关于热量平衡介绍

[拼音]：reliang pingheng

[外文]：heat balance

一个物体或系统的热量收支相等时的状况。对地球表面、大气和地－气系统的热量收支关系的研究是物理气候学的重要课题之一。辐射差额及其转变的其他热量消耗或热量补偿对地球表面、大气和地-气系统的热量状况有巨大的影响。

指地球表面的热量收支相等时的状况。地球表面因辐射差额而产生的热量盈余或亏损，主要由水分蒸发消耗潜热或凝结放出潜热，空气湍流运动带来或带走热量，土壤或水体传导向下或向上输送热量等形式来平衡。表示式可写成：

Qd=LE+P+A式中Qd为辐射差额;L为潜热；E为蒸发或凝结量；P为地面与大气之间的湍流热通量;A为地面与其下层（土壤或水）之间的热通量（包括垂直交换量W和水平输送量F）。式中右侧各项凡输入热量的为负，输出热量的为正。Qd则以输入热量为正，输出热量为负（图1 ）。根据不同下垫面的特性，上式中LE和A两项可作相应的修改。例如，在陆地土壤中的平均水平温度梯度很小，F接近于0，A就等于W，在海洋则A=W +F。对于蒸发接近于零的沙漠地区来说，LE=0。对全年平均来说，不论那种下垫面，W 都等于0。

指由地面伸展到大气上界的单位截面积铅直气柱体的热量收支相等时的状况。表示式可写成：

式中Qda为大气的辐射差额；Fa为大气的水平热通量；Lr为凝结释放热量（r为水汽凝结量）;Ha为大气单位时间热焓量的变化量。式中各项表示气柱输出热量为负，输入热量为正（图2 ）。在年平均情况下，Ha接近于0。

指单位面积下垫面活动层（即没有明显温度季节变化深度以上）起向上直到大气上界整个气柱的热量收支相等时的状况。表示式可写成：

式中Qds为地-气系统的辐射差额;Fs为水平热通量（包括大气的水平热通量Fa和水圈的水平热通量F）;L(E-r)为蒸发热量与凝结热量之差;Hs为地-气系统的单位时间热焓量的变化量。式中右侧各项以表示输出热量为正，输入热量为负。Qds则以输入热量为正，输出热量为负（图3）。在陆地上，F=0。对全年平均来说，Hs=0。对于整个地球来说，E =r，而且Fa=0，所以整个地-气系统的热量平衡具有非常简单的形式，即Qds=0。

不同纬度、不同下垫面上热量平衡各分量不同。例如，陆地最大蒸发量出现在赤道附近，而在副热带高压带纬度上，由于气候干燥，蒸发急剧减少。与此相反，大洋的最大蒸发量出现在副热带高压带纬度上，而在赤道附近蒸发量显著减少。研究表明，在北半球热量从低纬地区输向高纬地区，南半球热量向北半球输送。热量平衡的各个分量可以直接从观测中得到，也可以由气象资料算出。对一个地区热量平衡的研究有助于对该地区气候的形成和变化进行定量分析研究。

参考文章

• 干燥炉的热量平衡方式式如何表示？制盐
• 热量平衡HeatBalance地球科学