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深层地温场
来源:深圳市气象局 更新时间:2019年4月18日

  直管地温表是测定深层土壤温度的温度表。应装在带有铜底帽的管形保护框内,框中部有一长孔,使温度表刻度部分显露,便于读数。框顶端联以木棒,置于硬橡胶套管内。套管垂直插入其中,深度分40 、80 、160 、320 厘米等数种。

  《地面观测规范》规定:直管地温表应安装在带有铜底帽的保护框内, 保护框顶端连接在一根木棒上, 木棒顶端有一个金属盖, 恰好盖住硬橡胶套管, 木棒上几处缠有绒圈, 金属盖内装有毡垫, 温度表的感应部分周围填满铜屑。这样安装的目的就是阻滞管内外空气对流交换, 防止降水等物落入, 温度表具有必要的滞后性。只有这样才能真实测定地中温度。有的观测员在平时观测工作中, 并未完全按上述规定执行, 容易造成记录失真。

  构造

  直管地温表是装在带有铜底帽的管形保护框内,

  保护框中部有一长孔,使温度表刻度部位显露,便于读数。

  保护框的顶端连接在一根木棒(或三节棒)上,木棒长度依深度而定。整个木棒和地温表(保护框)又放在一根硬橡胶套管内。

  木棒顶端有一个金属盖,恰好盖住硬橡胶套管。木棒上几处缠有绒圈,金属盖内装有毡垫,以阻滞管内空气对流和管内外空气交换,也可防止降水等物落入。

  装铜屑的原因:使温度表具有必要的滞后性,以便使在从地中抽出温度表进行读数的短时间内,示度保持不变。

  观测

  观测地段与仪器安装

  a 、在观测场,面积为3×4m2,草层应与观测场上草层同高。

  b、安装应自东向西,由浅而深,表间隔约50cm,在地段中部排列成一行。

  C、为了保护地段的草层和有积雪时的积雪层,在地温表北边约30cm处,应设置一个木制观测台架。架宽约30cm,长度按观测方便而定,高度与地温表外管露出地面的高度相同.

  观测和记录

  时间:40cm地温表于每日2、8、14、20时观测80、160、320cm地温表每日14时观测一次。

  方法:同地面、曲管地温表。 观测深层地温时,应在台架上按由浅至深的顺序,把直管地温表从套管中迅速取出读数;观测后将表轻轻插回套管,盖好顶盖。

  特殊情况:观测时,若正降大雨,为了不使雨水落入直管地温表的套管中,可适当延迟直管地温表的观测。在积雪时,直管地温表照常观测。在积雪较深的地区,为避免积雪掩没直管露出地面部分,应事先在管外再附加一个套筒,并加顶盖。套筒顶盖须系一根绳子,绳的下端系在直管表顶盖的环上,用以观测时提取地温表。

  观测规律

  土壤温度变化先从表面开始, 逐渐影响土壤深层的温度变化。热量的传递需要一定的时间。当土壤表面热量累积达到最大值而出现一天中的最高温度时, 土壤各深度的温度尚未达到一天中的极大值。因此,土壤最高、最低温度出现的时间,随深度增加而滞后。

  一般情况下40cm( 地温从每年1月初开始逐渐回升,到8月初达一年中的最高值,以后又逐渐渐下降,在次年的1月初达全年的最小值。80cm地温从每年2月中旬开始逐渐升高,到8月中旬达全年的最高值,之后逐渐下降,在次年的2月中旬出现全年的最低值。160cm地温在每年的4月中旬左右开始升高,9月逐渐回落,在次年的4月中下旬达全年的最低值。320cm地温则在每年的5月中旬才开始回升,9月末达最高值,以后逐渐下降,最小值则出现在次年的5月初。

  以平均情况而言,土壤日最高、最低温度出现的时间,随深度每增加lOcm滞后2. 5一3. 5 h,而年最高和最低温度出现的时间,随深度每增加1m落后20一30d。掌握了这些规律,对日常观测有很大帮助。40cm地温比80, 160, 320cm地温受天气影响稍明显。若相邻两定时温度变化在士0. 4℃以上,80, 160, 320cm相邻两天温度变化在士0. 2℃以上时,应该考虑是否误读或温度表是否损坏或酒精柱是否中断等现象。但是在春季和初冬时,深层地温也会有一些波动,总的趋势如上所述。因为深层地温变化很小,一般情况下温度不会大幅度地升降。所以在日常工作中应注意寻找规律,总结经验,才能不断提高观测质量。 [2]

