缓，所以在近地层中温、湿、风的铅直梯 度向着作用面迅速增大，同时由于乱流交换的不规 则性，形成了近地层气候要素具有明显的脉动特性。