气象学小气候观测报告_小气候观测点注意

2024-07-28 14:57:52

1.理解与实施

气象学小气候观测报告_小气候观测点注意

初次到气象台、站去参观的人，总要问：为什么观测气象的场地和值班室要离开一定距离，而且四周空出许多空地呢？

原来，各种天气现象，如下雪、结霜、出现雾等都是由空气流动的状态、温度高低的变化，促使了空气内所含水汽发生凝结的现象。因此，要了解天气的变化，首先要了解空气的性质。空气的性质受环境的影响很大，比如在室内，冬天温度要比室外高，夏天温度要比室外低；同样是室外，房屋南面的温度要比北面高；在刮风的时候，屋与屋之间的通道处，风力往往比空旷的地方来得大。

这种因环境的影响所引起的特殊情况，只是研究小气候时才有用。为了要作出正确的天气预报，首先要掌握空气的本来面貌，这样就必须避免这些外来的影响。

理解与实施

田间小气候气象站也称为田间小气候自动观测仪和田间环境记录仪，手持式气象站。是记录田间环境参数中温度、湿度、光照强度等参数的专用仪器。NL-5H田间小气候自动观测仪由托普仪器研发生产，其取得专利证书。

田间小气候气象站可实时集空气中温度、湿度、光照强度、风速风向、降雨量等农业环境参数。广泛应用于气象、设施农业、林业、园艺、畜牧业等领域，实现对设施农业综合生态信息自动监控、对环境进行自动控制和智能化管理。[

1、田间小气候气象站与计算机联接后，实现区域性气象数据的整点自动集、处理和储存,具有数据屏幕显示，同时可将小气候数据导出到Excel进行编辑，按需要生成图表。

2、自动集各种参数数据，通过接口可以将数据通过软件下载到计算机中。

3、 NL-5H型主机大屏幕中文液晶显示，薄膜式按键，可实时显示样日期和时间、组数、温度、湿度、光照强度、风速风向、降雨量等参数，仪器小巧美观，应用方便。

4、用户自行设定，可按要求关闭不需要的参数通道。

5、可扩展性强：系统程序用模块化结构，方便功能扩展或屏蔽。

6、数据保存功能强大，最大可储存120000条数据，即可在主机上查看数据，也可导入计算机。

水土保持治理措施的实施，不仅由于下垫面条件的改变而使径流泥沙的时空分布发生变化，有效地拦蓄地表径流，提高水利用率，减少入河泥沙。同时，随着造林、种草面积的扩大和植被覆盖度的提高以及高标准水平梯田、坝地等滞蓄和拦截径流工程的增多，所引起项目区局地下垫面性质和粗糙度的改变，使得区域小气候也发生变化，进而改善了当地的生态环境。客观地分析和评价水土保持项目实施前后生态环境的效应，应对影响生态环境的主要因子———土壤、径流、生物和小气候等要素进行调查。水土保持生态效益主要计算改善地表的径流状况、土壤的理化性质、贴地层的小气候和地面的植物被覆程度，并描述野生动物的增加情况。

这里介绍康玲玲(2004)等提出的黄土高原水土保持生态环境建设生态效益监测方法，对其他地区生态效益监测提供借鉴。

一、水圈生态效益

水圈主要监测治理前与治理后的雨量相近的地表径流洪水流量和常水流量。因为水土流失是面源污染的重要载体，监测比较水质的变化可以反应水土保持措施实施前后对面源污染负荷的削减作用。

