溫度與相對濕度的變化關系范文
時間：2024-01-10 17:59:00
導語：如何才能寫好一篇溫度與相對濕度的變化關系，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
中圖分類號：S572.092文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2017）06-0054-06
AbstractTo improve the curing quality， the temperature and humidity in different barn space and at different curing time were measured by HE174 automatic temperature and relative humidity recorder in airflow-descending bulk curing barn. The results showed that there were some differences in temperature and relative humidity in the upper， middle and lower layers and the different zones of plane areas during the curing process. The changes in the vertical and horizontal directions were smaller at the early yellowing stage， were larger at the later yellowing stage and leaf-drying stage， and gradually reduced at the stem-drying stage. The difference of temperature and relative humidity in the vertical direction was significantly larger than that in different areas of the horizontal direction. The chemical composition of tobacco leaves was different between different layers after curing. The difference of nitrogen compound content was smaller. The content of total sugar and reducing sugar in the lower layer was slightly higher than that in the upper layer without significant differences. The results could provide the theoretical basis for guiding the reasonable tobacco-loading and optimizing the curing technology for bulk curing barn.
KeywordsBulk curing barn； Temperature； Relative humidity； Distribution
密集烤房是目前我國烤煙主要烘烤設備[1]。烘烤過程中密集烤房提供的熱氣流與煙葉本身的水分相互作用在烤房內形成一個微環境，為煙葉內部生物化學反應、形成特定的外觀及內在品質提供適宜條件。有關烤房內溫濕度和氣流變化前人做了一定的研究，唐力為[2]報道，烘烤過程中烤房內各區域間同一時間點的溫濕度普遍存在差異，主要反映在不同區域中調制的升溫穩溫方式的差異、排濕速率的差異以及不同烘烤工藝溫度段所經歷時間長短的差異等方面。王勇軍等[3] 研究了變黃階段、定色階段、干筋階段垂直方向風速和水平風速對烘烤的影響。趙華武[4]l現密集烘烤過程中，煙葉葉片水分的散失與烘烤進程關系密切，定色期失水量和失水速度最大。董艷輝[5]研究了密集烘烤過程中煙葉溫度與烤房環境因子的關系。包亞峰[6]利用多孔介質得到了烤房部分溫度場和速度場分布?？痉績葴貪穸韧ㄟ^影響煙葉的酶活性，影響烤后煙葉化學成分的協調性，最終會使各區域煙葉的吸食品質有明顯差異[7-13]。但對于機械通風密集烤房內溫濕度變化動態的量化研究鮮有報道。本文研究了氣流下降式密集烤房烘烤過程中不同空間不同時間溫濕度分布動態及其對煙葉品質的影響，旨為密集烤房合理裝煙及烘烤工藝有效掌控提供理論依據。
1材料和方法
1.1供試材料
供試煙葉：烤煙品種K326，選取同一地塊生長狀況、成熟度一致的中部煙葉，含水率平均為84.2%。
供試烤房：氣流下降式密集烤房，符合國煙辦綜[2009]418號文件要求，裝煙室8.0 m×2.7 m×3.5 m，烤房風機型號為7號風機，風機中電機功率2.2 kW/h。
測試儀器：深圳市華圖測控系統有限公司生產的HE174溫濕度自動記錄儀。
試驗時間及地點：2015年山東省沂水金旭煙農專業合作社烘烤試驗基地；2016年山東省諸城鑫興煙農專業合作社烘烤基地；山東農業大學煙草實驗站園。文中所用數據為三地兩年平均值。
1.2試驗設計
1.2.1裝煙方式采用掛竿方式，掛煙三層，每個烤房共裝煙336竿，每竿煙葉質量在（10±0.2）kg，煙竿均勻分布在裝煙室內。
1.2.2溫度和相對濕度的測定將27個溫濕度自動記錄儀均勻放置于烤房裝煙室內上、中、下三層，每層九個，每層記錄儀分布如圖1所示。前部是指靠近加熱室煙葉區域，后部是指靠近烤房門煙葉區域。按照八點式烘烤工藝烘烤，烘烤結束后取出記錄儀并輸出數據，分析結果。
1.2.3煙葉烘烤情況測定烘烤后在烤房每層各個測量點附近隨機選取三竿煙調查烤青率和烤褐率?？厩嗦剩?）=含青煙葉/調查煙葉總數×100；烤褐率（%）=含褐煙葉/調查煙葉總數×100。
1.2.4煙葉常規化學成分的檢測烘烤結束后取上、中、下層代表性區域C3F進行常規成分分析。煙堿含量測定采用紫外分光光度法； 水溶性總糖含量采用乙醇提取， 蒽酮比色法測定； 還原糖含量測定采用苦味酸法； 總氮含量測定采用濃硫酸-雙氧水消化法。
2結果與分析
2.1烤房濕度時空分布
2.1.1垂直相對濕度分布動態變黃期垂直方向相對濕度變化動態如圖2所示，圖中所用數據為每層9點數據平均值（下同）。
烘烤變黃期是煙葉調制的重要時期，變黃期可分為前期烤房密閉氣體循環階段和后期排濕階段。
變黃前期烤房密閉熱氣體循環階段：烤房垂直方向相對濕度均在97%以上，相對濕度差在3%以內，相對濕度穩定。變黃后期排濕階段：不同層間相對濕度差逐漸增大，上層的相對濕度下降速度最快，變黃期結束降低至59.5%；下層相對濕度降低速度最慢，變黃期結束時相對濕度為71.8%，垂直方向相對濕度差為12.3個百分點。
定色期垂直相對濕度差逐漸減小，定色期結束時垂直相對濕度差為4.1個百分點，中層和上層間的相對濕度差小于中層和下層間。定色期是煙葉逐漸干燥的時期，由于上層煙葉先干燥，使垂直方向濕度相差比較大（圖3）。
干筋期垂直濕度差逐漸減小，當烤房濕度整體降低至10%時，垂直濕度差不超過1個百分點，烘烤結束時不同區域濕度為7%（圖4）。
2.1.2烤房水平方向相對濕度變化動態變黃期水平方向相對濕度變化如圖5所示，僅以中層相對濕度統計分析（下同）。變黃前期密閉循環階段烤房內水平方向的相對濕度基本一致，相對濕度都在95%以上，相對濕度差在2個百分點以內。變黃后期排濕階段各區域相對濕度差逐漸變大，最大水平相對濕度差出現在變黃后期相對濕度迅速下降階段，前部和中部相對濕度差在3個百分點以內，但后部的相對濕度明顯低于中部和前部。
定色期烤房內的煙葉逐步干燥，相對濕度逐漸下降，烤房后部相對濕度最低，前部相對濕度最高。水平相對濕度差先增大后減小，最大水平相對濕度差在定色前期，為8.9個百分點?？痉壳爸胁吭诙ㄉ捌谙鄬穸炔钚∮谥泻蟛?，定色后期則相反（圖6）。
干筋期烤房前部相對濕度高于中部和后部，中部和后部相對濕度差明顯小于前部和中部。隨干筋期延長水平相對濕度差逐漸減小，當烤房濕度整體降低至8%時，水平面各區域相對濕度基本相等。
2.2烤房溫度時空變化動態
2.2.1垂直方向溫度變化動態變黃期垂直方向溫度變化如圖8所示，上層溫度最高，下層溫度最低。變黃前期烤房密閉氣流內循環階段上下層間的溫度差在1℃以內；變黃后期排濕階段垂直溫度差逐漸增大，最大溫度差為2.6℃。
定色期仍為上層溫度最高，下層最低，上層和中層間溫度差大于中層和下層。隨著溫度逐漸升高，垂直溫度差緩慢增大，最大上下層溫度差為3.4℃（圖9）。
干筋前期溫度迅速升高，垂直溫度差達整個烘烤過程中最大值，為4.1℃。隨后垂直溫度差逐漸減小，溫度升到68℃時垂直溫度差明顯減小，烘烤結束時垂直溫度差在0.5℃以內（圖10）。
2.2.2水平方向溫度變化動態變黃期前期烤房處于氣流內循環的密閉狀態，水平面不同區域溫度差在0.5℃內，變黃后期通風排濕階段烤房不同區域間溫度差逐漸增大，變黃期結束時最大水平溫度差為1.3℃（圖11）。
定色期后部溫度高于中部高于前部，水平溫度差緩慢增大，定色期結束時水平最大溫度差為1.5℃（圖12）。
干筋前期溫度迅速升高階段，水平溫度差達到烘烤過程中最大值，為2.9℃，之后逐漸減小，干筋后期不同區域水平溫度基本相等（圖13）。
2.3烘烤關鍵溫度點烤房溫度差和相對濕度差
八點式烘烤工藝關鍵溫度點垂直和水平溫濕度差表1。
由表1可知，42℃時平均垂直相對濕度差最高達14.733個百分點，38℃最低為1.591個百分點，38℃至42℃平均垂直相對濕度差逐漸升高，42℃至68℃逐漸減小；42℃時平均水平相對濕度差最高為9.542個百分點，68℃時最低為1.059個百分點，平均垂直相對濕度差高于平均水平相對濕度差； 54℃時平均垂直溫度差最高為3.172℃，38℃時最低為0.438℃； 54℃時平均水平溫度差最高為1.569℃，38℃時最低為0.193℃，平均水平溫度差明顯低于平均垂直溫度差。
2.4密集烤房不同層間烘烤效果比較
由表2可知，上層煙葉相對于下層煙葉含青率較高，烤褐率較低；煙堿、總氮含量不同層次煙葉間差異較小；總糖和還原糖含量下層煙葉略高于中層和上層，但未達到顯著差異；糖堿比集中于8.68～9.42之間，下層煙葉略高于中層和上層。
3討論
本研究結果是在烤房風機型號為7號風機，風機中電機功率2.2 kW/h的情況下測定的，風機功率增大時根據張樹堂等[18]研究，烘烤前期前中后部的溫濕度差亦隨之加大，烘烤后期溫濕度差減??；相反當風機型號和電機功率減小到一定程度時，前中后部的溫濕度差會出現與本結論相反的結果，即前部溫度高濕度低，后部溫度低濕度高，具體數據有待于進一步研究。
本研究中變黃前期溫濕度變化小，變黃后期和定色期大，干筋期小，這與普通烤房烘烤過程中垂直方向溫濕度差異變化規律不同[19]，主要原因為普通烤房內氣體對流弱，導致其變黃前期不同層次溫濕度差大于定色期和干筋期；而密集烤房由于有機械通風導致烤房內氣體對流較強，再加上本期燒火較小，因而導致變黃前期烤房內垂直方向溫濕度差反而比定色期小。
氣流下降式烤房的水平相對濕度差在變黃期和定色期都小于垂直相對濕度差，但在干筋前期大于垂直相對濕度差，與包亞峰[6]的結論一致。
4結論
氣流下降式密集烤房在烘烤過程中裝煙室內垂直方向不同裝煙層溫度分布規律為上層高于中層高于下層，相對濕度分布規律為上層低于中層低于下層。水平方向不同區域溫度分布規律均為前部低于中部低于后部，相對濕度分布規律為前部高于中部高于后部。隨烘烤進程溫濕度差異變化規律為：變黃前期小，變黃后期及定色期大，干筋期又逐漸變小。垂直溫度和相對濕度差大于水平溫度和相對濕度差。
氣流下降式密集烤房不同層間煙葉烘烤效果存在一定差異：上層（迎風層）相對于下層煙葉烤青率較高，烤褐率較低；烤后煙葉煙堿、總氮含量不同層次間差異較??；煙葉總糖和還原糖含量下層略高于上層，但未達到顯著差異。
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篇2
關鍵詞：混凝土相對濕度Boltzmamn變量質擴散系數
產生混凝土表面裂縫的一個重要因素是混凝土表面的干縮應力或濕差應力.混凝土表面的濕度梯度，以及由此而產生的濕差應力，取決于混凝土的濕擴散速度.由于混凝土的濕擴散速度(以質擴散系數Dm表示)強烈地依賴于混凝土本身的濕度狀態[1]，且由于混凝土的含濕狀態難以準確地測量，所以，長期以來，混凝土濕度控制方程的求解進展緩慢，混凝土的表面裂縫問題在理論上并沒有很好地解決.本文利用混凝土內部的相對濕度H與混凝土的體積含濕率ω(或重量含濕率)在一定濕度范圍內的線性關系H=f(ω)=Kω+B(見圖1)[2]，在等溫環境下，測試了第一飽和狀態下混凝土與碾壓混凝土向非飽和空氣介質傳濕的全過程，得到了相對濕度從70%到100%范圍內，兩種混凝土的質擴散系數，為進一步研究混凝土的溫濕度耦合作用打下基礎.
