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逆温霜冻条件下植物冠层数值模拟分析

作　者: 龙志云
导　师: 周洁
学　校: 浙江大学
专　业: 工程热物理
关键词: 冠层温度辐射逆温模拟土壤温度
分类号: TK121
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 6次
引　用: 0次
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内容摘要

植物的霜冻一般是发生在空气温度和湿度较低,且天空无云的夜晚。在这种晴朗无风或微风的夜晚,地面因辐射冷却而降温,与之接近的空气层冷却降温强烈,而上层的空气冷却降温相对缓慢,导致大气层产生逆温现象。在这种气候条件下,地面因为温度较低而辐射出去的热量较大,地表温度易降到0℃以下。由于地表温度很低,从而导致植物冠层发生霜冻,最后使得植物死亡植物霜冻灾害的预测基于土壤、植物冠层和大气间的能量平衡。在国内外现有研究所采用的物理模型中,地表温度直接作为霜冻灾害的判据,未考虑植物冠层对地表温度的影响。本文创新性地将植物冠层引入并建立了“植物冠层——土壤”相互作用物理模型。通过MATLAB软件编程来模拟出土壤表面和植物冠层的温度及其随时间的变化规律,模拟结果表明：植物冠层温度和土壤种类相关；在土壤含水率相同情况下,沙土植物冠层温度最高、沙质壤土次之、粉质壤土最低；当土壤含水率为10%-40%时,植物冠层温度随着土壤含水率增加而增加,土壤含水率.每提高10%,沙土植物冠层温度相应提高1℃左右；无植物冠层时土壤表面温度要比有植物冠层时土壤表面温度要高,同时有植物冠层时土壤表面温度又要比植物冠层温度要高,但是这三个温度差值不是定值,而是随着时间、土质、土壤含水率的变化而变化,所以以植物冠层温度作为霜冻灾害的判据较单纯以土壤表面温度为0℃作为霜冻灾害判据更符合实际情况。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目次  7-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题的背景及意义  8-9
  1.2 我国近几十年来霜冻灾害情况  9
  1.3 现有的防霜冻灾害措施  9-13
  1.4 国内外对于植物防霜冻的研究  13
  1.5 本文的研究目的和主要内容  13-15
2 物理模型的建立及简化  15-22
  2.1 "地表—植物冠层"相互作用物理模型  15-17
  2.2 土壤温度场物理模型的建立  17-20
  2.3 植物冠层温度确定  20
  2.4 本章小结  20-22
3 物理模型的数值模拟求解  22-36
  3.1 土壤导热微分方程及边界条件  22-23
  3.2 导热微分方程的解法  23
  3.3 有限差分法  23-34
  3.4 有限差分方程显式与隐式方法比较  34-35
  3.5 本章小结  35-36
4 计算结果及讨论  36-60
  4.1 土壤热扩散率随土壤含水率变化规律  36
  4.2 土壤导热率随土壤含水率变化规律  36-37
  4.3 土壤种类对植物冠层温度影响  37-38
  4.4 土壤含水率对不同土壤植物冠层温度的影响  38-40
  4.5 不同土质土壤表面温度变化趋势  40-42
  4.6 不同土质植物冠层温度和土壤表面温度比较  42-46
  4.7 不考虑植物冠层对土壤表面温度的影响  46-48
  4.8 有、无植物冠层时土壤表面温度比较  48-55
  4.9 有、无植物冠层土壤表面温度及植物冠层温度比较  55-58
  4.10 物理模型数值计算正确性验证  58
  4.11 本章小结  58-60
5 结论与展望  60-62
MATLAB程序  62-65
参考文献  65-68
攻读攻读硕士学位期间成果  68

逆温霜冻条件下植物冠层数值模拟分析

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