土壤热通量

摘要： 对2019年3月—2020年2月福建省闽江河口鳝鱼滩湿地地表土壤热通量变化特征进行研究,分析主要环境因子对土壤热通量及其变化特征的影响。结果表明:闽江河口鳝鱼滩湿地地表土壤热通量年均日变化及季节日变化呈“S”型。受潮汐水淹环境影响,闽江河口湿地土壤热通量年均日变化曲线较旱地平缓,并且夜间比白天更为缓和,年均日变化最大差值为24.39 W·m^(-2),日变化特征中,土壤热通量对净辐射的反馈存在延时。因季风和沿海气流活动,春夏季节日均振幅比秋冬季节更加剧烈,全年热通量日振幅最大差值111.08 W·m^(-2)。全年该区土壤主要表现为热源,各个季节热通量均表现为白天热汇,夜间热源,正午出现最大值。夏季热通量峰值最大,正值时间最长,冬季相反。太阳总辐射、净辐射、6 m气温及相对湿度是影响土壤热通量变化的主要因素,其中净辐射对全年日均土壤热通量影响最为强烈,且春夏季节贡献率更高。

摘要： 利用藏东南峡谷地区排龙站、丹卡站、卡布站、墨脱站四个站点2018年11月至2019年10月的涡动协方差仪观测资料,分析藏东南峡谷地区不同位置入口、中段和末端地表通量变化的特征及其与局地降水的关系。研究表明:地表通量月平均日变化特征为夜间潜热通量大于感热通量,日间呈单峰变化特征。排龙站和丹卡站感热11月至次年4月较强,5月至次年10月较弱,卡布站感热月平均日变化呈波动状,墨脱站感热与潜热月变化特征相同,各站潜热呈先增加后减小趋势。土壤热通量季节变化特征明显,春夏季土壤热通量为正,秋冬季为负,且排龙站土壤热通量季节日变化变化最强,卡布站变化最弱。净辐射季节日变化强度夏季>春季>秋季>冬季,向下和向上长波辐射卡布站最大,丹卡站最小,向下和向上长波辐射夏季最大,长波辐射日峰值出现时间较短波辐射晚。丹卡站,排龙站,墨脱站,卡布站各站的能量闭合率分别为70.86%,68.91%,69.29%,67.23%,且夏季闭合程度高,冬季闭合程度低。各站降水增多时,潜热和土壤热通量增大,感热减小。感热和土壤热通量变化对降水变化的响应较同步,潜热变化对降水的变化有明显的滞后性。

摘要： 为深入了解洱海湖滨地区的陆面过程和能量交换特征,基于大理国家气候观象台2007—2020年近地层通量观测系统资料,详细分析了土壤热通量的日、季节和年际变化及其与净辐射通量、感热和潜热通量的相关性。结果表明:洱海湖滨农田下垫面4 cm、10 cm、20 cm深处的土壤热通量日变化均呈现“S”形,随着土壤深度的增加,土壤热通量日较差逐渐减小,日变化峰值的时间有一定延迟,延迟速率随季节发生变化。不同深处的土壤热通量年内变化呈现倒“U”形,4 cm深处土壤热通量5月达到最大值,而10 cm、20 cm深处均在6月出现最大值。由浅至深各层土壤热通量多年平均值分别为-0.7 W·m^(-2)、-0.9 W·m^(-2)、-0.6 W·m^(-2)。不同时间尺度的土壤热通量与净辐射通量和潜热通量均有较高的相关性,而与感热通量的相关性较低,这表明土壤热通量的大小主要受净辐射通量的影响,而土壤热通量对潜热通量的影响较为明显。

摘要： 近年来,中国东北部地区铁路沿线路基多年冻土环境退化严重,为了解决铁路路基沉降问题,通过采用环境调查、地质勘察、地温观测及土试样分析等方法,对铁路沿线多年冻土环境进行研究.结果表明:退化呈区域相关、浅表融蚀、相变混合三个基本型,退化规律遵循地表辐射―能量平衡方程,其决定因子土壤热通量既遵循地表地带性分布规律,又受到局地突变特征的影响,气候变暖、人为因素、地表水入渗、地下水径流使沿线冻土景观、时空分布现状、工程地质条件、地温曲线型态等呈退化模式.

