反應量熱學

[拼音]：xiaoqihou

[英文]：microclimate

貼地氣層和土壤內植物根系的分佈層的氣候，也包括植物覆蓋層和室內的氣候。研究小氣候的特徵、形成和應用的學科，稱為小氣候學。各種不同性質的小氣候，是由下墊面的物理特性（如地形、植被、土壤、水體、建築物等）決定的。如森林小氣候、水庫小氣候、沼澤小氣候、農田小氣候和城市小氣候。即使同是森林，還存在著樹種和密度等的差異;同是農田，存在著作物、土壤、耕作措施的差異；同是坡地，存在著坡向和坡度的差異等；這些差異產生著不同的小氣候。一般說來，氣候特徵可用氣象要素的多年統計量來表示。對較大範圍甚至全球規模的大氣候特徵，為了最大限度地消除下墊面的影響，常使用在距地面1.5～2米高度或高空等壓面上，用全球基本統一的儀器裝備、觀測方法和觀測時間測得的資料來描述。而小氣候學則是研究基本上處於下墊面影響下的氣候的細微結構。因此要求用感應部件小，靈敏度高的專門儀器進行探測，以便儘量避免儀器對小氣候環境的影響。同時還需加大站點密度和增加觀測次數，以顯示區域性範圍的小氣候特徵。由於下墊面的物理特性具有一定的穩定性，故在有些情況下，可藉助大比例尺的土壤圖、植被圖、地形圖和地貌圖，根據已從試驗得知的小氣候規律性，繪製小氣候分佈圖。

特徵

大氣和下墊面之間熱量和水分的交換，最先是在近地面1～2米的薄層，即小氣候的環境內進行的。小氣候具有以下顯著的特徵：

（1）鉛直梯度大。越接近下墊面，梯度越大。平均而言，2米以下的鉛直溫度梯度比2米以上大2～3個量級；溼度和風速的垂直梯度也具有類似的特徵。在風速大和湍流交換強時，鉛直梯度迅速減小。

（2）日變化劇烈。越接近下墊面，變化越劇烈。如地表溫度日變化可達40°C左右，而在 2米處日變化只有10°C左右。在陰天及潮溼地區，日變化比較和緩。

（3）變化快，具有脈動性。無論溫度、溼度或風速，都變化很快。如在中緯度地區，離地面5釐米處，中午時幾秒鐘之內氣溫脈動可達1～2°C；在個別情況下，距離只有幾米的兩處，風速相差可達5～10米/秒。

物理過程

在太陽輻射相同的條件下，各種下墊面直接影響著近地面層輻射能的收支、熱量和水分的交換，從而制約著周圍的溫度、溼度等氣象要素。形成小氣候的基本物理過程有三個方面：

（1）下墊面輻射能量的收支。此過程除了受天文因子、大氣透明度（見大氣消光）和雲量的影響外，還受下墊面的反射率和有效輻射（見輻射差額）的影響。後兩者因下墊面特性不同而具有顯著的差異。晴天午間，中緯度地區的地表溫度可比百葉箱中（離地1.5～2米高度）的氣溫高出30°C以上。黑土和上面撒有白粉的土地相比較，地表溫差可達14°C。

（2）下墊面能量的分配和轉化。溼潤的下墊面，淨輻射大部分用於土壤和植物體等的水分蒸發，但在乾燥地區，則主要用於加熱大氣和表層土壤，並向地下深層傳輸。另有一小部分能量(一般不到 2％)用於植物的光合作用。所以，能量的分配主要決定於水分狀況和地球表面物質的熱性質。而水分的多寡，除大氣降水外，在很大程度上決定於下墊面的特徵，例如沙土、壤土和瀝青路面的水分蒸發情況就相差很大。

（3）大氣湍流。在大氣邊界層中，水分、熱量和動量等的輸送過程，主要由湍流交換完成，其強弱除受風速和大氣靜力穩定度等因子影響外，還受地面粗糙度和附近障礙物的影響。以上三個過程是彼此聯絡和相互制約的。例如農田四周的護田林帶，能明顯減弱湍流交換，從而降低農田的蒸發，因此，有林帶的農田土壤水分比無林帶農田多，而土壤水分的增加，又將降低農田的反射率，從而影響太陽輻射能的收支。

在尚無切實可行的辦法有效地改造大氣候時，只要改變下墊面的特性和結構，就可以改變小氣候，進而利用小氣候以達到改造自然和趨利避害的目的。因此，在城市的規劃、工業區的配置、公園和療養地的建設，高大建築物、大型水庫和輸電線路的設計時，都必須考慮對小氣候的影響。