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恒温带的深度和温度值的计算
作者:管理员    发布于:2017-04-24 10:10:38    文字:【】【】【

恒温带也称常温带,又名中性层,是指地表下某一深度处温度基本保持恒定不变的那个带(或层)。恒温带有日、月、季、年之分,通常所说恒温带系指年恒温带而言。恒温带温度和深度反映着一个地区近地表处的热状况,在一定程度上,也展示出一个地区浅层的热历史。在实际工作中,例如在矿区地温预测中,恒温带深度和温度为必不可少的计算参数;在地热田普查、勘探过程中,恒温带资料有助于找寻地热异常地区;在地震前、后产生的气温、地温反常现象中,恒温带深度、温度有否改变或受到影响,这些都是值得深入探讨的新课题,因此,恒温带问题的研究具有理论和实际意义。这次介绍最后一项,恒温带深度H_恒、温度t_恒值的计算

一个地区在没有直接观测资料情况下如何估算该区的恒温带深度H_恒、温度t_恒值?这一问题在实际工作中经常遇到。先谈H_恒的估算。根据福里叶第三定律,变温带中在不同温度变化周期T_1、T_2时,地下某一深处温度变辐与地表温度变辐减小相同倍数之深度H_1、H_2跟温度变化周期T_1、T_2的平方根成正比,即:

           H_1/H_2=√(T_1 )/√(T_2 )

我们若取年、日温度变化周期T_年=365,T_日=1代入上式,则得:

H_日/H_年 =√1/√365

H_年=19.1H_日

也就是说,地下某处年温度变辐与地表年温度变辐减小某一倍数的深度H_年等于地下某处日温度变辐与地表日温度变幅减小同等倍数的深度H_日的19.1倍。恒温带为温度变化消失处,由此可见:

H_年恒=19.1H_日恒

即年恒温带深度亦为该地区日恒温带深度的19.1倍。为方便起见,在实际工作中可将一个地区的年恒温带深度大体估算为该地日恒温带深度的20倍。日恒温带深度(即地温日变化消失的深度)在当地气象台站可直接查找到,据此不难算出该区年恒温带深度的数值。

t_恒一般相当于当地年平均地面温度,后者通常比年平均气温高出1~2℃。唐山地区多年平均地面温度为12.9℃,t_恒为12.7℃,两者仅相差0.2℃,若以观测精度为±0.1℃计,则可认为两者完全一致。淮南九龙岗地区多年平均气温为15.54℃,t值为16.8℃,考虑到气温和地面温度间1~2℃的差值,两者也十分相近。这里提出一个问题:即为什么t_恒与当地年平均地面温度十分接近?两者间有何内在联系,看来必须从恒温带上温度的平衡过程,亦即恒温带上热动态的形成过程来考虑间题,这些都需今后进一步的深入工作,但有一点可以肯定,即恒温带温度及热动态的形成必有一个历史过程,也正是从这意义上来说,恒温带的温度和深度不但反映出一个地区近地表处的热状况,而且也展示出该区浅层的热历史。考虑到高度对t_恒的影响,有人建议用下式估算一个地区的t_恒值:

t_恒=(t_(1.6~3.2米)+0.2)±0.006H

式中,t_(1.6~3.2米)为该区地表下1.6~3.2米深处多年平均地温(℃),H为高差(米)。

脚注信息
版权所有  吉林省煤田地质局一○二勘探队  辽宁工程技术大学 提供

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