圖1混凝土材料相對濕度與重量含濕率
1混凝土濕度擴散方程與Boltzmamn變量
文獻[3]研究了多孔介質溫濕度耦合控制方程.在特定尺度意義下，混凝土是一種典型的多孔介質.忽略重力的影響，并將孔隙中蒸汽壓力與毛細吸力轉化為溫度與濕度的函數后，混凝土的濕度擴散方程可以簡單地表示為[3]：
(1)
式中：Dm為在沒有溫度變化的情況下混凝土濕份遷移的質擴散系數，單位：m2/h，它是混凝土散濕能力與保濕能力的綜合表示，表明物體內部濕度趨于一致的能力，它實際上是含濕度的函數，即Dm=Dm(ω)，正是由于這一關系，使得式(1)成為了經典的非線性微分方程，使理論解法幾乎失去可能；Dt為溫度變化引起濕份遷移的質擴散系數，簡稱熱質擴散系數，單位：m2/h℃.為了使問題得到簡化，假設介質與環境的初始溫度是均勻的，且在等溫環境中濕分擴散引起的混凝土溫度改變可以忽略不計[3]，那么式(1)可變為
(2)
基于混凝土濕分表示的線性假定，H=Kω+B，式(2)的另一種表達式為：
(3)
相應地，Dm=Dm(ω)變成Dm=Dm(H).一種求質擴散系數的方法是Bruce和Klute在研究土壤的入滲問題時提出來的[4].其基本思路是：在一維情況下，假定混凝土干燥前沿的推進速率反比于τ1/2，那么，單位面積混凝土的累計散濕量I就正比于τ1/2，即I=Sτ1/2.其中，S為混凝土的干燥度.事實上，按物理意義，從τ0時刻到τ時刻，單位面積混凝土的累計散濕量(H1為τ時刻混凝土的相對濕度，H0為τ0時混凝土的初始相對濕度，x為測點離散濕表面的距離)，于是
（4）
其中Boltzmamn變量η=xτ-1/2，也就是根據復合函數求導規則，可將式(2a)變成：
d/dη(DmdH/dη)+1/2ηdH/dη=0(4)
顯然，H=H(η)或η=η(H)均是式(2a)的解.由式(4)經代數運算即可以得：
篇3
通過靜態稱重法和干濕杯法測得了加氣混凝土在15、25和35 ℃下的等溫吸放濕曲線和蒸汽滲透系數，討論了蒸汽滲透系數的變物性取值方法，并與《民用建筑熱工設計規范》（GB 50176-93）中的取值進行了對比。結果表明，加氣混凝土的等溫吸放濕曲線和蒸汽滲透系數在實驗溫度范圍內受溫度影響不大。該取值方法能針對吸濕過程，在中等相對濕度（60%～80%）或者整個典型建筑環境相對濕度（40%～95%）范圍內計算得到與規范規定值基本相同的平均蒸汽滲透系數。此外，該方法能推廣到各種多孔材料，針對吸濕或放濕過程，在各相對濕度范圍內得到準確的蒸汽滲透系數。
關鍵詞：
加氣混凝土，滲透系數，等溫吸放濕曲線，變物性
理解和控制建筑圍護結構中的濕分傳遞與儲存過程可以幫助人們延長建筑構件的使用壽命[12]，減少暖通空調系統的能耗[34]，緩和室內溫濕度的波動[5]，并提高室內空氣品質[67]。分析建筑圍護結構中濕分傳遞的方法有很多種。長期以來，Glaser提出的穩態蒸汽滲透模型被廣泛用于工程實踐，甚至成為國際標準（EN ISO 13788[8]）。中國的《民用建筑熱工設計規范》（GB 50176—93）[9]也采用該計算方法。該模型其實源于菲克定律，其表達式為：式中：qv為蒸汽傳遞速率，單位為kg/（m2·s），工程常用單位為g/（m2·h）；μ為蒸汽滲透系數，單位為kg/（m·s·Pa），工程常用單位為g/（m·h·Pa）；Pv/x為蒸汽傳遞方向上的蒸汽壓力梯度，Pa/m。
馮馳，等：加氣混凝土蒸汽滲透系數的變物性取值方法
Glaser模型雖然簡單易用，但在很多計算中表現出的精度較差。這主要是由兩方面原因引起的：一方面，Glaser模型是純蒸汽滲透的一維穩態模型，而在實際過程中，濕分的傳遞常常是非一維、非穩態、液態和氣態濕分同時傳遞的。因此，近年同時考慮圍護結構中熱量、空氣和濕分傳遞的多維多相瞬態模型得到了大量關注[1013]。另一方面，Glaser模型中涉及的關鍵物性參數——蒸汽滲透系數μ是溫度與材料含濕量的函數。而在中國規范中，這一物性參數卻被取為定值[9]，因而大大影響了計算結果的準確性。如果能更準確的對蒸汽滲透系數取值，那么計算的精度必然得到提高。
筆者以加氣混凝土為例，通過實驗測得了其等溫吸放濕曲線和蒸汽滲透系數，討論了蒸汽滲透系數的變物性取值方法，并與現有規范中的取值進行了對比。
1實驗方法
所用加氣混凝土的密度符合B07標準，強度等級為A5.0。進行實驗前，加氣混凝土砌塊已在自然狀態下放置1 a以上。等溫吸放濕曲線和蒸汽滲透系數的測試都在華南理工大學建筑節能研究中心的人工氣候室內完成。2個性質的測試都分別在15、25和35 ℃下進行，溫度控制精度為± 0.2 ℃。
1.1等溫吸放濕曲線的測定
等溫吸放濕曲線的測定采用靜態稱重法，主要參照國際標準ISO 12571[14]進行（圖1）：將加氣混凝土砌塊切割成4 cm×4 cm×2 cm的試件，烘干至恒重后放入內部空氣相對濕度不同的干燥器內吸濕，每隔一段時間取出各試件分別稱重。待吸濕達到平衡后，將在較高相對濕度下吸濕平衡的試件取出，放入較低相對濕度的干燥器內進行放濕直至平衡。干燥器內部空氣的相對濕度用8種飽和鹽溶液（LiCl、MgCl2、K2CO3、NaBr、NaCl、KCl、KNO3和K2SO4）控制。
稱重所用的分析天平精度達萬分之一克。在連續3次稱重（間隔24 h以上）結果變化不超過0.1%的情況下認為已達到平衡，取3次稱重結果的平均值作為最終結果。計算每個試件的平衡含濕量，然后計算同一工況下4個試件的平均值。
1.2蒸汽滲透系數的測定
蒸汽滲透系數的測定采用干濕杯法，主要參照國際標準ISO 12572[15]進行（圖2）：將加氣混凝土砌塊切割成直徑12 cm、厚3 cm的圓餅狀試件，用精度為0.01 mm的游標卡尺測量每個試件的尺寸。將試件在一定溫度和相對濕度下預處理后，封裝在透明玻璃容器的口部。用石蠟和凡士林的混合物密封。容器內裝有約200 mL飽和鹽溶液及一定量的未溶解的鹽，液面上方和試件下表面之間有約2～3 cm厚的空氣層。封裝了試件的玻璃容器放入乘有飽和鹽溶液或干燥劑的干燥器內。干燥器內部裝有小風扇，在測試期間一直保持運行，以保證干燥器內部空氣的運動。試件兩側的相對濕度對共有3組，大約為0～40%，40%～80%和80%～95%，具體數值因測試溫度的不同而略有變化。
用氣壓計記錄整個實驗過程中人工氣候室內的氣壓，精確到10 Pa。每個工況下均用3～6個試件進行平行測試。每隔3～4 d對試件及其密封的玻璃容器進行一次稱重，并用直尺測量空氣層厚度。天平精度為0.01 g，直尺精度為1 mm。在重量變化速率穩定后，連續稱量7次。計算試件的蒸汽滲透系數時，空氣層厚度、氣壓等因素均已修正。整個稱重過程結束后，從容器口處取出試件，迅速砸碎并用烘干法測量試件中心部分的平衡含濕量。
2實驗結果
2.1等溫吸放濕曲線
圖3為測得的加氣混凝土試件在各溫度和相對濕度下的平衡含濕量散點圖。其中，不同溫度下的數據點未在圖中加以區分，因為統計檢驗表明，在實驗的溫度范圍內溫度對加氣混凝土的等溫吸放濕曲線影響不大。從圖3可以看出，加氣混凝土的毛細滯后效應明顯，因此應該用吸濕曲線和放濕曲線分別描述吸濕和放濕過程。
2.2蒸汽滲透系數
圖4為測得的加氣混凝土試件在各溫度和平衡含濕量下的蒸汽滲透系數散點圖。與圖3類似，不同溫度下的數據點也未加以區分。
3蒸汽滲透系數的變物性取值方法
3.1取值方法
許多學者都將蒸汽滲透系數直接表達為環境相對濕度的單值函數[2021]。但事實上，蒸汽滲透系數應該是材料含濕量的單值函數。對于加氣混凝土這樣有明顯毛細滯后現象的材料而言，即使環境相對濕度相同，材料的平衡含濕量也可能因為吸放濕過程的不同而存在很大的差異，所以，一個相對濕度其實對應了兩個蒸汽滲透系數。由此可見，將蒸汽滲透系數表達為相對濕度的單值函數是不合理的。
然而，環境相對濕度是一個比材料含濕量更容易獲得且非常常用的參數。若能將材料的蒸汽滲透系數表達為相對濕度的函數，則能大大方便實際應用。從上述分析可知，這么做是有一定代價的：即對于有明顯毛細滯后現象的材料而言，應該有2個函數分別針對吸濕和放濕過程，在不同工況下予以采用。將式（1）～（3）合并，并假定環境相對濕度沒有劇烈變化，材料與環境的吸放濕過程始終處于（準）動態平衡，則可以得到加氣混凝土在吸濕和放濕過程中蒸汽滲透系數與相對濕度的關系曲線（圖5）。
從圖5可見，吸放濕過程對應的蒸汽滲透系數有明顯差異，而且相對濕度越高，差異越明顯。這主要是因為加氣混凝土的毛細滯后效應在較高相對濕度下更為明顯。此外，在相對濕度超過90%后，加氣混凝土的蒸汽滲透系數隨相對濕度的增加而迅速變大。此時，蒸汽的傳遞已不再是濕傳遞的主要機制，液態水的遷移起到了更加重要的作用。
篇4
關鍵詞：四川榿木；樹干液流；熱脈沖
中圖分類號：S785文獻標識碼：B文章編號：1674-9944-（2013）10-0001-04
