第二節(jié) 土壤熱通量和土溫

1、第二節(jié)第二節(jié)土壤熱通量和土溫土壤熱通量和土溫一、影響土壤溫度的因素一、影響土壤溫度的因素（一）土壤表面熱量的收支（一）土壤表面熱量的收支土溫的變化首先決定于土壤表面熱量的收支狀況。地面的熱量收支可用地面熱量平衡方程來(lái)表示。即B＝LEPQS（3－3）式中B為凈輻射；P為感熱通量；LE為潛熱通量，E為蒸發(fā)或凝結(jié)量，L為蒸發(fā)或凝結(jié)耗熱量（蒸發(fā)或凝結(jié)潛熱），約等于2.5?106Jkg，QS為土壤熱通量。將（3—3）式改寫(xiě)為：QS＝BLEP（3－

2、4）感熱通量（感熱通量（P）：地面和大氣間，在單位時(shí)間內(nèi)，沿鉛直方向通過(guò)單位面積流過(guò)的熱量。單位為：Wm2或cal(cm2min)。土壤熱通量（土壤熱通量（QS）：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位面積上的土壤熱交換量。白天，凈輻射B為正值（日出后4060分鐘），一部熱量消耗于LE上，一部熱量消耗于P上，余下的熱量進(jìn)入土壤；夜間(日落前6090分鐘)，凈輻射B為負(fù)值，由LE、P和QS來(lái)補(bǔ)償，土壤熱通量方向與白天相反，也就是地面失去熱量。QS值的方向和大小，

3、決定了土壤得失熱量的多少，它直接影響到土壤溫度的高低和變化。由公式QS＝BLEP可見(jiàn)，如果LE和P一定時(shí)，QS的值由凈輻射B值所決定。凈輻射絕對(duì)值愈大，地面得熱或失熱愈多，土溫變化可能愈大。如果B值一定時(shí)，土壤愈潮濕，LE增大，QS值減小，土溫變化可能較緩和，感熱通量值減小，氣溫變化也較緩和；土壤愈干燥，LE減小，QS值增大，土溫變化可能愈大，感熱通量相應(yīng)增大，氣溫變化愈大。（二）土壤熱屬性（二）土壤熱屬性當(dāng)QS一定時(shí)，土溫的高低和變化

4、則決定于土壤熱特性，如熱容量、導(dǎo)熱率和導(dǎo)溫率。土壤熱容量和導(dǎo)熱率愈大，土溫變化則緩和；反之，土溫變化較劇烈。因此，土溫的高低和變化主要決定于土壤的熱收支和土壤熱屬性。所以，所有影響土壤熱收支和土壤熱特性的因子都會(huì)影響到土溫的高低和變化。這些因子有緯度、季節(jié)、太陽(yáng)高度、天氣狀況、斜坡方位和坡度、海拔高度、土壤種類(lèi)、顏色、質(zhì)地、土壤濕度和孔隙度、地面有無(wú)植物或其他覆蓋物等等。這些因子對(duì)土溫的影響隨時(shí)間和地點(diǎn)是不同的。例如坡向和坡度的影響，在

5、中緯度山地就很大，而在低緯度山地就較小。因此，在考慮土溫高低和變化時(shí)，要對(duì)影響土溫的諸因子進(jìn)行具體和綜合分析，并找出其主導(dǎo)因子。只有這樣才能掌握土溫的高低和變化規(guī)律。二、土壤熱通量及其確定方法二、土壤熱通量及其確定方法白天，土壤表面在吸收凈輻射后，一部分能量用于蒸發(fā)LE，一部分用于與空氣亂流熱交換P，只有一部分作為土壤熱通量QS，借分子傳導(dǎo)方式向土中傳播熱量；夜間，地表由于輻射冷卻，除由LE和P補(bǔ)償一部分外，一部分由QS從土中向土表傳播

6、。土壤熱交換過(guò)程：熱量由地表向下層或由下層向地表傳輸?shù)倪@個(gè)過(guò)程。土壤熱通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位面積上的土壤熱交換量，它的單位為J(cm2min)或Wm2或kWm2（千瓦米2）。土壤熱通量（QS）的大小與熱流方向的溫度梯度及土壤導(dǎo)熱率（λ）成正比，即如果用導(dǎo)溫率來(lái)表示，因，ZTQs?????VCK???CCV?雨季，所以月平均最高溫度出現(xiàn)在5月。赤道附近，一年太陽(yáng)直射2次，因此地表溫度年變化也有兩個(gè)起伏，月平均最高溫度分別出現(xiàn)在春分和秋分之后

7、，月平均最低溫度分別出現(xiàn)在夏至和冬至以后。2、影響土溫年變化的因素、影響土溫年變化的因素表2不同緯度地面溫度年較差不同緯度地面溫度年較差地名緯度年較差（℃）地名緯度年較差（年較差（℃）廣州230813.5北京394834.9長(zhǎng)沙281229.1沈陽(yáng)414640.3漢口303830.2哈爾濱454146.4鄭州344331.1土溫年較差的大小與緯度、季節(jié)、下墊面狀況、天氣條件等因子密切相關(guān)。與日較差相反，隨緯度的增加年較差增大，這是因?yàn)樘?/p>

8、陽(yáng)輻射的年變化是隨緯度的增加而增大的。其他因子對(duì)土溫年較差的影響與日較差大體相同。表3－2是不同緯度地面的土溫年較差。3、土溫年變化恒溫層、土溫年變化恒溫層一年中土溫?zé)o變化的深度，稱(chēng)為年變化恒溫層深度。土溫年變化與日變化相似。也是隨土壤深度的增加，年較差減小，位相落后。低緯度由于全年各月日射總量變化不大，所以年較差消失的深度為5~10m深度；中緯度地區(qū)消失于15~20m深度；高緯度地區(qū)較深，約為25m深度。位相落后時(shí)間在中緯度，大約每深

9、lm，落后20~30d。（三）土溫的鉛直變化（三）土溫的鉛直變化一天中，由于太陽(yáng)輻射和地面有效輻射的作用，土溫鉛直變化有兩種基本類(lèi)型和兩種過(guò)渡類(lèi)型?；拘陀腥丈湫秃洼椛湫停贿^(guò)渡型有早上過(guò)渡型和傍晚過(guò)渡型。1、日射型、日射型日間地面獲得大量太陽(yáng)輻射熱。溫度急劇上升，熱量由上向下傳遞。此時(shí)土溫鉛直分布為由地表向下溫度遞減，而且減低的速度很快，稱(chēng)為日射型。2、輻射型、輻射型夜間地面輻射冷卻溫度降低，熱量由下向上傳遞，土溫隨深度的增加而遞增，這

10、種土溫的鉛直分布，稱(chēng)為輻射型。3、早上過(guò)渡型、早上過(guò)渡型是夜間輻射型向白天日射型的過(guò)渡型。日出后地面升溫，上層土溫迅速變成日射型，但下層仍保持輻射型。此時(shí)，中間層溫度最低。所以，早上過(guò)渡型是土壤上層日射型和下層輻射型的土溫鉛直分布類(lèi)型。4、傍晚過(guò)渡型、傍晚過(guò)渡型傍晚地面因輻射冷卻溫度下降，土壤上層出現(xiàn)輻射型，下層仍保持著日射型。此種類(lèi)型的土溫分布為上層和下層溫度低，中間層的溫度高。（四）土壤凍結(jié)和解凍（四）土壤凍結(jié)和解凍中緯度的冬季及高