摘要： 为了能更好地掌握地表能量收支状况,基于江苏省农业科学院溧水试验基地稻田2018年3月—2019年2月的土壤热通量(G)、土壤温度(T)、土壤含水量(VWC)以及净辐射(RN)观测数据进行不同时间尺度下G特征分析以及G与各因子间的相关性分析,探究了G在不同时间尺度和不同天气条件下的变化特征及其影响因素。结果表明:稻田G在半小时尺度上日变化呈“S”型。不同天气条件下,5 cm与10 cm深度G日变化程度和日总量均为晴天>阴天>雨天。不同水稻种植季节5 cm与10 cm深度G日总量均为稻季前>稻季>稻季后。该研究区全年G总量为负值。在半小时、日以及月尺度上,RN与G达到极显著相关;VWC在半小时和日尺度上与G达到显著相关,但不同季节VWC对G的影响并不一致,在水稻生长季,VWC与G呈正相关,在生长季之前及之后呈负相关;类似地,T在日尺度和半小时尺度上与G达到极显著相关,且5 cm处T与G的关系最为密切。稻田生态系统中,G存在明显日变化与季节变化,并且不同时间尺度G受不同因子的影响也不同。

摘要： 基于贡嘎山垂直植被带谱3种典型森林(阔叶林、针阔混交林、针叶林)土壤热通量的连续观测,分析了土壤热通量的时空变异规律及其影响因子.结果表明:月尺度上,阔叶林土壤热通量在3—8月、针阔混交林、针叶林在4—8月以向下传输为主,其他月份为向上传输为主;阔叶林、针阔混交林和针叶林年总土壤热通量分别为-1.88、-13.78和-9.61 MJ·m-2,占年净辐射的百分比分别为0.07％、0.47％、0.35％,说明年尺度土壤热通量并未达到平衡.土壤热通量对净辐射存在迟滞效应,阔叶林和针阔混交林反馈要迟滞3 h,针叶林为6 h.3种森林类型土壤热通量占净辐射比例随叶面积指数增大而减小.净辐射、2 m气温、5 cm土壤温度、10 cm土壤温度和叶面积指数共同影响着土壤热通量的季节变化.在阔叶林和针阔混交林中,净辐射相对贡献率最高(34.54％,30.12％);在针叶林中,叶面积指数贡献率最高(27.47％).阔叶林、针阔混交林和针叶林土壤热通量没有表现出明显的海拔梯度规律,但阔叶林土壤热通量与针阔混交林和针叶林差异显著.土壤热通量表现出明显的差异性,主要是受到植被和气候因子共同影响.

摘要： 文章利用“全球能量与水循环亚洲季风之青藏高原试验”(GAME/Tibet)1998年加强观测试验期(IOP)的数据,计算藏北高原地表热通量,即感热通量H和潜热通量λE、土壤热通量G0,以及分析地表热通量的日变化和季节变化变化情况特征,研究藏北高原的地表辐射收支的日变化和季节变化及其特征。结果表明:藏北高原地表热通量都具有较明显的日变化和季节变化,并且在不同时期它们的日变化大致都呈现正态分布,感热通量在季风前达到最大值,潜热通量在季风中达到最大值,土壤热通量在季风前达到最大值。