  直管地温表的检查

  新安装的地温表检查

  对于新安装的地温表, 一般要注意检查以下几个方面:

  ① 套管的外观检查。套管应当是圆形的, 管身匀直完好无损。套管末端的金属管帽固定牢固。分节套管各段连接时应不太费力而拧到底。套管的外壁涂有油漆, 露出地面部份漆成白色。

  ②必套管下端的金属套帽, 不应有漏水现象。检查的方法一是渗漏检查法: 将有金属套帽的一节插入水中, 然后用一根木棒卷上一层吸水性较好的纸, 插入套管内, 30 分钟后取出木棒( 注意纸不要掉入套管内) , 检查纸上有无水渍现象。如有水渍则该套管不能安装使用。二是加压检漏法: 将有金属套帽的一节, 在牙口连接一根橡皮管, 然后插入水中, 通汪橡皮管向里打气, 使套管内的压力增加, 待2 一8 分钟后, 如果水面出现气泡,则该套管不符合技术要求, 不能安装使用。

  ③ 木杆的检查: 木杆是经过蓖麻油或其他防腐物质加工处理的, 不得有损裂痕迹。在木杆上应装有毛毡环, 金属帽中有毡垫。多节木杆之间的连接应是灵活可靠的。

  使用中的地温表检查

  对于使用中的直管地温表, 一般要注意检查以下几个方面:

  ①外套管的变形检查。直管地温表的外套管, 是根据不同的深度埋在土中。西北地区土质松软, 雨后容易板结下沉, 对外套管产生挤压而变形。造成插拔温度表时感到困难, 严重的将使玻璃地温表折断。

  检查的方法是将木杆插入套管中, 然后来回抽动2 一3次, 每抽动一次将木杆转动一个角度。从上到下和从下到上都感到抽动用力均匀, 没有过松或过紧现象, 则说明外套管正直。否则外套管已变形,需要重新安装或更换新管。

  ②防空气对流绒圈的检查。用黄铜线扎在木杆上的几道毛毡绒圈,由于长期使用磨损,而失去应有的作用,造成测值失真或快速下插表时损坏地温表的球部。检查的方法是将木杆插入外套管的一、士、惫等深度,慢慢的松手,观察木杆是否无阻力向下掉。如果向下掉,则绒圈已被磨损,则需更换绒圈。

  ③金属盖内毡垫圈,必须保持松软,否则失去密封和减振作用。必要时更换新毡垫。 [3]

  直管地温表的正确使用

  除严格执行《地面观测规范》外,在观侧时要做到:

  (1)提表时要慢,要保持木杆铅直向上。当表提出管口时,不能倾斜折压温度表保护框。否则将会折断玻璃温度表,而造成损坏仪器的事故。

  (2)在插表时要保持木杆垂直向下,动作要慢。当离底约20-30厘米时,更要减慢速度;到底后要用手轻压帽盖,使温度表保护框铜帽与外套管底铜帽可靠接触。

  近来损坏的7支地温表中,有6支是由于长期使用中防对流绒圈磨损,失去阻滞作用,插表时过快过猛,表球部被剧烈撞击震破,1支是套管变形,向上提表时被折断。从上述情况看,要减少仪器损坏的事故,必须注意平时的检查和维护,特别是日常观测中操作动作要慢要轻。只要小心谨慎是可以杜绝仪器损坏事故的。 [3]

  仪器维护

  ① 经常注意检查直管地温表的套管内有无积水。检查时,可在长棒上缚以吸水物来进行。若发现有水,应及时用竹杆或长棒缚上海绵、棉花等易吸水物反复插入管内将水蘸干。若管内经常积水,则应查明原因,视情况进行修理或更换硬橡胶套管。

  ② 每月检查一次地温表安装状况,并经常注意地温表保护框的清洁,特别要清除保护框铜底帽上的泥垢。