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1、第二章第二章 温温 度度 土壤温度土壤温度 空气的温度空气的温度 温度与农业温度与农业 热量交换方式热量交换方式第一节第一节 热量交换方式热量交换方式 辐射热交换辐射热交换辐射热交换辐射热交换地面大气热交换的主要方式地面大气热交换的主要方式地面大气热交换的主要方式地面大气热交换的主要方式 任何温度在绝对零度以上的物体，通过辐射的放射和任何温度在绝对零度以上的物体，通过辐射的放射和任何温度在绝对零度以上的物体，通过辐射的放射和任何温度在绝对零度以上的物体，通过辐射的放射和吸收而进行的热量交吸收而进行的热量交吸收而进行的热量交吸收而进行的热量交换方式。换方式。换方式。换方式。分子传导热交换分子传导
2、热交换分子传导热交换分子传导热交换土壤中热交换的主要方式土壤中热交换的主要方式土壤中热交换的主要方式土壤中热交换的主要方式 物质通过分子碰撞，所产生的表现为热量传导的动能物质通过分子碰撞，所产生的表现为热量传导的动能物质通过分子碰撞，所产生的表现为热量传导的动能物质通过分子碰撞，所产生的表现为热量传导的动能交换方式。交换方式。交换方式。交换方式。流体流动热交换流体流动热交换流体流动热交换流体流动热交换 流体在各个方向上流动时，热量随流体流动而输送的流体在各个方向上流动时，热量随流体流动而输送的流体在各个方向上流动时，热量随流体流动而输送的流体在各个方向上流动时，热量随流体流动而输送的热量交换方
3、式。热量交换方式。热量交换方式。热量交换方式。根根根根据流体流动的方向性分为：据流体流动的方向性分为：据流体流动的方向性分为：据流体流动的方向性分为：对流、平流和乱流。对流、平流和乱流。对流、平流和乱流。对流、平流和乱流。定义定义定义定义：流体在垂直方向上有流体在垂直方向上有流体在垂直方向上有流体在垂直方向上有规律的升降运动。规律的升降运动。规律的升降运动。规律的升降运动。作用：作用：作用：作用：使上下层空气混合，产生热量交换。使上下层空气混合，产生热量交换。使上下层空气混合，产生热量交换。使上下层空气混合，产生热量交换。分类：分类：分类：分类：对流：对流：对流：对流：分类分类分类分类热力对流
4、热力对流热力对流热力对流动力对流动力对流动力对流动力对流 作用：作用：作用：作用：对对对对大规模的热量传递和缓和地区之间、纬度之间大规模的热量传递和缓和地区之间、纬度之间大规模的热量传递和缓和地区之间、纬度之间大规模的热量传递和缓和地区之间、纬度之间 温度的差异起着很大作用。温度的差异起着很大作用。温度的差异起着很大作用。温度的差异起着很大作用。乱流（湍流）乱流（湍流）乱流（湍流）乱流（湍流）主要发生在贴地层主要发生在贴地层主要发生在贴地层主要发生在贴地层 定义：定义：定义：定义：流体在各方向上的不规则运动。流体在各方向上的不规则运动。流体在各方向上的不规则运动。流体在各方向上的不规则运动。分
5、类：分类：分类：分类：热力乱流热力乱流热力乱流热力乱流动力乱流动力乱流动力乱流动力乱流 定义：定义：定义：定义：流体在水平方向上的流动。流体在水平方向上的流动。流体在水平方向上的流动。流体在水平方向上的流动。平流：平流：平流：平流：近地气层乱流强度的时空变化：近地气层乱流强度的时空变化：近地气层乱流强度的时空变化：近地气层乱流强度的时空变化：陆地比海面强陆地比海面强陆地比海面强陆地比海面强 山地比平原强山地比平原强山地比平原强山地比平原强 白天比夜间强白天比夜间强白天比夜间强白天比夜间强 夏季比冬季强夏季比冬季强夏季比冬季强夏季比冬季强 潜热交换潜热交换潜热交换潜热交换物质在进行相态变化时所发
6、生的热量交换物质在进行相态变化时所发生的热量交换物质在进行相态变化时所发生的热量交换物质在进行相态变化时所发生的热量交换。地面热量收支地面热量收支地面热量收支地面热量收支R RL LE EP PB BR RL LE EP PB B（白天）（白天）（白天）（白天）地表面地表面地表面地表面热量收支示意图热量收支示意图热量收支示意图热量收支示意图（夜间）（夜间）（夜间）（夜间）地表地表地表地表面面面面昼夜热量收支平衡方程：昼夜热量收支平衡方程：昼夜热量收支平衡方程：昼夜热量收支平衡方程：白天：白天：白天：白天：R-P-B-LE=0R-P-B-LE=0夜间：夜间：夜间：夜间：-R+P+B+LE=0-R