1.径流监测

(1)监测布设。

1)径流小区监测布设。

A.有措施与无措施对比:梯田与坡耕地对比，造林、种草、果园与荒地或退耕地对比。

B.各组对比小区的坡度、坡向、长度、宽度、土质等，应基本一致，设在同一坡面、同一等高线上，位置相近。

C.小区间设一雨量筒，有条件的可增设一自记雨量计。

D.小区下的水池，应有容纳一次最大暴雨径流的泥沙，否则应增设分水设备。池内的水尺标志应鲜明，做好水位—容量关系曲线。

2)对比沟监测布设。

A.当一条小毛沟(面积＜1.0km2)内全部实施某一单项措施时(一般主要是造林或梯田)可用对比沟方法监测其蓄水效益。

B.在有措施小毛沟出口处及在其邻近选定的自然条件相似、未治理的小毛沟出口处，分别布设监测。

(2)监测方法。

1)径流小区监测。

A.每次暴雨后，及时查看雨量、降雨历时和水池内水位，查明相应的水量，及时作好记载。

B.将池中泥水搅匀，用标准取样器(容量固定)取出浑水水样，经过滤求得水量。

2)对比沟监测。

A.每次暴雨后，及时监测有措施与无措施2条小流域的水量以及相应的雨量和雨强，做好记载。

B.不同的监测设备，用不同的监测方法。①量水堰(槽)和渠道断面监测。每次暴雨后，及时察看渠道断面、量水堰(槽)旁和上下游水位，作好记载，根据水位—流量关系，算得其出流水量。②无排水设施的坝库监测。每次暴雨后，及时察看坝前水尺上的水位，作好记载，根据水位—库容关系，扣除本次暴雨前库中原有水量，算得本次暴雨的流域产水量。③有排水设施的坝库监测。每年汛后或每次特大暴雨后，在上述监测工作基础上，再察看卧管上的水位和进水孔排水情况(进水口开放数量)作好记载，根据已制定的计算图、表，算得排水数量，与库内测得的来水量相加，即为本次暴雨流域内的产流量。

2.水质监测

(1)监测布设。

1)布设原则。

a.结合径流小区监测，取水样分析，有措施小区与无措施小区对比;

b.结合小流域监测，取水样分析，综合治理小流域与未治理小流域对比;

c.项目区内黄河支流水文站结合水文监测，在适当位置取水样分析。

2)监测点布设。

a.监测站网布设。根据水系特征和项目区分布特点进行布设。有项目实施的各河流均应设站。鉴于项目区较分散，还应在项目区所在小流域出口设立代表性测站。站网布设应尽量与水文站、流量站或水沙监测站相结合。

b.样断面布设。①对照断面:在河流进入项目区上游，不受污染影响的地方设立一个对照断面;或在项目区外选择与项目区内条件基本一致的河流设立对照断面。②控制断面:在项目区下游，能反映该项目区污染的地方，一般设在距项目区500～1000m处。一个河段上控制断面的数目应据项目区分布和流域实情而定。③削减断面:在控制断面下游，水质得到稀释的河段设立削减断面，一般设在距项目区1500m以外。每个样断面均应设立固定、明显的标志，以便每次集的样本均取自同一位置上。

c.样点位置的确定。在一个样断面上，水面宽＞100m时，设左、中、右3条垂线;50～100m时，除中泓线外再设1条垂线;＜50m时，只设中泓1条垂线。在一条垂线上，水深＞5m时，设2个点，即水面下0.3～0.5m处和河底上约1m处各设一点;水深＜5m时，只在水面下0.3～0.5m处设一点。

(2)监测内容。根据河流水体的特点和项目区实际情况，选择pH值，BOD5，COD，NH3－N，NO2－N，有机磷农药等作为主要监测项目;总硬度，CO2－ 3，SO2－4，Ca2+，Mg2+，K+，砷，氰化物等作次要监测项目。同时进行流量观测。

(3)水样集方法。

1)集量与保存方法。水样集量应满足一定的要求，并在规定保存时间内进行分析化验。常用水质监测项目的水样用量和保存方法，见表9－45。水质各项内容的测定方法参照GB3838—2002进行。

表9－45 水样用量和保存方法

2)样频次。主要监测项目1～2月集1次，每年样不应少于6～8次，可在丰水期(汛期)、枯水期(汛前)、平水期(汛后)各样2次或双月样;次要监测项目每年样不应少于3次，可在丰、枯、平水期各样1次。

3)样方法。①船只样:一般河流样可用小船，最好有专用的监测船或样船。为了安全可靠，应考虑水情和气候条件选用适当吨位的船只。必须待船只停稳后才能样。②桥梁样:确定样断面时应考虑交通方便，并尽量利用现有的桥梁样。③涉水样:较浅的小河和靠近岸边水浅的样点可涉水样。但要避免搅动水底沉淀物而使水样受污染。涉水样时，样者应面向上游方向集水样。