摘要： 【目的】明确黄土区旱作苹果园种植系统的热量特征及其在不同生育期的变化规律,对于提高果园精准管理水平有重要指导意义。【方法】对该区果园冠层外太阳总辐射(Rs)、净辐射(Rn)、大气温度(Tair)、冠下近地表层空气温度(Tground)、表层土壤温度(Tsoil)和土壤热通量(G)等要素开展完整生长季内的定位观测与比较分析。【结果】从花期、幼果期、果实膨大期到果实成熟期,Tair、Tground、Tsoil、Rs和Rn均呈现先增大后减小的季节变化规律,G则表现为整体递减的季节变化趋势。从花期到果实膨大期(4-8月),Tground高于Tair和Tsoil,G为正值,土壤以吸收热量为主要特征;在果实成熟期(9-10月),Tsoil高于Tground和Tair,G为负值,土壤以释放热量为主要特征。温度类变量(Tair和Tground)比辐射类变量(Rs和Rn)与土壤热通量间的相关性更紧密。花期(4月份)既有近地面气温高于30°C的高温日(时长77 h),又有低于0°C的低温日(时长18 h)出现,分别增加了灼害和冻害落花落果的风险。【结论】果园种植系统显著改变了地-气间热量循环与分配的过程。近地表大气温度显著高于冠层外大气温度,应根据果树不同生育期特点有针对性地采取烟熏、风机、喷雾、灌溉等温度调控措施,重点预防花期的低温冻害和果实膨大期的高温日灼伤害。

摘要： 土壤热通量的测量是地表热量平衡中重要的一部分,测量土壤热通量有很多种方法,其中用热通量板的测量方法简单易行但准确度无法确定.因此而涌现了不同型号不同材料的热通量板以求更准确地测量土壤热通量.然而由于在土壤中放入与土壤性质不同的材料时,土壤中温度场和热流分布将产生变化,继而使热通量的测量产生偏差,针对这个问题,John Philip在1961年提出了稳态条件下修正参数的概念和计算方法,本研究以计算机模拟为研究方法,探究用热通量板测量土壤热通量时,测量准确度与热通量板的埋藏深度、土壤热特性以及土壤含水量的关系,以及Philip(1961)修正参数的应用性.研究发现,土壤热通量板的测量误差随深度的增加而增大,并且与热通量板和土壤的热导率有关;Philip(1961)修正参数在干燥土壤中应用性差,而具有一定含水量的土壤中应用性较好.

摘要： 土壤热通量在地表能量交换中扮演重要角色.相对水资源缺乏的干旱半干旱区而言,土壤热通量显得更加重要.本文利用张掖国家气候观象台的土壤热通量观测资料.分析了不同天气状况下,张掖戈壁土壤热通量的日变化特征及其与辐射通量的关系.结果表明晴天大气向土壤传递热量,短波辐射和土壤热通量的变化都很规律,阴天和雨天的变化较不规则.土壤热通量最大值出现在13:30左右,大约150Wm-2左右,这个时间随着季节的变化会有所延迟或提前.而在夜晚土壤热通量的最大值约为70Wm-2左右.这说明白天和夜晚土壤热流的交换非常剧烈.晴天、阴天、雨天土壤热通量的日积分值分别为0.04MJm-2d-1、-0.02MJm-2d-1、-0.38MJm-2d-1.;阴天和雨天则是土壤向大气释放热量.另外还分析了土壤热通量季节变化特征.在秋冬季节,土壤热通量基本处于负值而春夏则刚好相反.土壤热通量春季和夏季明显高于秋季和冬季,春季和夏季土热从大气吸收的热量高于土壤向大气释放的热量.而秋季开始,土壤热通量转为负值,在冬季全天热通量的平均值几乎都为负值.说明冬季土壤从大气获得的热量很少,基本上向大气释放热量.同时,冬季,土壤热通量的波动远比其他三个季节小,这可能与冬季大气环流较为稳定有关.春、夏、秋、冬四季的土壤热通量的平均日积分值分别为:8.3MJm-2d-1、5.2MJm-2d-1,-1.7MJm-2d-1、-7.9MJm-2d-1.另外,通过估算,全年土壤热通量的输入量大于输出量,这与敦煌2.5cm处的土壤热通量结果类似.土壤吸收太阳辐射导致土壤热通量增加,当净辐射为负时,土壤又会放出热量,这一过程在一段时期内应该是平衡的.但是目前从一年土壤热通量收支来看,这一过程并不平衡.这可能是全球变暖在这一地区的一个体现.