7、+P+B+LE=0一、地面热量收支一、地面热量收支一、地面热量收支一、地面热量收支(平衡平衡平衡平衡)第二节第二节 土壤温度土壤温度 地表地表地表地表层层层层昼夜热量收支平衡方程：昼夜热量收支平衡方程：昼夜热量收支平衡方程：昼夜热量收支平衡方程：QQs s QQs s R RL LE EP PB BL LE ER RP PB B（白天）（白天）（白天）（白天）（夜间）（夜间）（夜间）（夜间）地表层地表层地表层地表层热量收支示意图热量收支示意图热量收支示意图热量收支示意图白天：白天：白天：白天：R-P-B-LE=QR-P-B-LE=Q夜间：夜间：夜间：夜间：-R+P+B+LE=-R+P+B+LE
8、=-Q Q 热量平衡过程热量平衡过程热量平衡过程热量平衡过程 地球表面吸收太阳辐射能后，会通过各种热量收支方地球表面吸收太阳辐射能后，会通过各种热量收支方地球表面吸收太阳辐射能后，会通过各种热量收支方地球表面吸收太阳辐射能后，会通过各种热量收支方式，产生能量的转换和输送而达到平衡，这样的物理过程式，产生能量的转换和输送而达到平衡，这样的物理过程式，产生能量的转换和输送而达到平衡，这样的物理过程式，产生能量的转换和输送而达到平衡，这样的物理过程称为称为称为称为热量平衡过程。热量平衡过程。热量平衡过程。热量平衡过程。二、土壤的热属性二、土壤的热属性二、土壤的热属性二、土壤的热属性 热容量热容量热容
9、量热容量 定义：定义：定义：定义：在热交换过程中，物体温度变化在热交换过程中，物体温度变化在热交换过程中，物体温度变化在热交换过程中，物体温度变化所需所需所需所需吸收或放出吸收或放出吸收或放出吸收或放出的热量。的热量。的热量。的热量。分类：分类：分类：分类：质量热容量（比热、比热容）质量热容量（比热、比热容）质量热容量（比热、比热容）质量热容量（比热、比热容）容积热容量容积热容量容积热容量容积热容量 质量热容量：质量热容量：质量热容量：质量热容量：定义：定义：定义：定义：单位质量单位质量单位质量单位质量的物质，温度变化的物质，温度变化的物质，温度变化的物质，温度变化所需吸收或所需吸收或所需吸收
10、或所需吸收或 放出的热量。放出的热量。放出的热量。放出的热量。单位：单位：单位：单位：J/(kg)(J/(kg)(J/(kg)(J/(kg)(或或或或J/(g)J/(g)J/(g)J/(g)计算：计算：计算：计算：容积热容量：容积热容量：容积热容量：容积热容量：定义：定义：定义：定义：单位体积单位体积单位体积单位体积的物质，温度变化的物质，温度变化的物质，温度变化的物质，温度变化所需吸收或所需吸收或所需吸收或所需吸收或 放出的热量。放出的热量。放出的热量。放出的热量。单位：单位：单位：单位：J/(mJ/(mJ/(mJ/(m3 3 3 3)()()()(或或或或J/(cmJ/(cmJ/(cmJ/
11、(cm3 3 3 3)计算：计算：计算：计算：C Cmm 、C Cv v 之间的关系之间的关系之间的关系之间的关系：土壤热容量分析土壤热容量分析土壤热容量分析土壤热容量分析：土壤成分土壤成分土壤成分土壤成分容积热容量（容积热容量（容积热容量（容积热容量（J/J/（3 3 ）土壤矿物质土壤矿物质土壤矿物质土壤矿物质土壤有机质土壤有机质土壤有机质土壤有机质水水水水空气空气空气空气1.9251.9252.7082.7084.1864.1860.00130.0013 在土壤的组成物质中，在土壤的组成物质中，在土壤的组成物质中，在土壤的组成物质中，空气的热容量最小空气的热容量最小空气的热容量最小空气的热
12、容量最小，水的热容水的热容水的热容水的热容量最大量最大量最大量最大，固体成分介于两者之间固体成分介于两者之间固体成分介于两者之间固体成分介于两者之间。导热率（热导率）导热率（热导率）导热率（热导率）导热率（热导率）定义及单位：定义及单位：定义及单位：定义及单位：定义：定义：定义：定义：指物体在指物体在指物体在指物体在单位厚度间单位厚度间单位厚度间单位厚度间、保持单位温度差保持单位温度差保持单位温度差保持单位温度差时，其时，其时，其时，其 相对的两个面在相对的两个面在相对的两个面在相对的两个面在单位时间单位时间单位时间单位时间内通过内通过内通过内通过单位面积单位面积单位面积单位面积的的的的热热热