1引言
蒸騰耗水量是樹木生理水分的重要參數，由于樹體高大，變異復雜，冠部直接測定非常不便，而樹干木質部部位上升液流速度及液流量制約著整株樹木的蒸騰量，因而通過對樹干液流的測定，可以快速簡捷確定樹冠蒸騰耗水量的大小。熱脈沖法能基本保持樹木的生長狀態不變而獲得對樹木蒸騰指標的度量。本文通過對四川榿木（Alnus cremastogyme Burk）的樹干液流規律進行研究，討論了四川榿木對水分的需求，以期得出具有生產實際指導意義的結論。
2試驗地概況
試驗地位于江西省分宜縣大崗山國家級森林生態站，東經114°30′～114°45′，北緯27°30′～27°50′，屬于中亞熱帶季風濕潤氣候，年平均氣溫為16.8℃，多年平均降水量為1590.9mm，年均蒸發量為1503.8mm。降水主要集中在4～6月份，占全年降水量的44.6%。樣地處于山谷地帶，為12年的人工純林，平均胸徑18cm，平均樹高14m，郁閉度為0.7，樹木生長狀況良好；林下植被以草本為主并有少量灌木，土壤肥沃，土層深厚。
3材料與方法
在試驗林內進行標準地調查，2007年7月19日00：00時～7月20日24：00時，選擇生長正常的一株標準木進行測定。
測定儀器：熱脈沖速度記錄儀（Heat Pulse Velocity Recorder，簡稱HPVR）。它是基于熱脈沖技術。
熱脈沖速度記錄儀的安裝及有關參數的確定方法是：①在樣本登記表上記錄樣木位置并編號。②在樹干上距地面1m高處用木銼除去一圈死樹皮，并圍貼上5cm寬的膠帶。③在膠帶上用測樹卷尺準確量取樹干直徑及周長。④用指南針確定樹干上的東南西北4個方位，在膠帶上標出相互等距的4個測點，作為不同深度探頭的安裝位點。⑤將已制備的鉆孔模板固定在測點上。鉆模厚20mm，長50mm，寬20mm，其中線上有3個直徑2mm的小孔，上孔與中孔距離10mm，中孔與下孔距離5mm，選取1.80mm直徑的鉆頭，用微電鉆打孔至預定的深度。⑥用3根鋼棍插入3個孔中，將帶有不干膠的卡片緊貼其上，用解剖刀劃出鋼棍在卡片上的軌跡，按公式要求計算熱源與探頭的實際距離。⑦隨機確定不同深度探頭所對應的儀器記錄通道，按不同深度插入探頭，并與通道相連接，在測定處中孔安裝熱脈沖注射器，上、下孔插入熱敏探頭，用鋁箔將安裝部位遮蔽，以避免太陽輻射干擾。⑧連接電源（12V鉛酸電池）。⑨調零并設置儀器操作參數、日期、時間，取樣間隔為20min，脈沖持續時間為1.6s。⑩測定完成后將儀器內存中數據轉錄至筆記本電腦上存儲。拆除探頭后，用生長錐在每個測點處取樹干木質部樣品，取樣確定心材與邊材半徑。在室內用電子天平測其鮮重、干重值，并利用阿基米德定律稱取其體積，計算其樹液體積比率及木材體積比率（圖1）。
4結果與分析
4.1四川榿木樹干液流速率的日進程
從圖2、圖3可以看出：無論是春季還是夏季，四川榿木樹干液流均表現出明顯的晝夜變化規律。從圖2中可以看出，在春季，6：00時液流開始明顯上升，并于12：00～13：00時達到峰值，然后開始緩緩下降，直至來日日出之前進入低谷，呈明顯的單峰曲線；從圖3中可以看出，在夏季，5：00～6：00時液流開始明顯上升，11：00～12：00時達到一個峰值，然后迅速下降，并于13：00～14：00時達到一個較低值；在14：00～15：00時又達到一個峰值，然后開始緩緩下降，直至來日日出之前進入低谷，呈明顯的雙峰曲線，即低谷“午休”現象。
四川榿木在夜間有上升液流存在。Kramer指出，水分吸收有兩種機理：常見于緩慢蒸騰植物的主動吸收和在迅速蒸騰植物中占據優勢并發生在大多數木本植物中的被動吸收，主動吸收是由于根壓的作用[1]。夜間由于蒸騰速率基本為零，不會有大量的水分被樹木吸收，此時測得莖中木質部中上升液流的存在，推測原因只能是根壓使然[2～4]。
4.2四川榿木樹干液流量的計算
熱脈沖方法中樹干液流量的計算公式為：
Q=Vs·As
式中：Q為樹干液流量（kg/d）；Vs為液流速度（g·cm2·hr-1）；As為邊材面積（cm2）。
把測定結果代入公式，得到不同樹種年樹干液流量。經過計算四川榿木的年樹干液流量為2.92t/yr；單位面積的年液流通量為11.107kg/cm2。
4.3樹干液流對環境因子的響應
樹干液流的變化除了受到樹木的生物學結構、土壤供水水平影響外，還受到周圍氣象因子的制約。本研究選擇了夏季四川榿木生長旺季的液流速率作為因變量，分析太陽輻射強度（ESR）、空氣溫度（Ta）、空氣相對濕度（RH）、土壤溫度（Ts）、飽和水氣壓（Pw）和風速（Ws）等6個環境因子對其影響，并制圖，得到圖4至圖9。
從圖4和圖5可以看出，四川榿木樹干液流速率與太陽輻射強度、空氣溫度和風速的變化基本一致。太陽輻射強度由5：00左右零值，而后迅速上升，樹干液流的啟動時間比凈輻射超過零值的時間滯后30min，在5：30開始有明顯的啟動，太陽輻射強度和空氣溫度逐漸升高，樹干液流也隨之增大；樹干液流的峰值比太陽輻射強度和空氣溫度的峰值提前1h，于11：30左右達到高峰后急速減小；2h后又快速增加，并在15：30左右達到一個亞峰值，而后緩慢下降；在晚上21：00太陽輻射強度達到零值而空氣溫度也降至較低值，液流仍維持在一定的水平，液流在22：00達到較小水平，整個太陽輻射強度和空氣溫度都呈現單峰型曲線，而樹干液流日變化呈現雙峰型曲線。從圖9可以看出：林內風速的變化受大氣氣流運動的影響，風速與樹干液流的日進程基本一致，但對樹干液流的影響不如太陽輻射強度和空氣溫度、空氣相對濕度等強烈。風速是通過影響空氣相對濕度間接影響樹干液流速率的：當風速越大時，空氣相對濕度就越低；風速越小時，空氣相對濕度就越高[5]。
由圖6可見，四川榿木樹干液流速率與空氣相對濕度的變化規律相反，空氣相對濕度低的時候液流速率高，空氣相對濕度高的時候液流速率低。當夜間至黎明空氣水汽接近飽和、相對濕度趨近100。葉子與大氣的界面系統水勢梯度接近0值，葉子蒸發量低，樹干液流通量低；白天空氣相對濕度下降，界面系統的水勢梯度增大，水分蒸發增強，樹干液流也加快；當相對濕度還沒有達到最?。?0：00～11：00），樹干液流已選最大，相對濕度繼續減小至最低，樹木的自保護機制起作用，部分氣孔自動關閉。樹液流動下降，午后隨著輻射與氣溫的下降，相對濕度增大，氣孔開放，樹液流動又上升，相對濕度繼續增大，水勢梯度減小，樹液流動再次下降，有時還會出現反彈，表現為多個峰值，直至凌晨5：00液流降至最低值。
圖7中可以看出，不同土層的土壤溫度的變化是不一致的：10cm層和20cm層的土壤溫度變化幅度大，且變化趨勢與樹干液流速率較為一致。40cm層和100cm層的土壤溫度變化不明顯，而樹干液流速率的變化呈雙峰曲線。液流速率隨著土壤溫度的升高而升高，這與Cochard等[6]的研究結果一致：土壤溫度的變化主要集中在近地表層（40cm以上）；夜晚低，白天高，在一天當中的變化呈單峰曲線。土壤溫度波動滯后于空氣溫度的變化2h，這是由于土壤巨大的熱容性及傳導阻力引起的[4，7，8]。樹干液流的峰值基本與空氣溫度的峰值同步，比土壤溫度的峰值要早2h。
從圖8中可以看出，在前24h，樹干液流速率與飽和水氣壓有較好的同步性；后48h，樹干液流速率受飽和水氣壓的影響不明顯。這主要是由于樹干液流速率不僅受到飽和水氣壓的影響，還受到其它環境因子和自身生理特性的影響，是由多種因子決定的。不少學者的研究發現，當飽和水氣壓值偏高時，植物的氣孔導度會大幅下降，因而會限制蒸騰[9]。在晴天空氣溫度、空氣相對濕度隨著輻射強度的變化而變化。而蒸汽壓虧缺是溫度和空氣相對濕度的函數，隨著輻射增高而隨之增加[9]。
2013年11月綠色科技第11期4.4樹干液流與環境因子的相關性分析
樹木液流的變化除了受到樹木本身的冠層結構、氣孔開度、樹干水力結構和根系水力傳導特性等生物學結構影響，也受土壤水分狀況、氣象因子等外界環境因子的制約。建立外界環境因子與樹干液流的數量關系，不但能揭示氣象因子對植物水分生理變化的影響，而且能利用氣象參數預測樹木的耗水量。
選取2007年7月18日～21日72h的環境因子與樹干液流速率用DPS7.05進行逐步回歸分析。結果四川榿木樹干液流與環境因子的回歸模型為：
Y（四川榿木）=50.307-0.0005ESR+0.568Ta-2.693Ts+0.892Pw-0.282Ws。
式中，Y為液流流速，Esr為太陽輻射強度，Ta為空氣溫度，Ts為土壤溫度，Pw為飽和水氣壓，Ws為風速。決定系數=0.83?？梢酝ㄟ^這個模型預測單株四川榿木的日蒸騰耗水量，了解水分平衡狀況。進一步進行偏相關分析，得到表2。
表2四川榿木偏相關系數
相關系數偏相關t檢驗值p-值r（y，ESR）-0.14871.22180.2261r（y，Ta）0.7689.7430.0001r（y，Ts）-0.40133.55960.0007r（y，Pw）0.15291.25680.2132r（y，Ws）-0.16881.39130.1687
