文档介绍：气象学课件4
五、乱流（湍流）
因为地面受热不均匀，或者空气沿一粗糙不平的下垫面移动
时，常出现一种小规模的、无规则的升降气流或空气的涡旋运
动，这种空气的不规则运动称为湍流****惯上常叫乱流。
乱流可使空气在各个方向得到，热容量越大的土
壤，生温或降温的幅度越小。
Company Logo
土壤热容量的大小主要决定于土壤的组成成分和组成比例，
不同的土壤组成成分，具有不同的热容量，见表4-l。
表4-1 土壤固体成分空气和水的热特性
从表中可以看出，土壤空气的热容量最小；而土壤水分的热容
量最大，约为空气热容量的3000多倍；土壤固体部分的热容量，
。
Company Logo
改变土壤热容量的主要因素：
土壤水分
土壤热容量随土壤湿度的增大而增大。（WHY？）
土壤空隙度
土壤热容量随土壤空隙度的增大而减小。（WHY？）
在自然情况下，单位体积土壤孔隙的变化并不很大，所以
热容量的改变，主要决定于土壤孔隙中水分的改变，也就是
说主要决定于土壤湿度。
土壤的孔隙度可以人为地改变。例如，翻犁土壤可使孔隙
度增大；***使空隙度减小。
Company Logo
（二）导热率（λ）
表示土壤传递热量的能力。
土壤的导热率也称热导率或导热系数，是指单位厚度(1m)
内温度相差1℃时，在单位截面的土壤，每秒钟所通过的热量。
单位是J·m-1·s-1·℃-1或写为W·m-1·K-1。
导热率的大小，也决定于土壤的组成成分和组成比例。
从表2-1可以看出，土壤空气的导热率最小；土壤固体成分
导热率最大；土壤水分的导热率居中，但比空气的导热率大
20余倍。
Company Logo
图4-3土壤空隙度对土壤导热率的影响
土壤的固体成分一般是不变的。因此，土壤湿度增加时，土
壤导热率变大；土壤空气多，孔隙度大，土壤导效率变小。
显然，土壤导热率随土壤的湿度和孔隙度的不同而变化(图
4-3)。
Company Logo
土壤中有机质含量也影响导热率，有机质含量多，导热率
变小。
土壤热通量：
单位时间内通过单位面积的热量称为土壤热通量。单位是
J·m-2·s-1或J· m-2。它与土壤垂直梯度成正比，则写成：
（4-4）
Company Logo
（三）导温率（K）
表示土壤传递温度和消除层次间温度差异的能力。
导温率是土壤的导热率A与其热容量Cv的比值。其定义为：
单位体积的土壤，由于流人(或流出)数量为A的热量后，温度
升高(或降低)的数值，单位为m2·s-1，可用下式表达：
（4-5）
在其它条件相同时，物体导温率越大，温度传播速度越
快，温度变化所及深度越深，各深度温度差异能很快消除。
Company Logo
由表4-1可知，导温率最大的是空气，空气的导温率比水
大百倍、比土壤固体颗粒大几十倍。因此，过湿的沼泽土壤，
热力特性极为不好，导温性很差。
由公式(4-5)可知，导温率与导热率大小成正比，与热容量
成反比。
土壤导温率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。在其他条件相同时，导温率越大，其表面温度
变化越小，土壤内温度变化则越大。同时，土壤温度变化所及
的深度也越深，各深度和地表面在最高和最低温度出现的时间
相比较，就落后得也越少。
Company Logo
三、土壤中热量的传递
白天，土壤表面由于吸收太阳辐射而增温，并通过分子热
传导向深处传递热量；
夜间，土壤表面因有效辐射而首先冷却，热量便从土壤深
处向上输送。
因此，土壤温度的变化首先从土壤表面开始，然后逐渐影
响深层土壤温度的变化，其变化幅度随深度的增加而减少，
而且最高、最低温度出现的时间也随土壤深度增加愈来愈推
后。
土壤中热量传递的