傅立叶法计算棉田土壤热通量研究

"棉田土壤热通量的计算①* (1999年)" 本文主要探讨了如何在棉花田间环境中计算土壤热通量，这是农业气象学和土壤物理学中的一个重要研究领域。作者申双和和崔兆韵在两年的实地试验观测基础上，运用数学模型来模拟土壤温度的变化，特别是关注5cm层土壤温度的时间动态。通过土壤热传导方程，他们能够预测不同深度的土壤温度，并与实际测量值进行比较。模拟结果表明，最大均方误为0.14，最大温度绝对误差不超过0.7℃，显示出较高的精度。 为了进一步计算土壤热通量，研究者采用了偏导数方法，通过对温度方程在深度上的求解，得到土壤热通量的计算公式。该公式在与实测值对比时，均方误最大仅为0.006，证明了其计算效果相当理想。此外，文章还关注了2cm层土壤热通量与棉花冠层净辐射之间的关系，结果显示两者之间存在良好的相关性，这为理解农田能量平衡和作物生长条件提供了重要线索。 土壤热通量是农田热量平衡的重要组成部分，对于评估作物水分消耗、研究作物生长对土壤环境的影响以及制定土壤管理策略都至关重要。虽然有专门的仪器如热流板用于直接测量土壤热通量，但它们在农田环境中的应用可能会受到遮挡、土壤结构变化和含水量差异等因素的影响，导致测量数据可能不具备代表性。因此，采用计算方法来确定土壤热通量显得尤为必要。 本文采用的谐波分析或傅立叶法，通过分析土壤温度变化来计算热通量，这种方法也被称为温度梯度法。由于实际中热扩散率难以精确测定，研究者通过模拟土壤温度变化来确定平均热扩散率，以优化模拟效果并计算各层土壤的热通量。 关键词涉及的领域包括土壤热通量、谐波法、热扩散率和净辐射，这些都是农业气象学和土壤科学中的核心概念。通过这种方法，研究人员可以更深入地理解土壤和作物之间的能量交换，为农业生产和土壤管理提供科学依据。此研究是江苏省"青蓝工程"资助项目的一部分，体现了对青年学者科研能力的培养和支持。