摘要： 利用藏东南色齐拉山高寒区林线地带连续一年的气象观测资料(2005年9月至2006年8月)，分析了高山林线冷杉原始林土壤热通量的日、月变化以及与净辐射的关系，研究高寒区原始林土壤-大气热量交换特征。结果表明：随着土壤深度的增加，土壤热通量日变化振幅减小，至60cm处没有明显的日变化，除春季没有明显的日变化特征外，其余季节表层土壤(5cm)热通量日变化呈明显“S”型曲线。不同深度的土壤热通量存在明显的月变化，不同层次土壤总的热通量均为正值，表明高山林线地带土壤总体上为热汇。土壤热通量的变化与净辐射直接相关，但二者的同步性较差，土壤热通量对净辐射的反馈延时约6h，明显高于农田、草地及温带、亚热带森林，因此在利用净辐射估算土壤热通量时，要充分考虑植被类型及环境的影响。

摘要： 利用敦煌戈壁夏（2006年7月）、冬（2007年1月1-10日）季观测得到的微气象资料，比较了夏、冬季敦煌戈壁的地表辐射平衡、能量平衡特征。分析了地表反照率（Albedo）与土壤特性的关系，发现Albedo和表层土壤温度日变化呈反相关；冬季Albedo和土壤湿度的线性相关差，夏季Albedo和土壤湿度的线性相关性好；Albedo和土壤热通量呈反相关，并且冬季二者的拟和性好于夏季。分析了降水前后各能量通量的变化，发现阵雨时感热H是变小的，降雨过后H和净辐射Rn有明显的增大，土壤热通量Gn在降雨过后也有增大，潜热LE变化微弱，对阵性降水强迫后的非平衡态的张弛时间大约为3d。

摘要： 干旱荒漠绿洲区葡萄园蒸散规律是提高水分利用效率和加强灌溉水科学管理的重要基础.本文以甘肃河西走廊石羊河流域为例,应用波文比-能量平衡法对西北干旱荒漠绿洲区葡萄园水热通量变化规律进行了研究.结果表明,当下垫面情况均一,且面积较大时,只要将精度较高的波文比系统安装在与研究区地表相适应的平衡层内,波文比.能量平衡法就可以很好地适用于干旱荒漠绿洲区葡萄园水热通量的估算.葡萄园水热平衡各分量的日变化呈典型的单峰曲线,潜热、感热和土壤热通量都随净辐射的增减而增减,但峰值出现的时间和大小各异.潜热通量在整个生育期呈现先增大后减小的趋势,而感热通量则逐渐减小.潜热通量占净辐射的比例为中后期大于前期,而感热通量占净辐射的比例为前期大于中后期.葡萄园潜热、感热和土壤热通量的这些变化规律与干旱荒漠绿洲区特定的环境条件、葡萄树的耗水规律以及灌溉湿润区不大有密切关系.节水灌溉条件下,葡萄在整个生育期的日均蒸发蒸腾量为2.26mm,蒸发蒸腾总量为371.12mm.

摘要： 2005年6月1日到8月30日,在中国科学院三江平原沼泽湿地生态试验站沼泽综合试验场季节性积水沼泽湿地,观测了净辐射和土壤热通量；利用Penman-Monteith公式和地表能量平衡方程式计算了潜热通量和感热通量；同时用SHAW模型对以上4个能量平衡要素进行了模拟研究,并用观测值以及模型效率、标准差和平均方差检验和评价了其模拟效果。结果表明,三江平原季节性积水沼泽湿地净辐射在6月末至7月初较大；潜热通量主要受净辐射的影响,与土壤水分关系不密切；沼泽湿地地表在6月初至8月中旬以吸收能量为主,8月末以后则开始释放能量；感热通量在植物生长季的初期和末期较大,在中期则比较小。SHAW模型能较好的模拟出沼泽湿地的净辐射、潜热通量和土壤热通量；该模型虽对感热通量的模拟结果并不理想,但能较好的模拟其变化趋势。这说明SHAW模型基本适用于对季节性浅积水沼泽湿地(水深小于10 cm)能量平衡各要素的模拟。