從表2可以看出，對四川榿木樹干液流速率影響因子由大到小依次為：太陽輻射強度>飽和水氣壓>風速>空氣溫度>土壤溫度。
5結語
（1）四川榿木樹干液流日出后（5：30～6：00）液流開始上升，并于11：00～17：00時到達峰值，然后迅速下降，19：00時速度變慢，至次日的日出之前液流微弱，但始終存在。
（2）四川榿木的單位面積的液流通量為11.107kg/cm2。
（3）樹干液流的日進程與太陽輻射、空氣溫度具有較好的生態學同步性；但同一株樹在不同時間.樹干液流的大小相差較大。
（4）四川榿木的液流速率在夏季與光合作用一樣在中午前后的低谷“午休” 現象。
（5）在夜晚時四川榿木樹干液流速率非常低，但總是存在，據此判斷四川榿木存在根壓。
（6）對四川榿木樹干液流速率影響力由大到小依次為：太陽輻射強度>飽和水氣壓>風速>空氣溫度>土壤溫度。
（7）四川榿木樹干液流與環境因子的回歸模型為：
Y（四川榿木）=50.307-0.0005Esr+0.568Ta-2.693Ts+0.892Pw-0.282Ws。
參考文獻：
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篇5
關鍵詞：蒸汽滲透理論 相對濕度 冷凝驗算 蒸汽分壓力
建筑圍護結構所隔開的室內外空氣均是含有一定水分的濕空氣。由于室內外存在著溫度差、濕度差及壓力差，使空氣中的水分以氣體和液體的形式在建筑圍護結構中進行能量的、質量的遷移。該過程是一個相當復雜的物理過程，目前已經探索到的任何某種單一理論模型均不能概括某種多孔介質在所有條件下的濕傳遞。
《規范》中防潮驗算方法的基本理論
1.1穩態條件下圍護結構內部濕度分布理論
穩態條件下的純蒸汽滲透理論是《規范》中防潮驗算的根據，該理論的基本假設條件為：
（1）室內外空氣的水蒸氣分壓力都取為定值，不隨時間而變化;
（2）不考慮圍護結構內部液態水分遷移;
（3）不考慮熱濕交換過程之間的相互影響;
（4）各層材料是均勻的，各向同性的，忽略材料由于溫度不同，含濕量不同引起的物性參數的變化。
根據以上簡化，通過圍護結構的蒸汽滲透量，與室內外的水蒸氣分壓力差成正比，與滲透過程中受到的阻力成反比。單位時間內通過單位面積的蒸汽量，蒸汽滲透強度可按下式計算：
圍護結構材料層蒸汽滲透阻是指材料兩側水蒸氣分壓力差為1Pa時，通過lm2面積滲透1g水分所需要的時間何。應按下式計算：
圍護結構的總蒸汽滲透阻H0：
圍護結構內外表面的蒸汽滲透轉移阻與材料本身的蒸汽滲透阻相比很小,可忽略不計。蒸汽滲透系數表明材料的透氣能力，與材料的密實程度有關，材料的空隙率越大，透氣性就越強。材料的蒸汽滲透系數與溫度和相對濕度有關，計算中采用的是平均值。
圍護結構內任一層內界面上的水蒸汽分壓力，可按下式計算:
m=2,3,4.......
式中 為從室內一側算起，由第一層至第m-1層的蒸汽滲透阻之和。
1.2圍護結構的內部冷凝判定
判別圍護結構的內部是否會出現結露，可按以下步驟進行[1]：
（1）根據室內外空氣的溫度和濕度，確定室內外水蒸汽分壓力Pi和Pe，然后按上述“任一層內界面上的水蒸汽分壓力”公式，計算出圍護結構各層的水蒸氣分壓力。并作出水蒸氣分壓力P的分布曲線；
（2）根據室內外空氣的溫度ti和te，確定圍護結構各層的溫度，查表1得出相應的水蒸汽飽和分壓力Ps，并作出相應的曲線；
（3）根據P線和Ps線是否相交來判定圍護結構內部是否會出現結露現象。如果兩線相交，則在交點所在的界面上產生凝結現象；反之，則不會在圍護結構內部發生結露現象。如圖1
無內部結露（b）有內部結露
圖1 判別圍護結構內部冷凝情況（來源：建筑物理[M]）
1、目前應用中常見的問題及分析
通過上述理論可以看出，選取合理的室內外溫度和相對濕度，以及由此而查找準確的飽和蒸汽分壓力值，是確定室內外水蒸汽分壓力的關鍵環節。目前一般的做法為室外溫度和相對濕度選取采暖期的室外溫度的平均值和相對濕度的平均值，室內溫度選取采暖計算溫度，相對濕度則由于規范上沒有明確給定的值而憑經驗按40%~60%取。另外，按表1查找飽和蒸汽分壓力時均把室內外的氣壓當標準大氣壓。按照這些原則來取參數是否合理，能否得出較準確的結論？下面將分別論述。
2.1 室內外溫度的選取分析
規范中規定防潮驗算時的室內溫度取冬季室內計算溫度18~20oC。實際在驗算過程中，應該結合供暖情況，參考同類建筑累年的實際冬季室溫進行選取。對于一些經常處于高溫高濕的功能空間，例如廚房，應該單獨進行防潮驗算。室內溫度的取值不但影響到各層界面溫度，而且直接決定了室內空氣中的蒸汽分壓力大小。因此必須要在充分掌握相關數據的基礎上合理確定。
2.2 室內外相對濕度的選取分析
規范中并沒有明確給出室內的相對濕度取值。趙立華等[3]于1996~1998兩個采暖季對哈爾濱某示范工程室內相對濕度進行了測試。室內空氣相對濕度的平均值為35%.另外，《規范》在確定室內空氣露點溫度時，居住建筑室內空氣相對濕度按60%采用，據此規定，可以認為冬季室內相對濕度60%的工況為設計工況（最不利工況），即冬季室內空氣相對濕度一般不會超過60%.對于冬季只有采暖、沒有空調的建筑，一般室內空氣相對濕度較低，在30%~40%之間，有時甚至更低至20%.因此綜合考慮各種因素建議按40%取值。實際上，單一的室內相對濕度并不能滿足功能各異的房間的防潮驗算，例如西安地區高校學生公寓冬季室內相對濕度甚至連20%都達不到，而一些空調建筑內的濕度則高于40%.所以應該對各種不同功能建筑的室內相對濕度進行長期的調研，建立數據庫，防潮驗算時就可以根據設定的條件選取合理的室內相對濕度。
篇6
摘要:
背景誤差協方差特征與區域的天氣氣候特征密切相關。為了更好地理解中國華東地區和青藏高原地區的背景誤差協方差特征，利用夏季一個月的模擬結果，以最新的多元變量相關的背景誤差協方差模型為基礎，通過提取隱含背景誤差協方差中的變量相關系數、特征值、特征向量和特征長度尺度等，對這兩個區域的背景誤差協方差特征進行比較和分析。結果表明，相對于華東地區，青藏高原地區變量之間的影響關系更顯著，背景場的誤差更大，大氣特征具有更強的局地性。對青藏高原地區資料同化而言，觀測資料占有更大的權重和更小的影響范圍，對青藏高原地區觀測資料提出了更高的要求。
關鍵詞:
資料同化;背景誤差協方差;青藏高原;華東地區
利用資料同化的方法提取觀測資料的有效信息是改進數值預報初始場進而提高數值預報水平的一個重要手段(張衛民等，2005)。目前資料同化方法有很多，主要有:變分法(三維變分和四維變分)(官元紅等，2009)、Kalman濾波(擴展Kalman濾波和集合Kalman濾波)(閔錦忠等，2013)方法以及混合(Hybrid)同化方法等(陳耀登等，2014a;閔錦忠等，2015)。不論對于哪種資料同化方法，背景誤差協方差信息都起著關鍵作用，背景誤差協方差的好壞直接影響著同化系統的性能(Fisher，2003)。因此如何合理估計與構造背景誤差協方差以及其特征的研究一直以來都是資料同化的關鍵工作和重點研究的問題(Berre，2000;邱曉濱，2011;王瑞春等，2012;趙延來等，2013;陳耀登等，2014b)。
在實際操作中，背景誤差協方差矩陣的計算存在兩個主要問題:首先，“真實”大氣狀態未知，在實際問題中如何準確計算背景場誤差是一項難度很大的工作(邱崇踐，2001)。為估算出合理的背景場誤差，研究人員采用了不少方法，如更新矢量法(龔建東和趙剛，2006)，NMC法(NationalMeteorologyCent，亦稱NCEP法)(ParrishandDerber，1992)，En-semble法(Evensen，2003)等。其次，超大規模的背景誤差協方差信息在同化系統中進行直接表示和運算都具有較大難度景誤差協方差矩陣，研究人員提出了控制變量轉換法(ControlVariableTransforms，簡寫為CVT)(DerberandBouttier，1999)?？刂谱兞哭D換(Bannister，2008)。為構造在同化系統中既可以方便操作又較為真實可靠的背通常包括物理變換、水平變換和垂直變換(張華等，2004;莊照榮等，2006)?？刂谱兞哭D換將背景誤差協方差矩陣隱含在控制變量轉換算子中，不再需要直接表示。因此控制變量轉換算子也就包含了該區域的背景誤差協方差特征。