二、土圈生态效益

土圈生态效益主要监测土壤水分、氮、磷、钾、有机质、团粒结构、空隙率等理化性质在水土保持措施实施前后的变化。

1.监测布设

(1)布设原则。

1)以县(支流)为单元控制，分不同土类，不同措施，不同地块类型(梯田、坡耕地、林地、果园、草地、荒坡地)，不同位置(上、中、下)布设监测点;

2)不同层次的监测点都应以有项目和无项目横向对比(土壤类型应相同)，与项目执行前和执行期间不同时期纵向对比;

3)从项目实施起，长期固定监测，并按不同时段(至少为一个生长季节)连续记录观测，提交每年逐点监测登记表和监测成果表。

(2)监测点布设。

1)在无项目区内，选择与有项目区邻近的，且自然条件、土壤类型基本相同的地区作为对照点;

2)以县(支流)为单元，各县(支流)按土壤类型、土地利用现状，并结合该县(流域)实际情况设置有代表性的监测点。

2.监测内容

(1)项目区基本情况监测。

1)施用农药、化肥的种类、数量、配合比例、施用方法、增产效益;

2)施用有机肥的种类、来源、施用量、施用方法、与化肥的配合比例、增产效果;

3)植被措施实施后，增加地面枯落物的厚度。

(2)土壤基础条件监测。

1)土壤类型:土种、成土母质、基础肥力状况、熟化程度;

2)土壤属性:土体构型、有效土层厚度、土壤质地。

(3)土壤物理性质。

1)颗粒组成;

2)容重、比重、孔隙度;

3)含水量。

(4)土壤化学性质。

1)全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾;

2)酸碱度(pH);

3)阳离子交换量(CEC)。

3.样品集方法

(1)土壤物理性质的样品集。选定代表性位置，挖坑分层集原状土或用特定(如环刀)的工具取样，注意保持土块不受挤压、变形;

(2)土壤混合样品的集。根据试验目的、试验区面积大小，确定样深度(一般为20cm)和样点的多少。在已确定的监测地块中，根据面积大小，分别选用不同的样点(5～20个)，分层集混合样品约1kg。若样品超过1kg，要用四分法缩取;

(3)样品集的方法。面积较小的用对角线样法，面积适中的用棋盘式样法(上、中、下，左、中、右)，面积较大的用蛇型(S形)样法。但为了避免系统误差，通常都按S形的路线取样。土壤理化性质各项目的测定方法参照中国土壤学会编的《土壤农业化学分析方法》(2000年)进行。

三、气圈生态效益

气圈生态效益主要监测水土保持措施实施前后小流域或区域小气候(温度、湿度、风力等)的变化以及由于改善小气候提高作物的产量。而对遇有霜、冻、干热风等自然灾害时，应进一步弄清改善小气候对减轻自然灾害的作用程度。

1.监测布设

(1)监测点分类。项目区小气候监测不同于一般气象站的观测，在选取观测点时，必须考虑测点的代表性和观测资料的可比性。因此，通常把所选测点分为基本测点和对照测点2种。

1)基本测点。在项目区具有代表性地段设立的一种固定测点。

2)对照点。设在项目区之外，既不受项目区气候影响，又较为接近项目区，且与项目区同属一气候类型区的测点。

(2)选点原则。

1)测点的密度。①布设密度一般控制在每400km2设一个测点;若项目区比较大，且治理措施单一，则其布设密度可放宽到每600km2一个测点。②任何一个项目区至少要布设两个基本点和两个对照点。

2)测点的代表性。基本测点一般设在项目区中部盛行风向的下风区，若因条件限制，或委托当地气象站为基本点，则其位置也应处于项目区内。

3)测点的比较性。选定基本测点后，同时应在通过基本测点与项目区盛行风向垂直的连线上选取对照点，以便与基本点进行平行观测。对照点与项目区的距离以控制在1～50km之内较好。