13、热 流量流量流量流量。单位单位单位单位：J/J/J/J/（mSmSmSmS）(或或或或/（mmmm）)热流量方程：热流量方程：热流量方程：热流量方程：导热率，导热率，导热率，导热率，Q Q Q Q：热容量；：热容量；：热容量；：热容量；T/ZT/ZT/ZT/Z：温度梯度，：温度梯度，：温度梯度，：温度梯度，负号负号负号负号表示表示表示表示热流方向由高温指向低温。热流方向由高温指向低温。热流方向由高温指向低温。热流方向由高温指向低温。方程的意义：方程的意义：方程的意义：方程的意义：当其他条件相同时，导热率大的物质，热流量大，当其他条件相同时，导热率大的物质，热流量大，当其他条件相同时，导热率大的
14、物质，热流量大，当其他条件相同时，导热率大的物质，热流量大，传热速度快；反之则小。传热速度快；反之则小。传热速度快；反之则小。传热速度快；反之则小。土壤成分土壤成分土壤成分土壤成分导热率（导热率（导热率（导热率（W/W/W/W/（）土壤矿物质土壤矿物质土壤矿物质土壤矿物质土壤有机质土壤有机质土壤有机质土壤有机质水水水水空气空气空气空气0.02930.02930.02930.02930.019970.019970.019970.019970.006280.006280.006280.006280.0002093 0.0002093 0.0002093 0.0002093 土壤中土壤中土壤中土壤中
15、固体成分的导热率最大固体成分的导热率最大固体成分的导热率最大固体成分的导热率最大，水居中水居中水居中水居中，空气最小空气最小空气最小空气最小。土壤导热率分析：土壤导热率分析：土壤导热率分析：土壤导热率分析：土壤导热率影响因子：土壤导热率影响因子：土壤导热率影响因子：土壤导热率影响因子：土壤含水量土壤含水量土壤含水量土壤含水量 土壤孔隙度土壤孔隙度土壤孔隙度土壤孔隙度 单位：单位：单位：单位：2 2 2 2/S(/S(/S(/S(或或或或2 2 2 2/S)/S)/S)/S)：导温率，：导温率，：导温率，：导温率，：导热率，：导热率，：导热率，：导热率，：容积热容量。：容积热容量。：容积热容量。
16、：容积热容量。定义：定义：定义：定义：单位容积单位容积单位容积单位容积的物质，通过的物质，通过的物质，通过的物质，通过热传导热传导热传导热传导，由，由，由，由垂直方向垂直方向垂直方向垂直方向获获获获 得或失去得或失去得或失去得或失去焦耳（焦耳（焦耳（焦耳（J J J J）的热量时，的热量时，的热量时，的热量时，温度升高或温度升高或温度升高或温度升高或降降降降 低的数值低的数值低的数值低的数值称为导温率。称为导温率。称为导温率。称为导温率。计算公式：计算公式：计算公式：计算公式：导温率（导温系数、导温率（导温系数、导温率（导温系数、导温率（导温系数、热扩热扩热扩热扩散率散率散率散率）定义及单位：
17、定义及单位：定义及单位：定义及单位：土壤导温率分析：土壤导温率分析：土壤导温率分析：土壤导温率分析：砂土的热特性与土壤湿度的关系砂土的热特性与土壤湿度的关系砂土的热特性与土壤湿度的关系砂土的热特性与土壤湿度的关系 土壤湿度较小的土壤湿度较小的土壤湿度较小的土壤湿度较小的 情况下，导温情况下，导温情况下，导温情况下，导温率率率率 随着土壤湿度随着土壤湿度随着土壤湿度随着土壤湿度的的的的 增大而增加；增大而增加；增大而增加；增大而增加；当土壤湿度增加当土壤湿度增加当土壤湿度增加当土壤湿度增加 到一定程度后，到一定程度后，到一定程度后，到一定程度后，土壤土壤土壤土壤导温率导温率导温率导温率却呈却呈却
18、呈却呈 现出减小的趋势。现出减小的趋势。现出减小的趋势。现出减小的趋势。土壤导温率对土壤温度分布的影响：土壤导温率对土壤温度分布的影响：土壤导温率对土壤温度分布的影响：土壤导温率对土壤温度分布的影响：直接决定着土壤温度的垂直分布及最高、最低温度直接决定着土壤温度的垂直分布及最高、最低温度直接决定着土壤温度的垂直分布及最高、最低温度直接决定着土壤温度的垂直分布及最高、最低温度出现的时间。出现的时间。出现的时间。出现的时间。三三三三 、地面和土壤温度的变化、地面和土壤温度的变化、地面和土壤温度的变化、地面和土壤温度的变化 表征温度变化的几个物理量表征温度变化的几个物理量表征温度变化的几个物理量表征
19、温度变化的几个物理量 较差：较差：较差：较差：指一定周期内，温度最高值与最低值之差。指一定周期内，温度最高值与最低值之差。指一定周期内，温度最高值与最低值之差。指一定周期内，温度最高值与最低值之差。日较差：日较差：日较差：日较差：一日内最高温度与最低温度之差。一日内最高温度与最低温度之差。一日内最高温度与最低温度之差。一日内最高温度与最低温度之差。年较差：年较差：年较差：年较差：一年中最热月平均温度与最冷月平均温度之差。一年中最热月平均温度与最冷月平均温度之差。一年中最热月平均温度与最冷月平均温度之差。一年中最热月平均温度与最冷月平均温度之差。绝对年较差：绝对年较差：绝对年较差：绝对年较差：年
