小气候

更新时间:2024-06-13 13:59

小气候是指由于下垫面结构和性质不同,造成热量和水分收支差异,从而在小范围内形成一种与大气候不同特点的气候,统称小气候。

自然环境

小气候,一般指近地面几米气层内、土壤表层和植被层内的气候。泛指由于下垫面性质以及人类和生物活动而形成的较小范围内的特殊气候。小气候的划分目前尚无统一的意见。

小气候对人类和自然界的影响很大。因为人类绝大多数活动都在近地面层内进行,与人类生活有密切关系的动物和植物也生长在这一层,而这里的气候又最容易按照人类需要的方向变更。例如,绿化、灌溉、改变土壤性状、改造小地形、营造防护林和设置风障等都可以改变地表附近的水热状况,从而改变当地的小气候,使其符合人类的需要。

小气候因其特殊性,在观测时不能沿用一般气象台站的常规仪器和观测方法,必加利用专门的仪器和方法进行研究,为了不破坏产生小气候的环境条件并能反映小气候的微细结构,所用仪器要求感应部件小、灵敏度高、能隔测和自记等。

植物小气候

中文名称:植物小气候

英文名称:phytoclimate

定 义:植物生长环境中的自然气候或人造气候。

农业小气候

农田、森林、果园、草场以及各种农业设施中的贴地气层和土壤气候的统称。

概述

农业小气候指的是以农作物为下垫面所形成的小气候,即指农业生活环境(如农田、果园、温室、畜舍等)和农业生产活动环境内(如晒场、喷药、农产品储运环境等)的气候。这些小气候与农业生产和农业生物有着密切的关系,主要表现为它们之间物质和能量的交换。农业小气候的范围,垂直方向大约为几米,一般不超过10米,水平方向上没有明确规定,从几米到数百米以上。

主要特点

农业小气候与大气候相比具有如下共同特点:

(1)不均匀性:系统占空间尺度小,系统内外物质和能量交换传输速度相差几百甚至上千倍。农业小气候气象要素分布不均,水平和垂直方向均存在较大梯度;

(2)复杂性:大气候和天气背景的影响、系统内生物群落的生长发育和生理活动规律、土壤或水的物理化学特点、人工影响和围护结构特性,这些因素综合影响形成农业小气候的复杂性;

(3)稳定性:在各成分和所处大气候与天气背景、外界环境不变的情况下,农业小气候内部的小气候特征比较稳定;

(4)易调控性:在人为背景相同的情况下,为适应不同生物需要和达到不同的生产管理目标,可人为创造不同的农业小气候环境;

(5)生物群落主导性:生物群落在农业小气候系统中起主导作用,只有了解生物群落对农业小气候的要求及其反馈作用,才能确定调整农业小气候的方向和方法,使之适合生物需求,提高最终效益。

分类

农业小气候按系统进行分类可分为:农田小气候、园田小气候、保护地小气候、温室小气候、畜舍小气候、农业地形小气候和农业水域小气候。

(1)农田小气候:包括没有作物覆盖的闲置地和有作物的农田。通常又按作物种类划分为麦田小气候、稻田小气候和玉米小气候等;

(2)园田小气候:主要指菜园和果园,也包括花卉栽培地。此外,野生果林木多在山坡地带无规则生长,不属于园田小气候;

(3)保护地小气候:主要指农田或园田上,采用了一定的有益于改善小气候条件的简单保护措施。如地膜覆盖小气候、阳畦小气候、凉棚小气候、防风障小气候、防护林小气候等;

(4)温室小气候:主要是指冷季使用的植物种植室。包括大棚塑料温室、各种类型(单斜面、双屋面、连栋式等)的玻璃温室。此外,还有加温温室与不加温温室之分;

(5)畜舍小气候:这里的畜舍包括了禽舍;

(6)农业地形小气候:包括尺度较小的,有一定种植意义的(单纯的)山坡地、谷地、山前平地等农业场所;