4)测点的相似性。作为对照点所在的区域除了需要比较的因子(如植被覆盖度等)以外，其他方面都应与基本点所处的自然环境保持一致或基本一致。

(3)监测点选定。

1)委托气象站(园)。为减少投资，保证资料质量，应尽量委托符合上述测点条件的现有气象站(园)作为监测点。

2)新建测点。若项目区内没有条件委托气象站，或委托气象站后，还达不到布设的密度，则应增设新的监测点。

2.监测项目

(1)气温———定时气温和日最高、最低气温。

(2)降水———时段降水量和日降水量。

(3)湿度———绝对湿度和相对湿度以及日最小相对湿度。

(4)风———风速和风向。

(5)天气现象———雾、霜、沙尘暴、扬沙和大风。

3.观测时间与仪器

(1)每天于2时，8时，14时，20时进行4次定时观测。

(2)基本测点与对照测点应同步观测。

(3)温度计、湿度计、自记雨量计和电接风向风速仪作24h的连续观测记录。

4.监测方法

(1)温度、湿度监测方法。

1)定时观测的程序与精度。①定时观测的程序:干球、湿球温度表，最低温度表酒精柱，最高温度表，最低温度表游标，调整最高、最低温度表，温度计和湿度计读数并作时间记号。②观测精度:各种温度表读数要准确到0.1℃，温度在0℃以下时，应加“－”。读数记入观测簿相应栏内，并按所附检定证进行器差订正。

2)最高、最低温度表观测与调整。①最高、最低温度表每天20时观测1次，测后须调整温度表。②调整最高温度表方法:用手握住表身，感应部分向下，臂向外伸出约30°，用大臂将表前后甩动，毛细管内水银即可下落到感应部分，使所指示温度接近于当时干球温度。③调整最低温度表方法:抬高温度表的感应部分，表身倾斜，使游标回到酒精柱的顶端。

3)水汽压、相对湿度的查取。用经仪器订正后的干、湿球温度，从《气象常用表》中查取水汽压和相对湿度值。

4)极值的挑选与确定。日极端最高、最低气温和日最小相对湿度的挑选与确定应结合温度计和湿度计的自记记录进行。

(2)降水监测的方法。

1)降水量(mm)取1位小数。配有自记雨量计的，作连续记录并进行整理。

2)每天8时、20时观测前12h的降水量。

3)对于固态降水的观测，可以待其融化后用量杯量取，也可用台称称量。

4)无降水时，降水量栏空白不填。

(3)风的监测方法。

1)风向风速用EL型电接风向风速仪进行测定。

2)观测与记录。①打开指示器的风向、风速开关，观测2min风速指针摆动的平均位置，读取风速(m/s)。②风速小的时候，把风速开关拨在“20”档，读0～20m/s标尺刻度;风速大时，应把风速开关拨在“40”档，读0～40m/s标尺刻度。③观测风向指示灯，读取2min的最多风向，用16方位的缩写记载。④静风时，风速记“0”，风向记“C”。

(4)天气现象的监测方法。

1)观测和记录视区内出现的上列各种天气现象。

2)随时观测和记录值班时间内所出现的各种天气现象，夜间不守班的测点，对夜间出现的天气现象应尽量通过判断记载。

3)雾、沙尘暴和大风应记录开始与终止时间(时、分)。

4)轻雾、霜、扬沙不计起止时间。

5)天气现象按出现顺序记录，并以20时为日界。

6)夜间不守班的测点，观测簿中的天气现象栏分“夜间(20～8时)”和“白天(8～20时)”两栏，一律不记起止时间。

7)记起止时间的现象，当其出现时间不足1min即已终止，则只记开始时间，不记终止时间。

8)大风的起止时间，凡两段出现的时间间隔在15min以内时，应作为1次记载;否则另记起止时间。

四、生物圈生态效益

生物圈生态效益是监测水土保持措施实施前后植被(人工林、草和封育林、草新增加的林草覆盖率以及植物固碳量)、野生动物等的变化。其中，植被的变化要定量化，而动物数量的变化用定性描述。

1.监测布设与监测内容