近年來，國內外開展了不同區域、不同天氣氣候情況下的背景誤差協方差特征的研究(Dance，2004;范水勇等，2006;曹小群等，2008;劉磊等，2009;MichelandThomas，2010;王曼等，2011)，他們的研究表明背景誤差協方差特征與區域的天氣氣候特征密切相關。青藏高原由于其復雜的地形和獨特的氣候特點而被稱為地球“第三極”(丁一匯和張莉，2008)，對中國、亞洲甚至全球的大氣環流都有非常重要的影響(李永華等，2011)。而同處類似中緯度區域的我國華東江淮地區春夏交替時的梅雨，是我國夏季降水的重要組成部分(周曾奎，1996)，梅雨期降水持續時間的長短和雨量的多寡與江淮地區的旱澇災害和社會經濟密切相關(丁一匯等，2007)。為對我國華東江淮地區和青藏高原地區背景誤差協方差特征有更好的理解，本文以WRFDA(DataAssimilation(DA)systemfortheWeatherRe-searchandForecastingmodel)中多元變量相關的背景誤差協方差計算模型為研究基礎(Chenetal．，2013)，該協方差計算模型補充建立了散度風場與溫度場、表面氣壓場的相關關系，也補充建立了濕度場與風場、溫度場、表面氣壓場的相關關系。研究通過提取背景誤差協方差構造過程中，隱含背景誤差協方差信息的控制變量轉換算子的相關信息，來對這兩個區域的背景誤差協方差特征進行比較和分析。
1背景誤差協方差矩陣的計算
如前文所述，在變分同化系統中B矩陣的直接描述存在著困難，目前國內外多數資料同化系統采用控制變量轉換的方法來對B矩陣進行描述。控制變量轉換算子U滿足關系。目前在WRFDA也采用控制變量轉換的方法來描述背景場誤差協方差信息(Bakeretal．，2012):經過控制變量轉換，背景誤差協方差矩陣的特征隱含在了物理變換的回歸系數、水平變換的特征長度尺度、垂直變換的特征值和特征向量中。
2試驗方案介紹
研究區域分別為華東地區和青藏高原地區(圖1)，兩個區域的基本設置一致:網格點為150×120，垂直層39層，頂層氣壓為50hPa，水平分辨率12km。預報模式使用WRF(ARW)V3.5.1版本，積云對流參數化方案為淺對流Kain-Fritcsh方法，微物理方案為WSM6方法，邊界層方案為YSU邊界層方法，Dudhia短波輻射方法和RRTM長波輻射方法。利用NCEP(NationalCentersforEnvironmentalPrediction)的FNL(FinalOperationalGlobalAnaly-sis)資料，從2009年6月20日00時—7月20日00時(世界時，下同)，每天分別從00時和12時進行冷啟動做12和24h預報，連續進行一個月，采用NMC方法，以模式同一時刻預報時效分別為12和24h預報的結果之差作為預報誤差，利用WRFDA中的“gen-be”模塊計算多元變量背景誤差協方差。在WRFDA系統中，多元變量相關的背景誤差協方差模型(Chenetal．，2013)的選項為CV_OPTION等于6(簡稱CV6)。CV6的控制變量為:流函數、非平衡速度勢、非平衡地面氣壓、非平衡溫度和非平衡相對濕度。區別于傳統控制變量選項(CV_OP-TION等于5)，CV6在溫度場和地面氣壓場非平衡部分的計算中，除考慮二者與流函數的回歸統計關系，增加計算了溫度和地面氣壓場與非平衡速度勢的回歸分析項;在相對濕度非平衡部分計算中，完整考慮了相對濕度與其他所有控制變量的相關關系，利用回歸分析的方法，建立相對濕度與其他所有控制變量的統計平衡關系。
3背景誤差協方差特征分析
3.1平衡特征物理變換是為了消除模式變量之間的相關性而引入，物理變換通過變量間的回歸關系，將模式變量分為平衡部分和非平衡部分，平衡部分表示變量之間的相關影響部分，留下的非平衡部分則作為同化系統的分析變量，具體定義見(Chenetal．，2013)。圖2顯示了各控制變量的平衡部分及各變量對平衡場貢獻比例的垂直分布。流函數代表了風場中有旋無輻散部分，非平衡速度勢則代表風場中無旋有輻散部分。從圖2a、b中可以看出，在兩個區域，流函數對速度勢的貢獻都很小，且在近地面和對流層中層，流函數的貢獻出現極大值，但也沒超過10%。在兩個區域相對濕度的平衡場中(圖2c、d)，可以發現在模式的下層(13層以下)平衡場的比例較大，說明在模式中下層各個變量對濕度場有較大影響。兩個區域各個變量對相對濕度平衡部分的作用，非平衡溫度對平衡場的貢獻最大，接著非平衡速度勢和流函數，非平衡表面氣壓影響最小。同時，也能看出在高原地區各控制變量對相對濕度的影響比在華東地區略大，說明在高原地區各變量對濕度場有更大的影響。在圖2e、f溫度的平衡場中，兩個區域非平衡速度勢的貢獻都比流函數的影響大，說明無旋的輻散風場對溫度的影響比較大。溫度的平衡場中近地面層和對流層中層貢獻出現極值，說明這在近地面和對流層中部，風場對溫度的影響比較明顯。對比圖2e和圖2f，可以發現，在高原地區非平衡速度勢和流函數對溫度場的影響明顯比華東地區大，表明在高原地區風場對溫度場的影響更為顯著。總體而言，本研究中高原地區與華東地區由于在類似緯度，整體的變量平衡關系有大體類似的特征，但在高原地區變量之間的影響程度要比華東地區顯著一些。
3.2特征值和特征向量垂直變換通過經驗正交函數(EOF)的特征模分解得到特征向量和特征值，從而估計背景誤差協方差的垂直分量。圖3為在EOF空間各個模態上各控制變量的特征值，可以看出，四個控制變量隨模式層有類似的變化趨勢，在前幾個模態，高原地區和華東地區的特征值均比較大，但隨模態數增加快速減小，在第20模式態后逐步趨近于0。對比兩個區域，在前幾個模態，高原地區各個控制變量特征值均比華東地區的大，高原地區的流函數、非平衡溫度和相對濕度的第一模態對應的特征值甚至是華東地區的兩倍。由于特征值主要表示誤差量級的大小，前幾個模態又代表了誤差的主要特征，所以可以得出高原地區的背景場的誤差比華東地區顯著，表明模式在高原地區的模擬效果比華東平原地區略差，這主要是由于高原地形復雜，且觀測站點稀少，導致數值模式以及資料同化等誤差相對較大。最大特征值對應第一特征向量，代表了背景場誤差的最主要垂直結構特征。圖4為各控制變量最大特征值對應的第一特征向量在垂直高度上的分布。由流函數的第一特征向量，可見高原地區和華東地區在20層以下都是正的垂直誤差分量。對于非平衡速度勢的第一特征向量，在27、28層(200hPa)附近，兩個地區均出現極值，由于流函數和非平衡速度勢反映風場的運動，因此極值的出現，說明此處風場的背景誤差比較大，很有可能與中緯度高空急流有關，同時也表明在這個位置對高空急流的模擬能力不足，導致模式計算得到的背景場誤差較大。非平衡溫度的第一特征向量在兩個區域的低層出現極值，高原地區為極大值，華東地區為極小值。隨高度增加非平衡溫度特征向量逐步減小，在10層以上，誤差幾乎為零，說明非平衡溫度在垂直方向上傳播時衰減很快，局地性比較強，也表明高層溫度與低層溫度的相關性很小。相對濕度的第一特征向量隨高度變化，在低層和高層，第一特征向量幾乎為0，是因為低層較小表明在低層水汽場的垂直相關性很小，而高層小是因為水汽很少，幾乎為零。由于青藏高原高海拔大地形的影響，高原地區的氣壓層分布與平原地區本身就具有較大差異，誤差特征差異進一步的分析還需要考慮高原大地形的影響。
3.3水平特征長度尺度特征長度尺度是水平變換遞歸濾波過程中的重要參數，通過其數值大小可反映在同化過程中觀測信息的影響范圍。從圖5可以看出，兩個區域流函數和非平衡速度勢的特征長度尺度的數值大小都要遠大于非平衡溫度和非平衡相對濕度，說明在同化過程中溫度和相對濕度的觀測影響較風場觀測的影響范圍小，也說明溫度和相對濕度的水平尺度較小，局地性強。對比兩個區域的特征長度尺度也可以發現，高原地區各個控制變量的特征長度尺度均比華東地區的小。對于流函數和非平衡速度勢，高原地區的特征長度尺度略小于華東地區。而對于非平衡溫度和非平衡相對濕度，高原地區的特征長度尺度明顯小于華東地區。表明高原地區的大氣特征相對于華東地區具有更小的水平尺度和更強的局地性，尤其對于本身水平尺度就較小、局地性較強的非平衡溫度和非平衡相對濕度，在高原地區水平尺度表現的更加小，局地性更強;也表明在利用該背景場誤差協方差模型進行同化的過程中高原的觀測資料影響范圍比華東地區影響范圍小，尤其是溫度場觀測和相對濕度場的觀測。
4結論與討論
背景誤差協方差特征與區域的天氣氣候特征密切相關，對不同背景誤差協方差進行描述是非常必要的，本文以WRFDA中最新的多元變量相關的背景誤差協方差計算模型為基礎，對比類似緯度我國華東江淮地區和青藏高原地區的背景誤差協方差特征，得出以下結論:
1)高原地區與華東地區由于在類似緯度，整體的變量平衡關系有大體類似的特征，但由各變量之間的變量平衡關系得到的平衡部分貢獻在高原地區要大于華東地區，表明在高原地區變量之間的相關性要比華東地區顯著一些。
2)由垂直變換中的特征值分析表明，高原地區各個控制變量前幾個模態的特征值均比華東地區的大，高原地區的流函數、非平衡溫度和相對濕度的第一模態對應的特征值甚至是華東地區的兩倍，說明高原地區的背景場的垂直誤差比華東地區顯著。這一結果表明，在資料同化過程中，高原地區的觀測資料將比在華東地區占有更大的權重，對高原區域觀測資料提出了更高的要求。