摘要： 本文根据2002～2003年宁南山区不同下垫面小气候考察资料,用能量平衡法计算了不同下垫面不同季节的感热、潜热通量.分析结果表明:(1)宁南半干旱地区夏季农田和草地的净辐射峰值可达到700w/m2以上,土壤热通量的值比净辐射小1个量级.同类下垫面净辐射通量日积分值夏季＞春季＞秋季＞冬季.(2)宁南半干旱山区感热输送强度以典型草地的最大,其次是禁牧草地,稀树草地的最小.春季各类下垫面地表热量平衡以感热输送为主.在春、夏、秋季的晴天,感热通量日积分值为正,冬季为负.(3)农田在夏、秋季、冬季水汽输送大于各类草地的,其次是稀树草地的,典型草地向上的水汽输送量是最小的.夏季白天农田β在0.2～0.7,稀树草地β为0.2～1.0,能量输送以潜热为主.禁牧草地β为0.2～9.2,典型草地为1.5～13.1,能量输送以感热为主.(4)宁南半干旱地区宜退耕,发展典型草原,在水分充足的山地背阴坡少量发展稀树草地.

摘要： 本发明公开了一种土壤热脱附装置，包括由若干侧壁组件围合组成的封闭式侧壁，封闭式侧壁内部形成容纳土壤的热脱附腔，所述封闭式侧壁上端还连接有封闭热脱附腔的顶盖；所述侧壁组件的两端部分别形成第一连接部和第二连接部，任意相邻两侧壁组件的第一连接部与第二连接部相互可拆卸式配对连接。同时本发明还公开了一种土壤热脱附装置的装配方法以及土壤热脱附工艺。本发明整体结构简单、可拆卸，不仅对场地适应性强，且可重复利用，降低了成本和节约了资源，并缩短了装置搭建周期。

摘要： 本发明公开了一种基于多源卫星遥感数据土壤热通量预测方法，包括以下步骤：首先提出了土壤热指数公式，为无资料地区土壤热通量的评估提供参考，对于有实测资料的测站，采用流行的机器学习方法进行模拟，基于随机森林筛选的模型输入特征值，分别建立了极限学习机模型和贝叶斯优化的随机森林回归模型估算土壤热通量，最后利用GBDT梯度提升树方法，对上述经验指数模型和机器学习模型进行动态组合，建立最优土壤热通量预测模型，该方法计算精度更高，具有现实意义。该方法要优于传统的利用公式推算土壤热通量的结果，提高了利用能量守恒模型反演蒸散发的精度。

摘要： 本发明公开了一种基于土壤热通量推求蒸散发量的测算方法和系统，属于水文情报预报技术领域。包括：通过仪器直接测量或者基于土壤温湿参数间接计算的方式，获取目标区域地表面的土壤热通量、地表温度和地表空气比湿；将目标区域地表面的土壤热通量、地表温度和地表空气比湿输入最大熵增蒸散模型，联立求解得到潜热通量；基于单位换算，将潜热通量转化为目标区域的蒸散发。本发明采用土壤热通量测算蒸散发值，通过获取土壤热通量代替净辐射项作为最大熵增蒸散模型的输入，避免了对辐射能量观测的依赖，克服了净辐射变量获取难度大、测量成本高且误差不明确等缺点，使蒸散发计算简便可靠。

摘要： 本发明涉及一种土壤温度‑高程二维框架下土壤热通量测算方法，属于土壤热通量遥感测量领域。包括：S1获取研究区的遥感影像、高程、地表比辐射率资料并预处理；S2利用逐像元居中的矩形窗口内遥感地表温度与遥感植被覆盖计算逐像元处地表温度随植被覆盖的变化率；S3利用逐像元处地表温度随植被覆盖的变化率从遥感地表温度中分离出逐像元土壤温度；S4构建以高程为横轴、以土壤温度为纵轴的二维框架，划分高程范围为若干区间，确定每个子区间内最低和最高土壤温度；S5基于S4求解最低和最高土壤温度随高程的变化率；S6由S5的变化率求解逐像元处土壤温度随高程的变化率；S7将S6逐像元变化率及土壤温度输入土壤热扩散方程测算土壤热通量。