20、极端最高气温与极端最低气温之差。年极端最高气温与极端最低气温之差。年极端最高气温与极端最低气温之差。年极端最高气温与极端最低气温之差。位相：位相：位相：位相：最高温度与最低温度出现的时间差。最高温度与最低温度出现的时间差。最高温度与最低温度出现的时间差。最高温度与最低温度出现的时间差。、地面温度和热量收支的关系（日变化和年变化）、地面温度和热量收支的关系（日变化和年变化）、地面温度和热量收支的关系（日变化和年变化）、地面温度和热量收支的关系（日变化和年变化）地面温度变化与地面热量收支示意图地面温度变化与地面热量收支示意图地面温度变化与地面热量收支示意图地面温度变化与地面热量收支示意图1 1 1
21、 1地面温度日变化曲线；地面温度日变化曲线；地面温度日变化曲线；地面温度日变化曲线；2 2 2 2地面热量支出日变化曲线；地面热量支出日变化曲线；地面热量支出日变化曲线；地面热量支出日变化曲线；3 3 3 3地面辐射收入日变化曲线。地面辐射收入日变化曲线。地面辐射收入日变化曲线。地面辐射收入日变化曲线。TmTmTmTm：地面最低温度；：地面最低温度；：地面最低温度；：地面最低温度；TMTMTMTM：地面最高温度：地面最高温度：地面最高温度：地面最高温度 一天中地面最高温度、地一天中地面最高温度、地一天中地面最高温度、地一天中地面最高温度、地 面最低温度出现在地面热面最低温度出现在地面热面最低温
22、度出现在地面热面最低温度出现在地面热 量收支相抵（平衡）的时量收支相抵（平衡）的时量收支相抵（平衡）的时量收支相抵（平衡）的时 刻。刻。刻。刻。一年中地面最热月温度，一年中地面最热月温度，一年中地面最热月温度，一年中地面最热月温度，一般出现在月或月，一般出现在月或月，一般出现在月或月，一般出现在月或月，地地地地面面面面最最最最冷冷冷冷月月月月温温温温度度度度一一一一般般般般出出出出现现现现 在月或月。在月或月。在月或月。在月或月。、土壤温度的变化、土壤温度的变化、土壤温度的变化、土壤温度的变化 时间变化时间变化时间变化时间变化 日变化日变化日变化日变化 日较差的影响因子：日较差的影响因子：日较
23、差的影响因子：日较差的影响因子：(1)(1)(1)(1)太阳高度太阳高度太阳高度太阳高度 (2)(2)(2)(2)土壤热特性土壤热特性土壤热特性土壤热特性 (3)(3)(3)(3)土壤颜色土壤颜色土壤颜色土壤颜色 (4)(4)(4)(4)地形地形地形地形 (5)(5)(5)(5)天气天气天气天气 日恒温层日恒温层日恒温层日恒温层（土温日不变层）土温日不变层）土温日不变层）土温日不变层）：土壤温度日较差为零时的深度。土壤温度日较差为零时的深度。土壤温度日较差为零时的深度。土壤温度日较差为零时的深度。日恒温层深度：日恒温层深度：日恒温层深度：日恒温层深度：一般深度约为一般深度约为一般深度约为一般深
24、度约为4040404080808080，平均为，平均为，平均为，平均为60606060。土壤温度的年变化土壤温度的年变化土壤温度的年变化土壤温度的年变化 年恒温层年恒温层年恒温层年恒温层（年温度不变层）年温度不变层）年温度不变层）年温度不变层）：土壤温度的年较差为零时的深度。土壤温度的年较差为零时的深度。土壤温度的年较差为零时的深度。土壤温度的年较差为零时的深度。日恒温层的影响因子：日恒温层的影响因子：日恒温层的影响因子：日恒温层的影响因子：纬度、季节、土壤热特性纬度、季节、土壤热特性纬度、季节、土壤热特性纬度、季节、土壤热特性 土壤温度位相：土壤温度位相：土壤温度位相：土壤温度位相：土壤温度
25、位相落后于地面温度，土层越深，位相落后越多。土壤温度位相落后于地面温度，土层越深，位相落后越多。土壤温度位相落后于地面温度，土层越深，位相落后越多。土壤温度位相落后于地面温度，土层越深，位相落后越多。年较差：年较差：年较差：年较差：纬度纬度纬度纬度 深度深度深度深度 极值：极值：极值：极值：出现时间，出现时间，出现时间，出现时间，位相位相位相位相。四、土壤温度的垂直分布四、土壤温度的垂直分布四、土壤温度的垂直分布四、土壤温度的垂直分布 日分布日分布日分布日分布 日射型日射型日射型日射型（受热型）受热型）受热型）受热型）：土壤温度垂直分布土壤温度垂直分布土壤温度垂直分布土壤温度垂直分布图中图中图