3)對第一特征向量的研究表明，高原地區和華東地區在20層以下，流函數的特征向量均顯示為正的垂直誤差分量。對于非平衡速度勢的第一特征向量，在200hPa附近，兩個地區均出現極值，說明此處風場的背景誤差比較大，很有可能與模式對中緯度高空急流模擬能力不足有關。非平衡溫度在垂直方向上傳播時衰減很快，局地性比較強。
4)從特征長度尺度看，兩個區域流函數和非平衡速度勢的數值都遠大于非平衡溫度和非平衡相對濕度，說明在同化過程中溫度和相對濕度的觀測影響較風場觀測的影響范圍小，也說明在兩個區域溫度和相對濕度的水平尺度均較小，局地性較強。高原地區各個控制變量的特征長度尺度均比華東地區的小，表明高原地區的大氣特征相對于華東地區具有更小的水平尺度和更強的局地性。這與高原地區地形變化大，天氣特征具有更強的局地性特征是相聯系的，這一結果表明，在資料同化過程中，高原地區的觀測資料將比在華東地區有更小的影響范圍。
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關鍵詞：暖通；空調；系統；自動控制
采暖、通風和空氣調節系統的自動控制，包括參數檢測、參數和動力設備狀態顯示、自動調節和控制、工況自動轉換、設備連鎖與自動保護以及中央監控與管理等。暖通空調系統自動化程度是反映空調技術先進性的一個重要方面。實現暖通空調系統調節的自動化，不僅可以提高調節質量、降低冷、熱量的消耗、節約能量，同時還可以減輕勞動強度，減少運行人員，提高勞動生產率和技術管理水平。因此，隨著自動控制技術和電子技術的發展，暖通空調系統的自動控制必將得到更廣泛的應用。
1、空調自控系統的基本組成
在空調系統中，為滿足生產、操作或使用過程的需要加以調節的各個環節稱為調節對象(如空調房間以及各種熱濕處理裝置）。反映這些調節對象特性的參數稱為調節參數或被調量。對調節參數規定的數值,即需要保持恒定或按預先給定規律隨時間而變化的數值叫做給定值(如設計要求的室內基準溫濕度等)。
由于種種干擾因素或擾量的存在，被調量的實際值與給定值之間總會產生一定偏差?？照{自動控制的任務就是根據調節參數的這種偏差，通過由不同調節環節所組成的自動控制系統來控制各參數的偏差值，使之處于允許的波動范圍內。一般來說，空調自動控制系統應由以下幾種主要部件組成：
1.1傳感器(變送器）
傳感器用來感受被調參數的變化，并及時發出信號給調節器。如傳感器發出的信號與調節器所要求的信號不符時，則需利用變送器將所發信號轉換成調節器所要求的標準信號。因此，傳感器的輸入是被調參數輸出是檢測信號。常用的傳感器有鉑電阻溫度計和氯化鋰濕度計等。也有機電一體化型，即把傳感器與變送器組合成一體。
1.2調節器
調節器接受傳感器輸出的信號并與給定值進行比較，然后將測出的偏差經過放大變為調節器的輸出信號，指揮執行機構對調節對象作調節。常用的調節器按被調參數的不同,有溫度調節器、濕度調節器、壓力調節器等;按調節規律(調節器的輸出信號與輸入偏差信號之間的關系〉不同，有位式調節器、比例積分調節器和比例積分微分調節器等。
1.3執行機構
執行機構接受調節器的輸出信號，驅動調節機構。如接觸器、電動閥門的電動機、電磁閥的電磁鐵、氣動薄膜部分等都屬于執行機構。
1.4調節機構
調節機構與執行機構緊密相關，有時與執行機構合成一個整體，它隨執行機構動作而動作。如調節風量的閥門、冷熱媒管路上的閥門、電加熱器等。當執行機構和調節機構組裝在一起并成為一個整體時,則稱之為執行調節機構。如電磁閥、電動二、三通,和電動調節風閥等。
綜上所述，調節對象的調節參數因擾量作用而發生變化，經傳感器測量并傳送給調節器，調節器根據調節參數與給定值的偏差，指令執行機構使調節機構動作，使調節對象的調節參數保持在給定值的規定偏差范圍內。
2、室溫控制
室溫控制是暖通空調自控系統中的一個重要環節。它是用室內干球溫度傳感器來控制相應的調節機構，使送風溫度隨擾量的變化而變化。
改變送風溫度的方法有：調節加熱器的加熱量和調節新、回風混合比或一 、二次回風比等。調節熱媒為熱水或蒸汽的空氣加熱器的加熱量來控制室溫，主要用于一般工藝性空調系統;而對溫度精度要求高的系統,則須采用電加熱對室溫進行微調。
室溫控制方式可以有雙位、恒速、比例及比例積分控制方式等幾種。應根據室內參數的精度要求以及房間圍護結構和擾量的情況,選用合理的室溫控制方式。
室溫控制時，室溫傳感器的放置位置對控制效果會產生很大影響。室溫傳感器的放置地點不要受太陽輻射熱及其他局部熱源的干擾,還要注意墻壁溫度的影響，因為墻壁溫度較空氣溫度變化滯后得多，最好自由懸掛，也可以掛在內墻上。
在大量工業與民用建筑中，空調房間無需全年固定定溫，故可采用變動室溫的控制方法。它與全年固定室溫的情況相比，不僅能使人體適應室內外氣溫的差別，感到更為舒適，而且可大為減少空調全年運行費用，夏季可節省冷量，冬季可節省熱量。
3、室內相對濕度控制
3.1間接控制法(定露點）
對于室內產濕量一定或者波動不大的情況，只要控制機器露點溫度就可以控制室內相對濕度。這種通過控制機器露點溫度來控制室內相對濕度的方法稱為"間接控制法"。
有時為了提高調節質量，根據室內產濕量的變化情況，應及時修正機器露點溫度的給定值，可在室內增加一只濕度傳感器。當室內相對濕度增加時，濕度傳感器調低的給定值，反之，則調高的給定值。
3.2直接控制法(變露點）
對于室內產濕量變化較大或室內相對濕度要求較嚴格的情況，可以在室內直接設置濕球溫度或相對濕度傳感器,控制相應的調節機構，直接根據室內相對濕度偏差進行調節，以補償室內熱濕負荷的變化。這種控制方法稱為"直接控制法"。它與"間接控制法"相比，調節質量更好，目前在國內外已廣泛采用。
4、表面冷卻器的控制
在暖通空調系統中，除使用噴水室處理空氣外，還常使用表面冷卻（加熱）器或直接蒸發式表面冷卻器。它們的控制方法分述如下。
4.1表面冷卻〔加熱）器
表面冷卻〈加熱）器控制可以采用二通或三通調節閥。因干管流量發生變化，將會影響同一水系統中其他盤管機組的正常工作，使用二通調節閥調節水量時(供水溫度不變），供水管路上應加裝恒壓或恒壓差的控制裝置，以免產生相互干擾現象?？刂品椒ㄓ袃煞N。
4.1.1進水溫度不變,調節進水流量
由室內傳感器了通過調節器比例地調節三通閥，改變流人盤管的水流量。在冷(熱）負荷變化時，通過盤管的水流量減少（增加）將引起盤管進出口水溫差的相應變化。這種控制方法國內外已大量采用。
4.1.2冷水流量不變，調節進水溫度
由室內傳感器通過調節器比例地調節三通閥，可改變進水水溫，盤管內的水流量保持一定。這種方法調節性能好，但投資有所增加，一般只有在溫度控制要求精確時才使用。
4.2直接蒸發式表面冷卻器
直接蒸發式表面冷卻器控制，它一方面靠室內溫度傳感器了通過調節器使電磁閩作雙位動作;另一方面膨脹閥自動地保持盤管出口冷劑吸氣溫度一定。大型系統也可以采用并聯的直接蒸發式冷卻盤管，按上述方法進行分段控制以改善調節性能。小型系統(例如空調機組）以及無需嚴格控制室內參數的場合，也可以通過調節器控制壓縮機的停或開，而不控制蒸發器的冷劑流量。
參考文獻
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空調機組是由各種空氣處理功能段組裝而成的一種空氣處理調節設備，其功能包含過濾、殺菌、冷卻、加熱、除濕、加濕等多種，在涂裝車間、醫藥車間、電子廠房等場合多有應用，根據實用需要，可自由選擇其功能，其中空氣的溫濕度調節，是最常見的功能應用之一。
關鍵詞：空調 溫濕度 分區 控制
中圖分類號：TB657 文獻標識碼： A
一、溫濕度控制基礎理論
為了有效控制空氣溫濕度，需要采用一定的方法對空氣處理過程進行分析。在工程上，為了使用方便，繪制了濕空氣的濕空氣焓濕圖。焓濕圖表示一定大氣壓下，濕空氣的各參數，即焓h（kJ/kg干空氣）、含濕量d（g/kg干空氣）、溫度t （℃） 、相對濕度（%）和水蒸氣分壓力的值及其相互關系。焓濕圖可以根據兩個獨立的參數比較簡便的確定空氣的狀態點及其余參數，更為重要的是它可以反映空氣狀態在熱濕交換作用下的變化過程，下圖即為焓濕圖。
圖1：空氣焓濕圖
1.濕空氣主要參數
1.1 相對濕度：是指空氣中水汽壓與飽和水汽壓的百分比。濕空氣的絕對濕度與相同溫度下可能達到的最大絕對濕度之比。也可表示為濕空氣中水蒸氣分壓力與相同溫度下水的飽和壓力之比。
1.2 含濕量：濕空氣中每千克干空氣同時并存的水蒸氣的質量；
1.3 干球溫度：用溫度計在空氣中直接測出的溫度。
1.4 濕球溫度：等焓值狀態下，空氣中水蒸汽達到飽和時的空氣溫度。
1.5 焓：濕空氣的焓為單位質量干空氣的焓和其所帶水蒸汽的焓之和，它與濕空氣中水蒸汽的含量和濕空氣當前的溫度有關。
