工程气候基础 第三章 小气候的类型与特征

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概括起来，小气候学的研究内容有主要有三 个方面：1)理论基础、2)各种类型小气候和3) 小气候考察方法。在理论基础中，主要有近 地层物理学，包括下垫面的辐射平衡、热量 平衡和水分平衡的理论分析等；类型小气候 主要是研究各种特殊下垫面上小气候的形成 规律和特点以及各种人工改造行为所产生的 小气候效应 ；
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按照气候研究的空间尺度来划分，小气候所涉
及的水平范围和垂直范围都是不大的，其水平范
围约为101-104米，垂直范围约为10-1一102米。根
据下垫面的性质不同而产生的局地气候差异可以
区分为农田小气侯、森林小气候、护田林带小气
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三、小气候学的任务与方法
所谓小气候学是研究不同下垫面上小气候的 特点和形成规律的一门学科，它是气候学的 一个重要分支，主要任务是研究局地气候特 点与自然地理环境、天气气候条件和人类及 生物活动之间的相互影响和相互作用
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二、小气候的特点
小气候一是小范围；二是近地层；其物理过 程主要发生在近地气层和近地土壤层中，越 靠近下垫面，小气候特点也就越明显，距下 垫面越远小气候特点也就越来越微弱，直至 最后消失。与大环境气候背景要素相比，小 气候要素具有下列特点：
所谓小气候就是由于下垫面条件或构造特征 而形成的与周围气候不同的小范围的气候，
或者说是由于下垫面条件不同而形成的大范
围气候背景下所表现的小尺度气候特点。小
气候特点一般是表现在个别气象要素值或个 别天气现象上（如雷雨、雾），但不会改变 决定于大尺度过程（锋面等）的天气特征。
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动量的垂直交换特别显著并具有明显的日变比特
点。
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因为人类的大部分活动和动植物的生态环 境都处在近地层范围内，同样人类的工程项 目基本都在近地层范围，水平范围一般也是 小尺度的，使得局部的气候状况可以按照人 们的意向发生改变，所以小气候的特征和演 变研究是工程气候论证的重要基础。
候、水域小气候、雪被小气候、起伏地形小气候，
城市小气候等等。对于某一类型的下垫面来说，
在晴朗无风的条件下，小气候特点表现得最为明
显，这时在近地面大气层内的温度、湿度和风的
垂直梯度特别大。以温度为例，如按每100米的
温度梯度来换算，则贴地层内的温度梯度可以达到几甚至几千度。因此该层内的热量、水汽、
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3） 很稳定；由于尺度小，所产生的小气候差异不易被混 合，于是各种小气候差异现象就比较稳定，如山峰与山 谷的差异、水面到岸上的差异，几乎天天如此。这个特 点使我们有可能通过短时间的实地观测来了解它，并且 有可能适当外推，对某一气象要素可表示为：
第三章 小气候的类型与 特征
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例如，草地温度在白天比柏油路低，而夜
间比柏油马路高，城市内气温比郊区高，室
内气温变化比室外小，山麓南坡冬季比北坡
暖，湖泊上和森林里相对于岸上和林外是冬
暖夏凉及昼凉夜暖等等现象，这是人们都能
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感受到的气候的差异现象。这种在小范围内
因局部原因而形成的与周围较大范围气候不
同的气候特点就是小气候。
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小气候考察方法包括有： 1）、计算机数值模拟试验 2）、物理实验；如风洞实验 3）、野外小气候考察以及与之有关的仪器设
备的设计、检定、安装和观测方法等。 4）一定条件下，可利用高分辨率的遥感观测
X~为大气候背景值X ， 可X ~ 由 常 规X 气象站观测值表示，X则
为局地小气候差异，它在一定条件下是稳定少变的。这 种性质为短时期的小气候观测资料的外推提供了可能。
4）相对自由大气，在近地气层中气象要素的主要特点是：
a. 气象要素具有明显的日变化特征；
b. 具有强烈的脉动性质；
c. 铅直梯度远远超过水平梯度；同时也有明显的日变化 特征
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1）范围小；由于尺度小，通常气象站的分布密度、 观测项目都不能满足小气候研究的需要，小气 候观测属于特殊的观测，测点密度大，观测项 目也因任务而变。
2）差异大；由于小气候的尺度很小，局地差异不 易被大规模空气运动所混合，所以气象要素在 垂直方向和水平方向相差都很大，根据考察资 料，沙漠地区贴地气层2mm内，温差可达几十 度或更大，水平方向从一个下垫面过渡到另一 个下垫面，气象要素的分布也会出现不连续， 这样大的差异在大气候中是不会出现的。
在一般的科技文献和教科书中，通常将下 垫面不均一性所产生的气候特点都归结为小 气候。即小气候可视为由于下垫面的不均一 性以及人类和生物活动所产生的近地气层和 土壤上层中的气候特点。通常，小气候是在 一定的自然景观和大气候的背景下产生的局 部气候差异，主要表现在气象要素的数量上 和垂直分布上以及个别天气现象上。