土壤溫度時空變化

土壤溫度的時空變化，主要原因是到達地面的太陽輻射的周期性變化。土壤溫度有日變化和年變化兩種。對於土壤溫度的日變化，觀測表明，一天中，土壤表面的最高溫度一般出現在13時左右，落後於太陽輻射最大值出現的正午。將近日出時，出現一天的最低溫度。土壤表面溫度的年變化，主要取決於太陽輻射能的年變化。一般最高溫出現在7月；月平均最低溫度出現在1月。對於空間的變化，土壤溫度年較差隨緯度增高而增大。

基本介紹

• 中文名：土壤溫度時空變化
• 外文名：Temporal and spatial variation of soil temperature
• 原因：到達地面的太陽輻射的周期性變化
• 時間變化：日變化和年變化
• 空間變化：隨緯度而異
• 舉例：廣州年較差15.9℃；北京34.7℃

簡介

土壤溫度的時空變化，主要原因是到達地面的太陽輻射的周期性變化。土壤溫度有日變化和年變化兩種。對於土壤溫度的日變化，觀測表明，一天中，土壤表面的最高溫度一般出現在13時左右，落後於太陽輻射最大值出現的正午。將近日出時，出現一天的最低溫度。土壤表面溫度的年變化，主要取決於太陽輻射能的年變化。一般最高溫出現在7月；月平均最低溫度出現在1月。對於空間的變化，土壤溫度年較差隨緯度增高而增大。

日變化

一天中，土壤溫度隨時間和空間的變化，稱為土壤溫度的日空變化。觀測表明，一天中，土壤表面的最高溫度一般出現在13時左右，落後於太陽輻射最大值出現的正午。因為正午以後，雖然太陽輻射逐漸減弱，但土壤表面吸收的太陽輻射能仍大於其由長波輻射、分子傳導、蒸發等方式所支出的熱量，即土壤表面的熱量收支差額仍為正值，所以溫度仍繼續上升，直到13時左右，熱量收支達到平衡，土壤表面熱量累積達到最大，出現最高溫度。此後，土壤表面得熱少於失熱，溫度逐漸下降，至次日將近日出時，熱量收支再次達到平衡，熱量累積值最小，出現一天的最低溫度。一天中土壤溫度最高值與最低值之差為土壤溫度日較差，指的是一天中溫度的變幅，也可稱為日變幅。地表作為土體的熱源和熱匯，是土壤中溫度變化最大的一層。從圖中可以看出，隨著土壤深度增加，溫度變幅逐漸減小，土深0.8m處溫度的日變幅幾乎為0。

影響土壤表面溫度日較差的主要因子

（1）太陽高度角。是影響土壤表面溫度的最主要最基本的因子。凡正午時刻太陽高度角大的季節和地區，因太陽輻射的日變化大，土壤表面溫度日較差就大。一般正午太陽高度角隨緯度的增高而減小，所以土壤表面溫度日較差也隨緯度的增高而減小。由於中緯度地區，正午太陽高度隨季節的變化較大，因此，該地區土壤表面溫度日較差隨季節的變化也較大。

（2）土壤熱特性。熱導率大的土壤，當表面獲得熱量時，有較多的熱量傳向深層；表層冷卻時，又會有較多的熱量自深層傳至土表，因而使土表日較差小I熱導率小的土壤則表層溫度日較差大。熱容量大的土壤，溫度日較差小相反，熱容量小的土壤溫度日較差大。

(3)土壤顏色。深色土壤表面比淺色土壤表面的溫度日較差大。這是由於深色土壤表面吸收率大於淺色土壤表面而引起的。

(4)地形。地形主要影響亂流熱交換。與平地相比，凸起地由於通風良好，亂流交換旺盛，白天溫度不易升高，夜間溫度不易降低，因而土壤溫度日較差比平地小，凹地則相反，其亂流交換弱，白天熱量不易散失，夜間除輻射冷卻外，冷空氣沿坡下滑匯集到凹地，更加劇了地面的冷卻，故凹地土壤表面溫度日較差大於平地。

(5)天氣。晴天時土壤表面溫度日較差比陰天時大。因為雲層的存在，白天起到削弱太陽輻射的作用，使地面增溫減少夜間使大氣逆輻射增強，減少了地面有效輻射，故陰天的土壤表面溫度日較差小。

實際上，土壤溫度日較差的大小是由上述各種因子綜合影響的結果。

土壤溫度的年變化

土壤表面溫度的年變化，主要取決於太陽輻射能的年變化。在北半球中、高緯度地區，土壤表面月平均最高溫度，一般出現在7月；月平均最低溫度出現在1月。它們分別落後於太陽輻射最強的夏至和最弱的冬至月份。一年中，土壤最熱月平均溫度和最冷月的平均溫度之差，稱為土壤溫度年較差，即土壤溫度的年變幅。從圖中可以看出，土壤溫度年變幅隨著深度增加而降低，一年中不同土層中最高溫度出現的時間隨著深度的增加而滯後。這是因為熱量從地表向下輸送過程中，每層土壤都要留下三部分熱量，所以越往下獲得的熱量就越少，增溫幅度就越小。同時，熱量傳導需要一定時聞，所以下層土壤溫度位相比上層要滯後一些。

土壤溫度的空間變化

此外，土壤溫度年較差隨緯度增高而增大。例如廣州年較差為15.9℃；北京為34.7℃；齊齊哈爾為47.8℃。這是由於太陽輻射的年變化隨緯度增高而增大的緣故。土壤的自然覆蓋(植被和雪的覆蓋)，對土壤溫度年較差也有很大影響。裸露土壤的溫度年較差比夏季和冬季處於自然覆蓋下的土壤溫度年較差大。

其他如土壤熱特性、地形、天氣條件等因子對年較差的影響與日較差大體相同。