26、中图中1313时时时时 辐射型辐射型辐射型辐射型（放热型）放热型）放热型）放热型）：图中图中图中图中0101时时时时 上午转变型上午转变型上午转变型上午转变型（由辐射（由辐射（由辐射（由辐射型向日射型过渡型向日射型过渡型向日射型过渡型向日射型过渡）：图中图中图中图中0707时时时时 傍晚转变型傍晚转变型傍晚转变型傍晚转变型（由日射型向辐射型过渡（由日射型向辐射型过渡（由日射型向辐射型过渡（由日射型向辐射型过渡）：图中图中图中图中1919时时时时 年分布年分布年分布年分布 放热型、受热型和过渡型。放热型、受热型和过渡型。放热型、受热型和过渡型。放热型、受热型和过渡型。影响土温变化的因素影响土温变
27、化的因素影响土温变化的因素影响土温变化的因素 土壤本身的物理特性：土壤本身的物理特性：土壤本身的物理特性：土壤本身的物理特性：土壤湿度土壤湿度土壤湿度土壤湿度 土壤颜色土壤颜色土壤颜色土壤颜色 土壤机械组成及腐殖质土壤机械组成及腐殖质土壤机械组成及腐殖质土壤机械组成及腐殖质 外界条件：外界条件：外界条件：外界条件：地面覆盖物地面覆盖物地面覆盖物地面覆盖物 地形和天气条件地形和天气条件地形和天气条件地形和天气条件 五、土壤的冻结和解冻五、土壤的冻结和解冻五、土壤的冻结和解冻五、土壤的冻结和解冻 土壤冻结：土壤冻结：土壤冻结：土壤冻结：当土壤温度降低到当土壤温度降低到当土壤温度降低到当土壤温度降低
28、到0000以下时，土壤中方水分与潮湿土以下时，土壤中方水分与潮湿土以下时，土壤中方水分与潮湿土以下时，土壤中方水分与潮湿土粒发生凝固或结冰，使土壤变得非常坚硬，这就是粒发生凝固或结冰，使土壤变得非常坚硬，这就是粒发生凝固或结冰，使土壤变得非常坚硬，这就是粒发生凝固或结冰，使土壤变得非常坚硬，这就是土土土土壤冻结壤冻结壤冻结壤冻结。冻结的土壤称为。冻结的土壤称为。冻结的土壤称为。冻结的土壤称为冻土冻土冻土冻土。影响因素影响因素影响因素影响因素 天气天气天气天气 土壤结构土壤结构土壤结构土壤结构 土壤湿度土壤湿度土壤湿度土壤湿度 地势地势地势地势 地表积雪地表积雪地表积雪地表积雪 植被状态植被状态
29、植被状态植被状态 分布：自北向南逐渐减少分布：自北向南逐渐减少分布：自北向南逐渐减少分布：自北向南逐渐减少 土壤冻结的影响：土壤冻结的影响：土壤冻结的影响：土壤冻结的影响：土壤解冻后变疏松，利于空气流通和水分渗透土壤解冻后变疏松，利于空气流通和水分渗透土壤解冻后变疏松，利于空气流通和水分渗透土壤解冻后变疏松，利于空气流通和水分渗透 地下水位不深的地区使得下层水汽向上扩散，增加耕地下水位不深的地区使得下层水汽向上扩散，增加耕地下水位不深的地区使得下层水汽向上扩散，增加耕地下水位不深的地区使得下层水汽向上扩散，增加耕作层水分储量作层水分储量作层水分储量作层水分储量 增加乔木抗风性增加乔木抗风性增加
30、乔木抗风性增加乔木抗风性造成植物生理干旱造成植物生理干旱造成植物生理干旱造成植物生理干旱掀耸现象掀耸现象掀耸现象掀耸现象 相关措施相关措施相关措施相关措施播种前播种前播种前播种前 镇压土壤镇压土壤镇压土壤镇压土壤农产品窖藏考虑最大冻土深度农产品窖藏考虑最大冻土深度农产品窖藏考虑最大冻土深度农产品窖藏考虑最大冻土深度三、三、水体的温度水体的温度、水体热量传播的特点、水体热量传播的特点、水体热量传播的特点、水体热量传播的特点 水体中的辐射特点水体中的辐射特点水体中的辐射特点水体中的辐射特点 水体反射率小于陆地水体反射率小于陆地水体反射率小于陆地水体反射率小于陆地 水体吸收率达于陆地水体吸收率达于陆
31、地水体吸收率达于陆地水体吸收率达于陆地 水体易吸收长波，散射短波，水中悬浮物散射长波。水体易吸收长波，散射短波，水中悬浮物散射长波。水体易吸收长波，散射短波，水中悬浮物散射长波。水体易吸收长波，散射短波，水中悬浮物散射长波。水体中的热量平衡特性水体中的热量平衡特性水体中的热量平衡特性水体中的热量平衡特性 热量平衡公式热量平衡公式热量平衡公式热量平衡公式 R R R R0 0 0 0H H H HLELELELEQQQQAAAAR R R R0 0 0 0：水体净辐射量，水体净辐射量，水体净辐射量，水体净辐射量，H H H H：水面与大气热量交换的感热通量密水面与大气热量交换的感热通量密水面与大