摘要： 本发明公开了一种基于多源卫星遥感数据土壤热通量预测方法，包括以下步骤：首先提出了土壤热指数公式，为无资料地区土壤热通量的评估提供参考，对于有实测资料的测站，采用流行的机器学习方法进行模拟，基于随机森林筛选的模型输入特征值，分别建立了极限学习机模型和贝叶斯优化的随机森林回归模型估算土壤热通量，最后利用GBDT梯度提升树方法，对上述经验指数模型和机器学习模型进行动态组合，建立最优土壤热通量预测模型，该方法计算精度更高，具有现实意义。该方法要优于传统的利用公式推算土壤热通量的结果，提高了利用能量守恒模型反演蒸散发的精度。

摘要： 本发明公开了一种基于土壤热通量推求蒸散发量的测算方法和系统，属于水文情报预报技术领域。包括：通过仪器直接测量或者基于土壤温湿参数间接计算的方式，获取目标区域地表面的土壤热通量、地表温度和地表空气比湿；将目标区域地表面的土壤热通量、地表温度和地表空气比湿输入最大熵增蒸散模型，联立求解得到潜热通量；基于单位换算，将潜热通量转化为目标区域的蒸散发。本发明采用土壤热通量测算蒸散发值，通过获取土壤热通量代替净辐射项作为最大熵增蒸散模型的输入，避免了对辐射能量观测的依赖，克服了净辐射变量获取难度大、测量成本高且误差不明确等缺点，使蒸散发计算简便可靠。

摘要： 本发明提出的一种土壤热通量的估算方法及系统，仅需检测出预定时间段内的土壤温度、湿度，就可以估算出土壤热通量。通过使用预设自标定程序、预设土壤比热容计算公式和土壤热通量计算公式，有效提高了土壤热通量估算的准确性。

摘要： 本发明涉及用于测量土壤的能量平衡和土壤层的热传导率的一种土壤热通量传感器，其包括：机体(1)，机体(1)上设置存放热电堆(2)的内槽(5)，热电堆(2)的外侧设有盖板(3)，所述热电堆(2)由2个单体串联组成，机体(1)的一端设有导线(4)。所述机体(1)由耐腐蚀、抗虫咬的聚四氟乙烯材料制成材料制成，其内设置的热电堆由多个单体串联在一起。本发明所述土壤热通量传感器测量灵敏度高，稳定性好，耐腐蚀、抗虫咬。

摘要： 本实用新型提供一种土壤热通量远程监测预警装置。传统的土壤热通量测量方法主要是人工携带仪器到现场测量，需要耗费大量的人力，效率低，且数据获取的频率也较低。本实用新型的土壤热通量远程监测预警装置包括：土壤热通量传感器，设置于被监测的土壤中，产生土壤热通量数据信号；数据采集器，接收土壤热通量传感器产生的土壤热通量数据信号；无线通信模块，接收数据采集器接收到的土壤热通量数据信号，并通过无线通信网络向外传送土壤热通量数据信号。本实用新型采用了无线通信的方式，实现了土壤热通量的远程监测，无需专门人员值守，可以根据需要实现定时定点的土壤热通量数据等各种数据的实时监测。

摘要： 本实用新型涉及用于测量土壤的能量平衡和土壤层的热传导率的一种土壤热通量传感器，其包括：机体(1)，机体(1)上设置存放热电堆(2)的内槽(5)，热电堆(2)的外侧设有盖板(3)，所述热电堆(2)由2个单体串联组成，机体(1)的一端设有导线(4)。所述机体(1)由耐腐蚀、抗虫咬的聚四氟乙烯材料制成材料制成，其内设置的热电堆由多个单体串联在一起。本实用新型所述土壤热通量传感器测量灵敏度高，稳定性好，耐腐蚀、抗虫咬。