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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着经济发展各地城市建设规模不断扩大，原有大面积土壤和植被覆盖的地表逐渐被水泥路面和建筑物取代。下垫面性质不同其辐射和热特性也存在差异，影响了城市下垫面气温与农村下垫面差异，导致了局地小气候的形成。为了更好的改善城市生活环境，对裸地和水泥地两种不同下垫面的热性质进行比较、研究是非常必要的。同时，水泥地面的高温和低温对城市的交通带来的影响也不容小觑（道路高温导致爆胎、道路结冰引发打滑事故）。因此掌握了不同下垫面的热通量变化情况，有助于交通部门进行有效的交通预报与服务。随着科学技术的发展，自动观测站输出的数据越来越具有准确性和实时性，大量的观测数据需要更加可靠的方法进行计算和处理。因而，选取不同的热通量模拟方法对裸地和水泥地两种下垫面的热通量进行模拟计算，并根据模拟的结果选取最优的计算热通量并使其误差最小的方法对适应未来自动观测站的发展，让数据处理更加的便捷快速具有重大的意义。

国内外研究现状

台站法最早由拉依哈特曼提出,是一种根据一定土层温度时空变化来计算通过地表的热通量的方法。其优点在于只需表层(0cm, 5cm,10cm, 15cm, 20cm)下垫面温度观测资料且计算结果具有一定精确度;但是由于该方法使用0cm和hcm两个深度之间的温度差除以0cm-hcm之间的距离代替h点处的温度梯度，则结果会造成较大误差。在拉依哈特曼方法的基础上采金对其进行了改进，在简化模型的同时也提高了计算的精确度。台站法是我国热平衡台站计算下垫面热通量值的主要方法。由于土壤温度的分布呈铅直并非线性且导温率受湿度影响，从而使得下垫面热通量的计算结果产生了较大的误差。

用薄层法计算下垫面热通量精确度比台站法有较大提升，是一种比较实用的热通量计算经验模型，可以比较准确地反映出下垫面热通量变化情况，在上世纪得到广泛应用。p. b.列赫特维尔根据0. 3cm下垫面热通量模拟值和地表面至1cm深度处土壤温度梯度计算值证实:下垫面内部热通量方向的改变时间通常发生在18-20时，并且最大值出现在11-12时。运用薄层法计算模拟热通量的重要影响因素是下垫面温度梯度和导热率，翁笃鸣等用实际资料验算后认为对于0-1cm深度土层土壤温度铅直分布可以近似认为是线性的，并可利用已知的0cm, 5cm, l0cm, 15cm, 20cm的地温用拉格朗日内插法得到1cm的土温。目前，随自动观测站的广泛应用，将自动气象观测资料用薄层法对热通量进行模拟，其结果应该会更加接近于实测值，但这方面的研究并不多见，所以在今后的研究中可以用自动站资料进一步验证和提升薄层法的计算的精确性和可靠性。

2. 研究的基本内容

一般而言，水泥地和裸地下垫面的物理和化学组成不同，热通量会表现出不同的变化形态。随着城镇化的发展土壤和植被的地表逐渐被水泥路面取代，导致局地小气候环境发生显著改变，寻找合适的方法准确定量估计这种变化一直是相关研究的难点。

本课题是要根据水泥地和裸地两种下垫面不同深度的湿度、温度、热通量观测以及净辐射等观测资料，分析它们的变化规律，选取不同的测量热通量的方法对水泥和裸地两种下垫面的温热变化规律进行模拟，并根据模拟的结果分析裸地和水泥地热通量的差别选取最优的方法计算热通量使得误差最小。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

2016年12月确定论文题目，查阅文献，了解国内外现状，得出综述。

2016年1月上旬左右：完成开题报告、任务书，初步建立毕业论文思路及结构。完成英文文献翻译并提交导师发现问题并修改。

2017年3月份左右：对论文所需要的数据进行观测测量，并进行数据统计整理。

4. 参考文献

【1】白国强，胡继超.两种下垫面下温度与热通量变化的模拟.

2015.06

【2】徐自为，刘绍民，徐同仁，丁闯.不同土壤热通量测算方法的比较及其对地表能量平衡闭合影响的研究.地球科学进展.vol. 28 no. 8 aug.2013