32、气热量交换的感热通量密水面与大气热量交换的感热通量密度；度；度；度；LELELELE：水体的潜热通量密度；：水体的潜热通量密度；：水体的潜热通量密度；：水体的潜热通量密度；QQQQ：水体热储存变量；水体热储存变量；水体热储存变量；水体热储存变量；AAAA：因水体流动产生的水平方向的热输送通量密度。因水体流动产生的水平方向的热输送通量密度。因水体流动产生的水平方向的热输送通量密度。因水体流动产生的水平方向的热输送通量密度。特性特性特性特性 海洋热量平衡的主要输出项是水体蒸发潜热。海洋热量平衡的主要输出项是水体蒸发潜热。海洋热量平衡的主要输出项是水体蒸发潜热。海洋热量平衡的主要输出项是水体蒸发潜热
33、。海洋可以通过洋流来在水平方向传送热量。海洋可以通过洋流来在水平方向传送热量。海洋可以通过洋流来在水平方向传送热量。海洋可以通过洋流来在水平方向传送热量。水体温度的变化水体温度的变化水体温度的变化水体温度的变化 时间变化时间变化时间变化时间变化 日变化：日变化：日变化：日变化：水面最高温度出现在午后水面最高温度出现在午后水面最高温度出现在午后水面最高温度出现在午后1515151516h16h16h16h，最低温度，最低温度，最低温度，最低温度出现在日出后的出现在日出后的出现在日出后的出现在日出后的2 2 2 23h3h3h3h内。内。内。内。年变化：年变化：年变化：年变化：水面最高温度一般出现
34、在水面最高温度一般出现在水面最高温度一般出现在水面最高温度一般出现在8 8 8 8月，最低温度则出月，最低温度则出月，最低温度则出月，最低温度则出现在现在现在现在2 2 2 23 3 3 3月。月。月。月。日、年较差：日、年较差：日、年较差：日、年较差：均小于陆地均小于陆地均小于陆地均小于陆地 位相：位相：位相：位相：最高温度和最低温度出现的时间，大约每深最高温度和最低温度出现的时间，大约每深最高温度和最低温度出现的时间，大约每深最高温度和最低温度出现的时间，大约每深入入入入60606060落后一个月。落后一个月。落后一个月。落后一个月。垂直变化垂直变化垂直变化垂直变化 琵琶湖水温的垂直分琵琶
35、湖水温的垂直分琵琶湖水温的垂直分琵琶湖水温的垂直分布布布布 夏季：夏季：夏季：夏季：水表层趋于等温分水表层趋于等温分水表层趋于等温分水表层趋于等温分布。在等温层以下有一个跃布。在等温层以下有一个跃布。在等温层以下有一个跃布。在等温层以下有一个跃变层。跃变层以下是等温层。变层。跃变层以下是等温层。变层。跃变层以下是等温层。变层。跃变层以下是等温层。冬季：冬季：冬季：冬季：水温的垂直分布水温的垂直分布水温的垂直分布水温的垂直分布几乎呈等温状态。当水面几乎呈等温状态。当水面几乎呈等温状态。当水面几乎呈等温状态。当水面温度降到温度降到温度降到温度降到4444以下时，表层以下时，表层以下时，表层以下时，
36、表层冷水不再下沉，使水面以冷水不再下沉，使水面以冷水不再下沉，使水面以冷水不再下沉，使水面以下的水温在下的水温在下的水温在下的水温在4444左右。左右。左右。左右。第二节第二节 空气温度空气温度一、大气中的热量交换方式一、大气中的热量交换方式一、大气中的热量交换方式一、大气中的热量交换方式 空气与下垫面空气与下垫面空气与下垫面空气与下垫面辐射、分子传导、潜热交换。辐射、分子传导、潜热交换。辐射、分子传导、潜热交换。辐射、分子传导、潜热交换。大气中大气中大气中大气中 平流：主宰季节更替和天气冷暖变化。平流：主宰季节更替和天气冷暖变化。平流：主宰季节更替和天气冷暖变化。平流：主宰季节更替和天气冷暖
37、变化。对流：是对流性降水的主要原因。对流：是对流性降水的主要原因。对流：是对流性降水的主要原因。对流：是对流性降水的主要原因。乱流：对一些低云和雾的生消起重要的作用。乱流：对一些低云和雾的生消起重要的作用。乱流：对一些低云和雾的生消起重要的作用。乱流：对一些低云和雾的生消起重要的作用。潜热交换：对气温的升降、大气中水分的三态相变起潜热交换：对气温的升降、大气中水分的三态相变起潜热交换：对气温的升降、大气中水分的三态相变起潜热交换：对气温的升降、大气中水分的三态相变起 着不可替代的作用。着不可替代的作用。着不可替代的作用。着不可替代的作用。绝热与非绝热变化绝热与非绝热变化绝热与非绝热变化绝热与非