2.濕空氣經過各種調節后狀態的變化
2.1 加熱：濕空氣經過加熱后，狀態的變化是一樣的，都是沿著絕對含濕量線上升，在此過程中，濕空氣的絕對含濕量不變，干球溫度上升，相對濕度減少，焓值增大。
2.2 表冷：濕空氣經過表冷后，狀態的變化分兩種情況：一是當降溫較少時，降溫未達到露點，沒有水凝結出來的情況，濕空氣的狀態沿著絕對含濕量線下降，在此過程中，濕空氣的絕對含濕量不變，干球溫度下將，相對濕度增大，焓值減少；二是降溫較大，降溫達到露點，有水凝結出來的情況，濕空氣的狀態沿著絕對含濕量線下將到露點，然后開始有水凝結出來，沿著100%相對濕度線下將，在此過程中，濕空氣的絕對含濕量減少，干球溫度下將，相對濕度增大（基本達到100%），焓值減少。但需注意，由于表冷器在換熱時空氣換熱不均，所以實際在表冷過程中無論降溫多少，均會有水凝結出來。
2.3 加濕段：目前空氣調節加濕方式多為噴淋等焓加濕，空氣經過加濕后，在理論上是沿著等焓線移動的，由濕度較低的一點變化動到濕度較高的一點，在此過程中，濕空氣的絕對含濕量增加，干球溫度下降，相對濕度增大，焓值保持不變。但需注意，由于加濕水溫的影響，實際噴淋加濕過程并不是完全沿著等焓線移動，而是根據水溫高低而波動，只能說近似為等焓。
二、溫濕度控制分區
焓濕圖基本涵蓋了濕空氣的所有狀態點，我們以此為依據，按照溫濕度控制初始點與目標點的參數對比，將焓濕圖分為三個區，即為將待處理空氣按狀態分劃到三個不同的控制區間，區分對待。
圖2：焓濕圖溫濕度控制分區
?當d初始 < d目標，h初始 < h目標時，初始空氣點位于1區；
?當d初始 < d目標，h初始 > h目標時，初始空氣點位于3區；
?當d初始 > d目標時，初始空氣點位于3區；
三、溫濕度控制過程及方式
在空氣進風位置及送風位置分別設置溫濕度儀，自動檢測空氣溫濕度變化，并實時將數據反饋至PLC控制器，通過計算得出初始點與目標點空氣的“焓值”hm 和“含濕量”dm，通過比對判斷當前狀態位于哪個控制區間，并求出Δh、Δd、Δt。
1.當初始點位于1區時，此時一般是溫度低、濕度小，需運行一次加熱和噴淋加濕，先通過升溫，將狀態點移動到等焓線上，然后通過等焓加濕，即可達到目標點，該狀態基本都在冬季出現。
2.當初始點位于2區時，此時一般是溫度高、濕度小，需運行表冷和噴淋加濕，先通過降溫，將狀態點移動到等焓線上，然后通過等焓加濕，即可達到目標點，該狀態基本都在春秋季出現。但當初始點位于2區時，我們需注意，以上為純理論分析，而實際情況是2區位于1區和3區之間，我們又說該狀態基本都在春秋季出現，而春秋季節外氣特點就是早晚波動大，那么初始點將不可避免的在2區及其與其它兩區的交界位置波動，造成控制模式反復切換，影響控制穩定性。鑒于以上，實際應用中當初始點位于2區及其與其它兩區的交界位置時，我們需同時運行一次加熱、表冷、加濕、二次加熱，以兼顧所有狀態，實際上相當于把2區設定為全功能狀態。此種狀態控制區域應向兩側區域適當延伸，消除1區及3區的邊界波動，因該狀態能耗高，延伸范圍應根據實際調試使用情況設定，太小控制不穩定，太大則無端消耗能源。
3.當初始點位于3區時，此時一般是溫度高、濕度大，需運行表冷和二次加熱，先通過降溫除濕，將狀態點移動到目標點下方，然后通過二次加熱回調，即可達到目標點，該狀態基本都在夏季出現。
4.根據分區，溫濕度控制對應也分以下三種操作模式
5.空氣熱濕處理各功能的控制方式
?一次加熱：通過Δh，利用PID計算并控制一次加熱燃氣閥的開度；
?制冷：通過Δh，利用PID計算并控制冷水閥的開度；
?加濕：通過Δd，利用PID計算并控制加濕泵的頻率；
?二次加熱：通過Δt，利用PID計算并控制二次加熱燃氣閥的開度；
四、溫濕度分區的優點
由于溫濕度自動控制采用了分區控制的理念，在不同的區域，根據需要啟用不同的能源和功能段。
1.有效的減少了系統的輸入變量，避免溫濕度超調的出現和反復的波動，可以大大縮短溫濕度穩定所需的時間；
2.可以實時根據溫濕度控制所需，對能源種類做出調整，比如當外界狀態點位于冬季狀態時，就不需要啟動中央制冷站，二次加熱也可以關閉，這樣既方便了設備的操作，同時也達到節能降耗的目的；
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【關鍵詞】暖通空調；系統；自動；控制
實現暖通空調系統調節的自動化，不僅可以提高調節質量、降低冷、熱量的消耗、節約能量，同時還可以減輕勞動強度，減少運行人員，提高勞動生產率和技術管理水平。因此，隨著自動控制技術和電子技術的發展，暖通空調系統的自動控制必將得到更廣泛的應用。
1 空調自控系統的基本組成
在空調系統中，為滿足生產、操作或使用過程的需要加以調節的各個環節稱為調節對象。反映這些調節對象特性的參數稱為調節參數或被調量。對調節參數規定的數值，即需要保持恒定或按預先給定規律隨時間而變化的數值叫做給定值。
由于種種干擾因素或擾量的存在，被調量的實際值與給定值之間總會產生一定偏差?？照{自動控制的任務就是根據調節參數的這種偏差，通過由不同調節環節所組成的自動控制系統來控制各參數的偏差值，使之處于允許的波動范圍內。
一般來說，空調自動控制系統應由以下幾種主要部件組成：
1.1 傳感器
傳感器用來感受被調參數的變化，并及時發出信號給調節器。如傳感器發出的信號與調節器所要求的信號不符時，則需利用變送器將所發信號轉換成調節器所要求的標準信號。因此，傳感器的輸入是被調參數輸出是檢測信號。常用的傳感器有鉑電阻溫度計和氯化鋰濕度計等。也有機電一體化型，即把傳感器與變送器組合成一體。
1.2 調節器
調節器接受傳感器輸出的信號并與給定值進行比較，然后將測出的偏差經過放大變為調節器的輸出信號，指揮執行機構對調節對象作調節。常用的調節器按被調參數的不同，有溫度調節器、濕度調節器、壓力調節器等；按調節規律(調節器的輸出信號與輸入偏差信號之間的關系)不同，有位式調節器、比例積分調節器和比例積分微分調節器等。
1.3 執行機構
執行機構接受調節器的輸出信號，驅動調節機構。如接觸器、電動閥門的電動機、電磁閥的電磁鐵、氣動薄膜部分等都屬于執行機構。
1.4 調節機構
調節機構與執行機構緊密相關，有時與執行機構合成一個整體，它隨執行機構動作而動作。如調節風量的閥門、冷熱媒管路上的閥門、電加熱器等。
2 室溫控制
室溫控制是暖通空調自控系統中的一個重要環節。它是用室內干球溫度傳感器來控制相應的調節機構，使送風溫度隨擾量的變化而變化。
改變送風溫度的方法有：調節加熱器的加熱量和調節新、回風混合比或一、二次回風比等。調節熱媒為熱水或蒸汽的空氣加熱器的加熱量來控制室溫，主要用于一般工藝性空調系統；而對溫度精度要求高的系統，則須采用電加熱對室溫進行微調。
室溫控制方式可以有雙位、恒速、比例及比例積分控制方式等幾種。應根據室內參數的精度要求以及房間圍護結構和擾量的情況，選用合理的室溫控制方式。室溫控制時，室溫傳感器的放置位置對控制效果會產生很大影響。室溫傳感器的放置地點不要受太陽輻射熱及其他局部熱源的干擾，還要注意墻壁溫度的影響，因為墻壁溫度較空氣溫度變化滯后得多，最好自由懸掛，也可以掛在內墻上。
在大量工業與民用建筑中，空調房間無需全年固定定溫，故可采用變動室溫的控制方法。
它與全年固定室溫的情況相比，不僅能使人體適應室內外氣溫的差別，感到更為舒適，而且可大為減少空調全年運行費用，夏季可節省冷量，冬季可節省熱量。為了提高室溫控制精度，克服因室外氣溫、新風量的變化以及冷、熱水溫度波動等對送風參數產生的影響，也可在送風管上增加一個送風溫度傳感器T，根據室內空氣溫度傳感器T1和送風溫度傳感器T2的共同作用，通過調節器調節空氣加熱器中熱媒的流量，從而控制室溫波動范圍，這種方法稱為送風溫度補償控制法。
3 室內相對濕度控制
3.1 間接控制法
對于室內產濕量一定或者波動不大的情況，只要控制機器露點溫度就可以控制室內相對濕度。這種通過控制機器露點溫度來控制室內相對濕度的方法稱為“間接控制法”。具體作法如下：由機器露點溫度控制新風和回風混合閥門。此法用于冬季和過渡季。如果噴水室用循環水噴淋，則可在噴水室擋水板后設置干球溫度傳感器TL。根據所需露點溫度給定值，通過執行機構M比例控制新風、回風和排風聯動閥門。這樣，隨著室外空氣參數的變化，可以保持機器露點溫度為定值；由機器露點溫度控制噴水室噴水溫度。
3.2 直接控制法(變露點)
對于室內產濕量變化較大或室內相對濕度要求較嚴格的情況，可以在室內直接設置濕球溫度或相對濕度傳感器，控制相應的調節機構，直接根據室內相對濕度偏差進行調節，以補償室內熱濕負荷的變化。這種控制方法稱為“直接控制法”。它與“間接控制法”相比，調節質量更好，目前在國內外已廣泛采用。
4 表面冷卻(加熱)器的控制
