[科普中国]-地表热量平衡

地表面热量平衡是指地表面向大气空间支出热量和从空间获取热量相平衡的情况，实际为入射到地表面的太阳净辐射能在地表面的转换和再分配过程。净辐射能量一部分通过地面与空气的感热和潜热输送与大气进行热量交换，另一部分通过土壤热传导方式与土壤进行热量交换。再有少部分进入植物体中用于光合作用的消耗。

释义地表面热量平衡是指地表面向大气空间支出热量和从空间获取热量相平衡的情况，实际为入射到地表面的太阳净辐射能在地表面的转换和再分配过程。净辐射能量一部分通过地面与空气的感热和潜热输送与大气进行热量交换，另一部分通过土壤热传导方式与土壤进行热量交换。再有少部分进入植物体中用于光合作用的消耗。太阳净辐射的这一分配过程可用下述热量平衡方程表示：

Rn=H+LE+F+P

式中Rn为净辐射，H为感热通量，LE为潜热通量，F为土壤热通量，P为光合作用消耗量。1

感热通量感热通量指地表与大气间的湍流热通量，由地面与大气之间的温差造成的。地表与大气之间感热输送的特点为：

1）无论是陆面或洋面，感热交换结果是由地表面向大气输送能量，在大陆上感热输送平均由高纬向低纬增加，干旱和潮湿地区差异很大，最大值出现在热带的沙漠地区。

2）感热输送随气侯湿润程度的增加而减小。

3）洋面上最大的感热输送发生在北半球的大洋的西部和北部海区。在赤道附近较小。

4）我国年平均感热通量分布呈北高南低分布。塔里木盆地和内蒙古高原为高值区，这里干旱、少云、多日照。低值区出现在四川、贵州一带。2

潜热通量潜热通量指地表蒸发时液态水气化所吸收的热量，它通过在大气中凝结液态水而向大气释放热量。地面与大气之间的潜热输送的特点为：

1）在海陆分界处，洋面和陆面的潜热输送相差很大。这是由于大陆和海洋上净辐射的不同引起的蒸发力不同；大陆上由于地表水分的限制，制约了潜热的输送。

2）大陆表面的潜热输送具有明显的非带状分布特征。在充分湿润地区，潜热输送随净辐射自高纬向赤道增大而增大；在干旱地区，潜热输送随干旱程度的增加而减少。

3）大洋上潜热输送年总量的分布与洋面净辐射的分布基本相似。随纬度上升而下降，暖流所经处使潜热明显加大，而冷洋流作用的地区，潜热输送偏低。使潜热输送的带状分布特征遭到破坏。

4）我国年平均潜热输送通量等值线基本呈纬向分布，由南向北递减。这是因为南方较北方潮湿，且温度较北方高；低值中心在塔里木盆地。3

土壤热通量土壤热通量指地表土壤与下层土壤间热传导的热量通量。

其计算公式为：

式中γ为土壤导热率，c为土壤比热，k为土壤导温率。

全球热量平衡1、地气系统热量径向输送的特点为：

（1）两半球30º之间的辐射过剩，中高纬地区辐射不足，低纬地区的过剩与中高纬地区的不足相抵，整个地区保持辐射平衡状态。

（2）低纬地区的过剩与中高纬地区的辐射不足将使赤道与极地间的梯度加大，产生具有某些能量调节机制，从低纬向高纬进行能量的水平输送。

（3）在纬度30º~40º之间的能量输送最大，从低纬度向高纬度输送的所有能量都必须经过这里。因此在中纬度地区平均说来，风速最大，出现剧烈的天气系统。

（4）地纬向高纬总能量输送包括三部分：潜热输送、海洋输送和大气输送（感热）。

2、南北半球热量径向输送的差异为：

（1）通过中纬度和热带地区的潜热输送，南半球比北半球大。

（2）通过热带和副热带的海洋输送，北半球比南半球大得多。

（3）由于南半球Hadley环流比北半球更为强大，使得通过热带的大气输送在南半球远大于北半球。

（4）主要由大型涡旋通过中纬度的大气输送，在南半球较弱，南半球能量输送更多的是以潜热输送的形式进行。

（5）南半球的净辐射略有盈余，辐射盈余对赤道以北的影响主要表现在海洋上，跨越赤道向北输送的巨大的潜热量主要由反向流动的大气输送来实现。3

本词条内容贡献者为:

郭亮 - 副教授 - 中国海洋大学