Possibilities and accuracy of estimation of heat flux into soil during a day on the basis of meteorological data
 
More details
Hide details
1
Institute of Agrophysics, Polish Academy of Sciences, ul. Doświadczalna 4, 20-290 Lublin
 
Acta Agroph. 2008, 12(1), 125–140
 
KEYWORDS
ABSTRACT
The paper is concerned with the influence of weather conditions on heat exchange by soil surface, and in particular – on the sum of heat flux into soil during daylight. The observational materials were collected during 42 days without precipitation in several May-July periods on experimental fields with bare soil at Felin near Lublin. The regression equations describing relations of the daily sums of heat flux into soil with meteorological data, as treated separately and together (various combinations contained from 2 to 12 of the data, at variants without and with daily sum of solar radiation), including the determination coefficients and the significance level of variables were established. Moreover, the values of standard and relative errors of estimation of the daily sums of soil heat flux using the equations were calculated. Analysis of all the parameters permitted to select the best (optimal) regression equations, i.e. with the smallest errors of estimation of the daily sums of heat flux into soil on the basis of minimum number of meteorological data. The equation recommended as most favourable to use contained seven variables (daily sum of solar radiation, daily mean of wind speed, air temperature daily amplitude, mean and maximum air temperatures, differences of mean and maximum air temperatures between a given and previous day), but only three of them (radiation, wind speed and air temperature) are required to be measured. By using this equation it is possible to estimate daily heat flux sums into soil with accuracy as follows: standard error about 0.47 MJ m-2, mean and maximal relative errors 11% and above 30%, respectively.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
O możliwościach i dokładności szacowania strumienia ciepła wnikającego do gleby podczas dnia na podstawie danych meteorologicznych
strumień ciepła w glebie, estymacja, elementy meteorologiczne
Praca dotyczy wpływu warunków pogodowych na wielkość wymiany ciepła przez powierzchnię gleby, a w szczególności - na ilość ciepła wnikającego do gleby w ciągu dnia. Materiał obserwacyjny stanowiły dane uzyskane w pomiarach przeprowadzonych na polach do-świadczalnych bez szaty roślinnej w Felinie podczas 42 dni bezopadowych w kilku okresach wio-senno-letnich. Określano i analizowano zależności pomiędzy wielkością sum dziennych strumienia ciepła wnikającego do gleby a danymi meteorologicznymi traktowanymi pojedynczo i komplekso-wo (jako rozmaite kombinacje zawierające 2-12 danych w wariancie bez i z uwzględnieniem sum dziennych promieniowania słonecznego). Ustalono jakie elementy meteorologiczne wpływają naj-bardziej lub wykazują istotny związek z wielkością tych sum, a przy tym udokumentowano znaczą-cy na nie wpływ zmian warunków pogodowych z dnia na dzień. Porównanie wartości współczynni-ków determinacji otrzymanych dla równań regresji wielokrotnej o różnej liczbie zmiennych (danych meteorologicznych) oraz wielkości błędów szacowania sum strumienia ciepła wnikającego do gleby podczas dnia za pomocą każdego z tych równań, pozwoliło na ustalenie najlepszych (optymalnych) modeli, tj. dających najmniejsze błędy przy minimalnej liczbie danych wyjściowych. Równanie rekomendowane jako najbardziej korzystne do stosowania zawiera 7 zmiennych (sumy dzienne promieniowania słonecznego, średnią dla dnia prędkość wiatru, amplitudę dobową temperatury powietrza, średnią i maksymalną temperaturę powietrza oraz różnice średniej i maksymalnej temperatury powietrza między danym a poprzednim dniem), ale do ich uzyskania konieczne są pomiary tylko 3 danych (promieniowania, wiatru i temperatury powietrza). Dokładność szacowania sum dziennych strumienia ciepła wnikającego do gleby przy użyciu tego równania określają: standardowy błąd estymacji około 0,47 MJm-2, błąd względny średni 11%, a maksymalny - powyżej 30%.
eISSN:2300-6730
ISSN:1234-4125