38、绝热变化绝热变化：空气内能变化过程中，绝热变化：空气内能变化过程中，绝热变化：空气内能变化过程中，绝热变化：空气内能变化过程中，未与未与未与未与外界进行热量交换。外界进行热量交换。外界进行热量交换。外界进行热量交换。非绝热变化：空气内能变化过程中，非绝热变化：空气内能变化过程中，非绝热变化：空气内能变化过程中，非绝热变化：空气内能变化过程中，与与与与外界进行热量交换。外界进行热量交换。外界进行热量交换。外界进行热量交换。近地层气温的日变化近地层气温的日变化近地层气温的日变化近地层气温的日变化 极值温度出现的时间极值温度出现的时间极值温度出现的时间极值温度出现的时间 影响气温日较差的因子影响气温
39、日较差的因子影响气温日较差的因子影响气温日较差的因子 纬度：随纬度增加而减小。纬度：随纬度增加而减小。纬度：随纬度增加而减小。纬度：随纬度增加而减小。季节：夏季季节：夏季季节：夏季季节：夏季冬季，一年中春季气温日较差最大。冬季，一年中春季气温日较差最大。冬季，一年中春季气温日较差最大。冬季，一年中春季气温日较差最大。季节季节季节季节最高气温最高气温最高气温最高气温最低气温最低气温最低气温最低气温夏季夏季夏季夏季1414141415h15h15h15h0505050506h06h06h06h冬季冬季冬季冬季1313131314h14h14h14h0404040405h05h05h05h二、空气温
40、度的时间变化二、空气温度的时间变化二、空气温度的时间变化二、空气温度的时间变化 天气状况：天气状况：天气状况：天气状况：下垫面性质：下垫面性质：下垫面性质：下垫面性质：陆地海洋陆地海洋陆地海洋陆地海洋覆盖地裸地覆盖地裸地覆盖地裸地覆盖地裸地沙土、深色土、干松土粘土、浅色土、潮湿土沙土、深色土、干松土粘土、浅色土、潮湿土沙土、深色土、干松土粘土、浅色土、潮湿土沙土、深色土、干松土粘土、浅色土、潮湿土晴天阴天晴天阴天晴天阴天晴天阴天 近地层气温的年变化近地层气温的年变化近地层气温的年变化近地层气温的年变化 最冷、最热月出现的时间最冷、最热月出现的时间最冷、最热月出现的时间最冷、最热月出现的时间 最
41、热月最热月最热月最热月最冷月最冷月最冷月最冷月大陆性气候区大陆性气候区大陆性气候区大陆性气候区季风气候区季风气候区季风气候区季风气候区7 7月月月月1 1月月月月海洋性气候区海洋性气候区海洋性气候区海洋性气候区8 8月月月月2 2月月月月 地形：凹地地形：凹地地形：凹地地形：凹地平地平地平地平地 凸地凸地凸地凸地 气温年较差的影响因子气温年较差的影响因子气温年较差的影响因子气温年较差的影响因子 纬度：随纬度增加而增大。纬度：随纬度增加而增大。纬度：随纬度增加而增大。纬度：随纬度增加而增大。距海远近：远海区近海区距海远近：远海区近海区距海远近：远海区近海区距海远近：远海区近海区 地形及天气状况：
42、同与地形及天气状况：同与地形及天气状况：同与地形及天气状况：同与 日较差日较差日较差日较差 近地层气温的非周期变化近地层气温的非周期变化近地层气温的非周期变化近地层气温的非周期变化三、气温的空间变化三、气温的空间变化三、气温的空间变化三、气温的空间变化 近地层气温的水平分布近地层气温的水平分布近地层气温的水平分布近地层气温的水平分布 等温线大部分（尤其是南半球）趋向于接近东西向排列，等温线大部分（尤其是南半球）趋向于接近东西向排列，等温线大部分（尤其是南半球）趋向于接近东西向排列，等温线大部分（尤其是南半球）趋向于接近东西向排列，气温从赤道向两极逐渐降低。气温从赤道向两极逐渐降低。气温从赤道向
43、两极逐渐降低。气温从赤道向两极逐渐降低。冬季北半球的等温线在大陆上大致凸向赤道，在海洋上大冬季北半球的等温线在大陆上大致凸向赤道，在海洋上大冬季北半球的等温线在大陆上大致凸向赤道，在海洋上大冬季北半球的等温线在大陆上大致凸向赤道，在海洋上大 致凸向极地，而夏季则相反。致凸向极地，而夏季则相反。致凸向极地，而夏季则相反。致凸向极地，而夏季则相反。最高温度不位于赤道，冬季在最高温度不位于赤道，冬季在最高温度不位于赤道，冬季在最高温度不位于赤道，冬季在5 510N10N，夏季在夏季在夏季在夏季在20 N 20 N。赤道附近的气温年变化很小，随着纬度的增加，年变化幅赤道附近的气温年变化很小，随着纬度的
44、增加，年变化幅赤道附近的气温年变化很小，随着纬度的增加，年变化幅赤道附近的气温年变化很小，随着纬度的增加，年变化幅 度也增加。度也增加。度也增加。度也增加。世界冷极在南极，为世界冷极在南极，为世界冷极在南极，为世界冷极在南极，为90 90 （乔治峰），热极在索马里（乔治峰），热极在索马里（乔治峰），热极在索马里（乔治峰），热极在索马里 境内，为境内，为境内，为境内，为63 63。近地层气温的垂直分布近地层气温的垂直分布近地层气温的垂直分布近地层气温的垂直分布近地气层温度的垂直分布近地气层温度的垂直分布近地气层温度的垂直分布近地气层温度的垂直分布 日射型：日射型：日射型：日射型：图中图中图中图中
