حساس التدفق الحراري_تأثير تغير درجة حرارة التربة على تدفقها الحراري

وأجهزة الاستشعار ذات الدفق الحراري في التربة هي أجهزة مفيدة تستخدم أساساً لقياس توازن طاقة التربة والموصلية الحرارية لطبقة التربة.

ويمثل تدفق الحرارة معياراً هاماً يصف توازن حرارة التربة، وهو أحد المكونات الهامة لتوازن الطاقة السطحية، وتؤثر خصائص تغيره تأثيراً هاماً على عملية تزاوج التربة مع حرارة المياه، وتغير المناخ، والإنتاج الزراعي.وعندما يمتص سطح التربة طاقة تضاريسية شمسية، تنتقل الحرارة إلى الطبقات الأعمق عن طريق التوجيه الجزيئي، الذي يزيد من درجة حرارة الطبقات السفلى. وعلى العكس من ذلك، تُصدَّر الحرارة إلى الخارج من الطبقات الأعمق عندما يبرد سطح التربة إلى أسفل وتنخفض درجة الحرارة تحت الطبقات الأعمق.

ويعبر عن الحالة الحرارية للتربة من حيث درجة الحرارة، التي لا تشكل في حد ذاتها خاصية مادية للتربة، ودرجة حرارة التربة من أهم العوامل التي تؤثر على مناخ الغابات، وهي وثيقة الصلة بنمو النباتات، وبصفة عامة، فإن درجة الحرارة المثلى للتربة التي تتطلبها جذور النباتات هي 20 إلى 25 درجة مئوية، ودرجة حرارة التربة العالية جداً أو المنخفضة جداً ستؤثر على نمو جذور الغابات.وتحدد الأنواع النباتية المختلفة والظروف التضاريسية تباين درجة حرارة التربة، وتؤثر درجة حرارة التربة تأثيراً مباشراً على ابتزاز النبات، والتنفس الجذري وامتصاصه، وتسرب التربة، ومعدل تحلل مختلف الأملاح غير العضوية في محلول التربة، مما يؤثر على نمو الغابات.

والخصائص الحرارية للتربة هي الخصائص الفيزيائية للتربة التي تؤثر على تدفق الحرارة وتغيرات درجة الحرارة في التربة، بما في ذلك أساساً القدرة على التوصيل الحراري، والقدرة الحرارية، ومعامل انتشار الحرارة، وفي إطار درجة حرارة معينة للتربة، تعتمد كثافة التبادل الحراري في التربة على قدرة التربة على التوصيل الحراري.ويتوقف حجم معامل القدرة على التوصيل الحراري على الخواص التفاضلية للملامسة بين الجسيمات في التربة والمحتوى المائي للتربة.

وتقلب حرارة التربة في الغابات يتأثر أساساً بعوامل الغطاء النباتي ودرجة حرارة التربة، كما أن تدفق الحرارة في تربة الغابات صغير لأن سطح تربة الغابات كثيراً ما تغطيه طبقة سميكة من الأوراق التي تسقط، وفي الوقت نفسه، يؤثر امتصاص وانعكاس الإشعاع الشمسي من جانب النباتات أيضاً على توزيع تدفق الحرارة على سطح تربة الغابات.

ويتأثر تدفق الحرارة في التربة الزراعية بمجموعة متنوعة من العوامل من قبيل نوع المحاصيل، وحالة رطوبة التربة، ونوع التربة، وتتسم التغيرات في تدفقات حرارة التربة في الحقول الزراعية باختلاف خصائص المحاصيل المختلفة، على سبيل المثال، هناك اختلاف في توزيع حرارة التربة بين حقول القمح والذرة.ويتزايد تدفق حرارة التربة في الأراضي الزراعية مع زيادة محتوى رطوبة التربة، ولكن عندما يتجاوز محتوى رطوبة التربة نطاقاً معيناً، ينخفض تدفق الحرارة بدلاً من ذلك.

والخصائص التي تتميز بها التغيرات في تدفق الحرارة في مختلف أنواع التربة مختلفة، وتتأثر التغيرات في تدفق الحرارة بمجموعة متنوعة من العوامل.وعلى سبيل المثال، فإن تدفق الحرارة في تربة الأراضي الرطبة أعلى منه في التربة الجافة، وتدفق الحرارة في تربة الغابات أصغر، وتدفق الحرارة في التربة الزراعية يتأثر بالرطوبة ونوع المحاصيل، وتدفق الحرارة في تربة المراعي يتأثر بنوع الغطاء النباتي والغطاء.

ويمكن لفهم خصائص التغيرات في تدفق الحرارة في مختلف أنواع التربة أن يدرس على نحو أفضل عملية الربط بين التربة والحرارة المائية، وتغير المناخ، والإنتاج الزراعي، وغير ذلك من القضايا.