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下垫面的物理性质是形成区域气候三大主要因子之一。水域在热力特性、辐射平衡、热力平衡和表面粗糙度等诸多方面与陆地不同,形成了特殊的水域气候。
1、气温——水域气温比陆地低
由于水域比热比陆地大得多,因此当水陆接受到相同的太阳热量时,水体的气温变化必将小于陆地,而且太阳辐射可透入较深的水层,水体的乱流混合作用较强,使得水体吸收到的太阳辐射相对均匀地分布于上下各层次。这就大大缓和了气温的日变化和年变化,使得冬季水体暖于陆地,而夏季凉于陆地。当然水体对气温的影响,因水体的大小、深浅不同而不同,南北方也有差异。下表以洞庭湖和沅江为例。
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洞庭湖、沅江水陆温差表
一般湖面比陆面气温低0.6~1.8℃,极端最低差比较大,在5℃以上,极端最高差在1.1℃以上。
还得说明一点,我们没有真正湖面的观测,是用湖附近气象站的资料,若在湖面上观测肯定气温比陆地差异大,估计最高气温低2℃以上。湖边最高气温在40℃左右,湖面可能才38℃,另外,水面气温在25℃以下的时间比陆面要长。
2、降水量——水域降水量比陆地少
因水、陆下垫面热力差异,使气温层结稳定度水域大于陆地,因此水面降水量要小于陆地,夏天水面凉,层结稳定,抑雨作用最强,降水量少最为明显。如洞庭湖年降水量1302.4毫米,比陆地1469.1毫米少了166.7毫米,鄱阳湖年降水量1494.3毫米,比陆地少了30.2毫米。另外,降水日数也比陆地少10天左右。
新安江水库1959年建成,有人专门进行了降水量的研究,库区降水量减少100毫米,水库中心可能减少150毫米以上。
3、风速——水域风速较陆地大
由于水体表面粗糙度小于陆地,无疑摩擦力小于陆地,因此水面风速比陆地大。洞庭湖水域多年平均风速2.9m/s,陆上2.6m/s,相差0.3m/s,大风日数17.1天,陆地8.8天,相差8.3天,最大风速湖面与陆面相差不大。
4、相对湿度——随季节变化
水域相对湿度与陆地比较,冬夏相反,冬季大陆气温低,空气饱和、水汽压小,而蒸发水源仍较充分,因而相对湿度高。夏季大陆气温高于水面,因此,空气远没有低凉水面来得潮湿,水域相对湿度较陆地高。由于湖、陆温差只有1~2℃,所以相对湿度差异也很小,如洞庭湖年平均相对湿度仅相差1%(即湖面比陆面大1%),最大夏季也只相差3%。
5、日照时数——水域日照时数比陆地多
水体由于降水量较陆地少,所以总云量较陆地少,一般总云量少1~2%,夏季少7%左右,所以日照时数较多,平均日照百分率增加3%,夏季增加9%,这样在夏季平均每天水面比陆地增加日数约30分钟到1个小时。
6、雷暴——水域雷暴日数较陆地少
水域较陆地空气稳定,因而雷暴日数较陆地少,一般少2~3天左右。
从上面的分析可以得出结论,水域和陆面受下垫面不同的影响,在气候上存在一定的差异,但差异不是特别明显,温度低、日照时数可使得光伏电站在相同条件下,水上发电量高于陆地,而在设计时应考虑风速大等建设条件。