A heat flux measurement method and termal properties near the soil surface

• Autorzy: Usowicz B.

Warianty tytułu

PL

Metody pomiaru strumienia ciepła na powierzchni gleby oraz cieplnych właściwości w powierzchniowej jej warstwie

RU

Metod izmerenija potoka tepla na poverkhnosti pochvy i teplovykh svojjstv v poverhnostnom sloe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

PL

This paper presents a method of measuring heat flux on soil surface as well as thermal properties of the soil, i.e. thermal conductivity, thermal diffusivity and volumetric heat capacity near the soil surface. The method consists in the measurment of the temperature distribution in the soil and a simultaneous measurement of heat flux density on its surface. The apparatus consists of a heat radiator, a heat flux meter, a multisensor thermometric probe and electronic system with a negative feedback. The negative feedback system restores temperature distribution in a soil profile shaded by a device casing from the sun radiation energy, to the primary state, through the regulation of energy emitted by the radiator perpendicularly to the soil surface and comparison of thus forced temperature distribution in the soil profile with the natural temperature distribution of soil. Measuring the heat flux and the temperature distribution in the soil under the radiator after both distributions have been balanced, it is possible to determine the thermal properties of the soil

PL

W opracowaniu przedstawiono metodę pomiaru strumienia ciepła na powierzchni gleby oraz cieplnych właściwości gleby, tj. współczynnika przewodnictwa cieplnego, współczynnika dyfuzji ciepła i objętościowej pojemności cieplnej gleby w pobliżu jej powierzchni. Metoda polega na pomiarze rozkładów temperatur w glebie i jednoczesnym pomiarze gęstości strumienia ciepła na jej powierzchni. Urządzenie składa się z promiennika energii (generator ciepła), strumieniomierza, wieloczuj- nikowego próbnika termometrycznego i z elektronicznego układu ujemnego sprzężenia zwrotnego. Układ ujemnego sprzężenia zwrotnego przywraca rozkład temperatury w profilu zacienionej korpusem promiennika od energii promienistej słońca,gleby do stanu pierwotnego, poprzez regulację emitowanej przez promienniki prostopadle do powierzchni gleby energii i porównywanie wymuszonego w ten sposób rozkładu temperatury w jej profilu z rozkładem naturalnym. Mierząc strumień ciepła i rozkład temperatury w glebie pod promiennikiem po wyrównaniu obydwu porównywanych rozkładów można wyznaczyć cieplne właściwości gleby.

RU

В работе представлен метод измерения потока тепла на поверхности почвы и тепловых свойств почвы, т.е. коэффициента теплопроводности, коэффициента диффузии тепла и объёмной теплоёмкости почвы в его поверхностном слое. Метод состоит в измерении распределений температур в почве и одновременном измерении густоты потока тепла на её поверхности. Прибор состоит из излучателя (генератор тепла), максвеллметра, термометрического испытателя и электронической системы негативной обратной связи. Система негативной обратной связи приводит распределение температуры в профиле почвы, затенённой корпусом излучателя от лучистой энергии солнца, к начальному состоянию. Измеряя поток тепла и распределение температуры в почве под излучателем после выравнивания обоих сопоставляемых распределений можно определить тепловые свойства почвы.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 1990
• Tom: 388
• Opis fizyczny: p.169-176,fig.,ref.

Twórcy

autor

Usowicz B.

• Institute of Agrophysics, Polish Academy of Sciences, Doswiadczalna 4, 20-236 Lublin, Poland

Bibliografia

• 1. Asrar G., Kanemasu E.T.: Estimating thermal diffusivity near the soil surface using Laplace transform: uniform initial conditions. Soil Sci. Soc. Am. J. 1983, 47, 397-401.
• 2. De Vries D.A.: Thermal properties of soil, pp 210-235. In W.R. Van Wijk (ed.) Physics of the plant enviroment. John Wiley& Sons, Inc., New York. 1963.
• 3. Gupta S.C., Larson W.E., Allmaras R.R.: Predicting soil temperature and soil heat flux under different tillage-surface residue conditions. Soil Sci. Soc. Am. J. 1984, 48, 223-232.
• 4. Hanks R.J., Jacobs H.S.: Comparison of the calorimetric and flux meter measurements of soil heat flow. Soil Sci. Soc. Am. Proc. 1971, 35, 671-674.
• 5. Horton R., Wierenga P.J.: Estimating the soil heat flux from observations of soil temperature near the surface. Soil Sci. Soc. Am. J. 1983, 47, 14-20.
• 6. Horton R., Wierenga P.J., Nielson D.R.: Evaluation of methods for determining the apparent thermal diffusivity of soil near the surface. Soil Sci. Soc. Am. J. 1983, 47, 25-32.
• 7. Kimball B.A., Jackson R.D.: Soil heat flux determination: a null-alignment method. Agric. Meteorol. 1975, 15, 1-9.
• 8. Kimball B.A., Jackson R.D., Nakayama F.S., Idson S.B., Reginato R.J.: Soil-heat flux determination: temperature gradient method with computed thermal conductivities. Soil Sci. Soc. Am. J. 1976, 40, 25-28.
• 9. Kimball B.A., Jackson R.D., Reginato R.J., Nakayama F.S., Idso S.B.: Comparison of field-measured and calculated soil-heat fluxes. 1976, 40, 18-25.
• 10. Philip J.R.: The theory of heat flux meters. J. Geophys. Res. 1961, 66, 571- 579.
• 11. Pikul J.L.Jr, Allmaras R.R.: A field comparison of null-aligned and mechanistic soil heat flux. Soil Sci. Soc. Am. J. 1984, 48, 1207-1214.
• 12. Usowicz В.: Application of thermocouples for the recording of air humidity and temperature profiles and soil temperature. Zesz. Prob. Post. Nauk Rol., 1987, 346, 133-140.
• 13. Wijk W.R. van, Bruijn P.J.: Determination of thermal conductivity and volumetric heat capacity of soils near the surface. Soil Sci. Soc. Am. Proc. 1964, 28, 461-464.
• 14. Wijk W.R. van, Derksen W.J.: Thermal properties of a soil near the surface. Agric. Meteorol. 1966, 3, 333-342.
• 15. Wijk W.R. van: Physics of plant environment. North-Holland Publishing Co., Amsterdam, 1963.