(7)农业水域小气候:包括具有一定养殖意义的湖、池塘、水库、水池等水体以及邻近水体的岸边场所。

观测要素和观测特点

观测要素

(1)表征辐射的各种特征量:辐照度、辐照时间、总辐射量、光和有效辐射和光照度、光照时间以及辐射的光谱特征。

(2)表征热的各种特征量:介质(空气、土壤、水等)温度、表面温度和环境平均辐射温度等。

(3)表征气体成分(主要是二氧化碳、氧气等)的各种特征量:密度(质量浓度)、质量份额、摩尔浓度、摩尔份额和容积份额等。

(4)表征水汽的各种特征量:水气压、绝对湿度、相对湿度、露点和饱和差等。

(5)表征空气运动的各种特征量:风速(水平流速)、垂直速度、风向(水平方向)、流线等。

观测特点

(1)农业小气候的气象要素在空间上分布差异大,即水平方向和垂直方向上有较大的梯度。因此在观测时需要周密的选择观测点的位置与观测的高度。为了避免仪器和人员对观测的影响,常使用遥测和隔测的方法。

(2)农业小气候气象要素的日变化和年变化特点除了受环境气象要素日、年变化规律影响外,还受小气候系统中农业生物生命活动和群落变化的影响,有时还受到其周围设施、管理制度等因素的影响,观测时为得到完整的时间变化规律,须考虑连续定时观测。

(3)农业小气候系统中各组成成分和系统所处的天气气候背景确定后,则该系统特有的农业小气候特征将比较稳定。因此,除非特殊需要,通常不必对农业小气候系统进行长期持续的观测,一般只在典型季节、典型天气或农业生物、农业生产的关键时期进行观测。农业小气候观测大多是多要素、多点的连续观测。

影响因素

影响小气候的因素有很多,地球上的中小地形、湖泊和人类活动的城市、耕地等,都时时刻刻地影响这小气候。因此在不同的下垫面上会形成各种不同的小气候,城市里有城市小气候,农田中有农田小气候,森林中有森林小气候等。而下垫面造成的小气候差异,主要是通过小的地形起伏、坡向和坡度的不同来影响温度分布、辐射状况、湿润状况和局部风的变化。

在地形起伏中,湿度、湿度的分布和变化有较大的差异。以山顶和山谷的气温日变化为例、山顶的气温日差较小,山谷的气温日差较大,有显著的差异,谷底由于夜晚冷空气逆温层,湿度的变化与上述相似,也是高坡地的日振幅小,而低洼地绝对湿度日振幅大。

另外,温度的分布因不同坡地的坡向、坡度所受太阳辐射热量的不同而不同。白天南坡增温幅度较其他各坡要大。东坡接收辐射早。最高温度出现早(午前)。西坡接受辐射最迟,最高温度出现时刻也迟(午后)。其中,北坡接受太阳辐射最少,气温的变化很小。坡向不同,其空气湿度也不同,在湿润地区,南坡蒸发强,空气的绝对湿度最大而在干旱地区,则北坡的绝对湿度大。

此外,小气候在山谷风等局地环流的影响下,其风向有很大的变化。特别在天气较稳定的晴朗日子里,局地环流较明显,不同部位的风向差异就有明显的变化。小气候中的温度,湿度、光照、通风等条件,直接影响着作物的生长、人类的工作环境、家庭的生活情趣等。

特点

与大范围气候相比较,小气候有五大特点:

1、范围小,主要在2米以下,水平方向可以从几毫米到几十公里,因此,常规气象站网的观测不能反映小气候差异。对小气候研究必须专门设置测点密度大,观测次数多,仪器精度高的小气候考察。

2、差别大,无论铅直方向或水平方向气象要素的差异都很大,例如:在靠近地面的贴地层内,温度在铅直方向递减率往往比上层大2~3个量级。

3、变化快,在小气候范围内,温度、湿度或风速随时间的变化都比大气候快,具有脉动性。例如:M. N. 戈尔兹曼曾在5厘米高度上,25分钟内测得温度最大变幅为7.1℃。

4、越接近下垫面,温度、湿度、风速的日变化越大,例如:夏日地表温度日变化可达40℃,而2米高处只有10℃。

5、小气候规律较稳定。只要形成小气候的下垫面物理性质不变,它的小气候差异也就不变。因此,可从短期考察了解某种小气候特点。

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