45、1212时时时时 辐射型：辐射型：辐射型：辐射型：图中图中图中图中0 0时时时时 上午转变型：上午转变型：上午转变型：上午转变型：图中图中图中图中0606时时时时 傍晚转变型：傍晚转变型：傍晚转变型：傍晚转变型：图中图中图中图中1818时时时时 对流层气温的垂直变化对流层气温的垂直变化对流层气温的垂直变化对流层气温的垂直变化 气温直减率气温直减率气温直减率气温直减率 定义：定义：定义：定义：气温随高度变化的程度。气温随高度变化的程度。气温随高度变化的程度。气温随高度变化的程度。表达式：表达式：表达式：表达式：ZZZZ：两高度高度差，：两高度高度差，：两高度高度差，：两高度高度差，TTTT两高度
46、相应的气温差；两高度相应的气温差；两高度相应的气温差；两高度相应的气温差；负号表示气温垂直分布的方向。负号表示气温垂直分布的方向。负号表示气温垂直分布的方向。负号表示气温垂直分布的方向。0 0 0 0，气温随高度的增加而降低；，气温随高度的增加而降低；，气温随高度的增加而降低；，气温随高度的增加而降低；0 0 0 0，气温随高度的增高而升高。，气温随高度的增高而升高。，气温随高度的增高而升高。，气温随高度的增高而升高。的绝对值越大，气温随高度变化差异越大。的绝对值越大，气温随高度变化差异越大。的绝对值越大，气温随高度变化差异越大。的绝对值越大，气温随高度变化差异越大。各个层次上的气温直减率各个
47、层次上的气温直减率各个层次上的气温直减率各个层次上的气温直减率 整个对流层平均气温直减率：整个对流层平均气温直减率：整个对流层平均气温直减率：整个对流层平均气温直减率：0.65/hm0.65/hm 对流层上层：对流层上层：对流层上层：对流层上层：0.30.4/0.30.4/hmhm 对流层中层：对流层中层：对流层中层：对流层中层：0.50.6 0.50.6/hmhm 对流层下层：对流层下层：对流层下层：对流层下层：0.650.75/0.650.75/hmhm 空气干绝热变化空气干绝热变化空气干绝热变化空气干绝热变化四、空气绝热变化四、空气绝热变化四、空气绝热变化四、空气绝热变化 干绝热过程的几
48、个概念干绝热过程的几个概念干绝热过程的几个概念干绝热过程的几个概念 干绝热过程干绝热过程干绝热过程干绝热过程 空气是干空气或未饱和的湿空气（空气是干空气或未饱和的湿空气（空气是干空气或未饱和的湿空气（空气是干空气或未饱和的湿空气（没有水汽凝结没有水汽凝结没有水汽凝结没有水汽凝结），），），），与外界之间无热量交换时（与外界之间无热量交换时（与外界之间无热量交换时（与外界之间无热量交换时（dQ=0dQ=0dQ=0dQ=0）的状态变化过程。）的状态变化过程。）的状态变化过程。）的状态变化过程。绝热增温绝热增温绝热增温绝热增温 当当当当空气块空气块空气块空气块下降过程中，因外界气压增大，外界对下降过
49、程中，因外界气压增大，外界对下降过程中，因外界气压增大，外界对下降过程中，因外界气压增大，外界对气块作功，在绝热的条件下，所作的功只能用于增加气块作功，在绝热的条件下，所作的功只能用于增加气块作功，在绝热的条件下，所作的功只能用于增加气块作功，在绝热的条件下，所作的功只能用于增加气块的内能，因而气块温度升高。这种因气块下沉而气块的内能，因而气块温度升高。这种因气块下沉而气块的内能，因而气块温度升高。这种因气块下沉而气块的内能，因而气块温度升高。这种因气块下沉而使温度上升的现象，称为使温度上升的现象，称为使温度上升的现象，称为使温度上升的现象，称为绝热增温绝热增温绝热增温绝热增温。绝热冷却绝热冷
50、却绝热冷却绝热冷却 当当当当空气块空气块空气块空气块上升过程中，因外界气压减小，气块体上升过程中，因外界气压减小，气块体上升过程中，因外界气压减小，气块体上升过程中，因外界气压减小，气块体积膨胀，对外作功，在绝热的条件下，作功所需的能积膨胀，对外作功，在绝热的条件下，作功所需的能积膨胀，对外作功，在绝热的条件下，作功所需的能积膨胀，对外作功，在绝热的条件下，作功所需的能量，只能由其本身内能来负担，因而气块温度下降。量，只能由其本身内能来负担，因而气块温度下降。量，只能由其本身内能来负担，因而气块温度下降。量，只能由其本身内能来负担，因而气块温度下降。这种因气块绝热上升而使温度下降的现象，称为这