在暖通空調系統中，除使用噴水室處理空氣外，還常使用表面冷卻(加熱)器或直接蒸發表面冷卻器。表面冷卻(加熱)器控制可以采用二通或三通調節閥。因干管流量發生變化，將會影響同一水系統中其他盤管機組的正常工作，使用二通調節閥調節水量時(供水溫度不變)，供水管路上應加裝恒壓或恒壓差的控制裝置，以免產生相互干擾現象?？刂品椒ㄓ袃煞N。
4.1 進水溫度不變，調節進水流量
由室內傳感器T通過調節器比例地調節三通閥，改變流人盤管的水流量。在冷(熱)負荷變化叭通過盤管的水流量減少(增加)將引起盤管進出口水溫差的相應變化。這種控制方法國內外已大量采用。
4.2 冷水流量不變，調節進水溫度
由室內傳感器通過調節器比例地調節三通閥，可改變進水水溫，盤管內的水流量保持一定。這種方法調節性能好，但投資有所增加，一般只有在溫度控制要求精確時才使用。
5 結束語
從集中式空調系統運行工況分析中看出，要使空調房間內的空氣參數穩定地維持在允許的波動范圍內，必須對機器露點、加熱后的空氣溫度、加濕后的空氣濕度、室溫或室內相對濕度進行調節。為達到這些調節目的，需要設置由不同調節環節所組成的自動控制系統。
參考文獻:
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關鍵詞 低溫；環流特征；地形影響；冷平流；遼寧大連；長興島區；2015年9月6―7日
中圖分類號 P457.31 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）21-0199-02
鄉鎮日最高、最低的預報是目前縣級預報業務中的主要項目，但由于影響日最高、最低氣溫的因子較多，影響的權重比較復雜，最低氣溫的預報難度較大。梁理新等[1]認為地形對溫度及其他天氣的變化具有重要的影響作用，往往是形成某地獨特氣候的主要因素，熟悉本地的地形特征，掌握其影響氣候的成因及規律，是做好單站預報的關鍵。付 雯等[2]認為降雪時段的氣溫變化規律與非降雪時段有很大不同。劉仁亮等[3]對鄉鎮最低氣溫預報進行了研究，指出提高鄉鎮氣溫預報準確率要研究、掌握各鄉鎮的氣溫差異規律，掌握各鄉鎮氣溫實況與數值預報的誤差。趙曉川等[4]研究了營口市氣溫預報方法。利用NCEP/NCAR 850 hPa和925 hPa的溫度資料與營口市的日最高和最低氣溫分季建立預報回歸方程，并分析了風向、風速、低云量和降水對日最高和最低氣溫變化的影響程度，建立預報指標。
大連市長興島區位于遼寧西南部沿海地區，有長興島國家一般站和交流島自動觀測站，但兩站溫度差異較大。對于長興島地區2個站點間溫度，長興島氣溫相對穩定，與大氣環流溫度的變化一致性較好；交流島站溫度規律性不明顯，溫度變化較大，有時隨大氣環流場變化而變化，有時地方性特點非常突出，特別是最低氣溫預報難度較大，準確率較低。為提高長興島地區溫度準確率，對本次溫度預報進行系統分析，總結規律以提高預報準確率。
1 溫度概況
2015年9月7日長興島區2個站出現秋季以來最低氣溫，其中長興島最低氣溫16.5 ℃，交流島最低氣溫11.6 ℃。長興島周邊瓦房店最低氣溫13.2 ℃，普蘭店最低氣溫13.2 ℃。交流島站最低氣溫低于大連市所有國家觀測站溫度。
9月1―3日長興島地區氣溫處于偏高的狀態，長興島站最低氣溫17.6～20.9 ℃，交流島最低氣溫16.3～18.6 ℃。6日氣溫下降，長興島站最低氣溫17.6 ℃，交流島站15.4 ℃；7日氣溫繼續下降，長興島站16.5 ℃，交流島長興島站11.6 ℃，兩站溫度差為4.9 ℃。這是秋季以來溫差最大的一天。
2 環流形勢特征分析
2.1 500 hPa環流形勢
2015年9月5日20：00 500 hPa（圖1a）歐亞大陸為兩槽一脊，高壓脊由河套地區向北部延伸至70°N以北，在貝加爾湖形成阻塞高壓，貝加爾湖北部脊前等高線572 hPa與經線近似平行，冷空氣在120°E以東從70°N地區沿等高線由北向南下影響長興島地區，最大風速18 m/s，長興島位于槽后脊前，由此可見500 hPa冷空氣強度特強。500 hPa有利的環流形勢場將高緯度強冷空氣引導到本地區，為本次降溫提供了有利的條件。6日20：00 500 hPa（圖1b）貝加爾湖到東南部遼寧地區由高壓脊控制，高壓脊范圍比5日20：00增大，北部有冷空氣從貝加爾湖沿等高線西北向東南吹向遼寧北部，長興島區沿等高線吹東北風。高壓控制下沉氣流比5日20：00有利于地面輻射降溫。6日20：00東北風比5日20：00北風地形有利于冷空氣下山下沉降溫。
2.2 700 hPa環流形勢
2015年9月5日20：00 700 hPa歐亞大陸為兩槽一脊，長興島北部高壓脊為“Ω”形，長興島位于脊前受東北風影響，風速4 m/s。6日20：00 700 hPa從河套到內蒙古、遼寧地區由高壓脊控制。大連地區東北風，風速4 m/s，高壓控制的形勢場比5日20：00更有利于輻射降溫，較小的風速有利于輻射降溫。
2.3 850 hPa環流形勢
2015年9月5日20：00 850 hPa在長興島北部高壓脊減弱，在大連南部海域形成低壓環流，長興島位于高壓底部低壓頂部東北氣流控制，風速4 m/s。6日20：00 850 hPa由低壓后部轉入高壓內部，東北風2 m/s。高壓下沉氣流比5日20：00更有利于輻射降溫，2 m/s特小的風速加劇輻射降溫的強度。東北風有利于東北部陸地冷空氣向長興島地區流動，使降溫幅度增大。
2.4 地面氣壓場
2015年9月5日20：00地面氣壓場內蒙和長江東部的東海上有2個低壓系統，長興島位于2個低壓之間內1 010 hPa相對高值區內，6日20：00低壓東移，長興島區在1 025 hPa高壓區內，6日夜間地面形勢場比5日夜間更有利于降溫。地面形勢場為本次降溫提供了有利的環流形勢條件。
9月5日20：00長興島區500 hPa相對濕度較大為90%。700 hPa迅速減小，相對濕度僅為10%。850 hPa相對濕度增大到45%。925 hPa相對濕度增大到55%。500 hPa穸讓饗約跣。尤其中層干區濕度特小，使溫度下降幅度增大。500 hPa濕區滯后。6日20：00區500 hPa相對濕度僅為10%，700 hPa相對濕度特小，小于10%，850 hPa相對濕度54%，925 hPa相對濕度44%。6日20：00中低層濕度較小，接近于5日20：00，有利于降溫，中高層相對濕度特小，比5日20：00更有利于降溫（表1）。
2.5 冷平流
分析冷平流強度5日20：00、6日20：00各層溫度500 hPa與850 hPa接近，700 hPa和925 hPa溫度6日20：00比5日20：00高。由此可見7日最低氣溫比6日最低氣溫低，并不是高空冷平流作用，而是由于其他因素影響（表2）。
綜上分析本次低溫天氣是出現在500 hPa兩槽一脊有利的阻塞環流形勢場下，超強冷空氣由極地南下，中低層高壓脊控制下沉氣流，有利降溫的條件下，地面形勢場高壓控制有利于輻射降溫產生。低層較小、中高層特小的相對濕度是氣溫較低的重要條件。高空冷平流相同的條件下地面最低溫度不同，由此可見地面最低溫度與其他條件關系較大。
2.6 地形影響
地形分析在交流島東北方向地勢呈喇叭口形逐漸增高，長白山山脈、千山山脈呈西北東南向延伸。長白山腳下老禿頂之山海拔高度1 367 m，千山腳下步云山海拔1 132 m。交流島位于千山山脈西南方向。在交流島東北方30 km處有海拔100 m弧形山脈，在其東北方向為高低錯落的山巒，而長興島東北側為平坦平原。長興島東北處為開闊平原，而交流島南側、東側為“L”形山脈，海拔高度100 m。這樣的地形結構是影響交流島最低氣溫偏低的主要原因。東北風時冷空氣沿著長白山山脈、千山山脈下坡，使山坡下氣溫較低。東北風時冷空氣經過交流島東北側20 km處山脈二次下坡有利于降溫。在交流島附近5 km處東側山脈對東北冷空氣有第三次下坡作用，使交流島吹東北風時最低氣溫與長興島相差較大，比周邊普蘭店、瓦房店偏低。
3 結論
（1）2015年9月6日長興島地區特低溫度天氣出現的條件為500 hPa兩槽一脊有利的阻塞環流形勢場下，超強冷空氣由極地南下，中低層高壓脊控制下沉氣流。
（2）地面形勢場高壓控制有利于輻射降溫，是低溫形成的有利條件。
（3）低層較小、中高層特小的相對濕度溫度下降的有利條件。
（4）高空冷平流相同的條件下地面最低溫度不同，由此可見地面最低溫度與其他條件相關性較大。
（5）地形對交流島最低氣溫影響較大。當地面吹東北風時，冷空氣經長白山脈、千山山脈以及交流島東北側山脈三次下坡是交流島最低氣溫比長興島及周邊普蘭店、瓦房店偏低的主要原因。
4 參考文獻
[1] 梁理新，黃國宗.單站最高最低氣溫預報方法研究[J].廣西氣象，2006，27（增刊1）：4-6.
[2] 付雯，柏金鳳，班秋艷.冬季降雪時段的日極端氣溫預報方法[J].黑龍江氣象，2013，30（4）：12-13.
