Sensor de flujo de calor: El efecto de los cambios de temperatura del suelo en su flujo de calor

Los sensores de flujo de calor del suelo son dispositivos instrumentales que se utilizan principalmente para medir el balance energético del suelo y la conductividad térmica de la capa del suelo.

El flujo de calor es un parámetro importante que describe el balance térmico del suelo, uno de los componentes clave del balance energético superficial. Sus características de cambio tienen un impacto significativo en el proceso de acoplamiento agua-calor del suelo, el cambio climático y la producción agrícola. Cuando la superficie del suelo absorbe la energía radiante solar, el calor se transfiere a las capas más profundas por conducción molecular, lo que aumenta la temperatura de estas últimas. Por el contrario, el calor se exporta desde las capas más profundas cuando la superficie del suelo se enfría y la temperatura desciende por debajo de ellas.

El estado térmico del suelo se expresa en términos de temperatura, que en sí misma no es una propiedad física del suelo. La temperatura del suelo es uno de los factores más importantes que afectan el clima forestal y está estrechamente relacionada con el crecimiento de las plantas. En general, la temperatura óptima del suelo que requieren las raíces es de 20-25 °C. Temperaturas del suelo demasiado altas o demasiado bajas afectarán el crecimiento de las raíces forestales. Los diferentes tipos de vegetación y las condiciones del terreno determinan la variación de la temperatura del suelo. La temperatura del suelo afecta directamente la transpiración de las plantas, la respiración y absorción radicular, la infiltración del suelo y la velocidad de disolución de diversas sales inorgánicas en la solución del suelo, lo que afecta el crecimiento forestal.

Las propiedades térmicas del suelo son propiedades físicas que afectan el flujo de calor y los cambios de temperatura, incluyendo principalmente la conductividad térmica, la capacidad calorífica y el coeficiente de difusión del calor. Bajo un gradiente de temperatura determinado, la intensidad del intercambio de calor depende de su conductividad térmica. La magnitud del coeficiente de conductividad térmica depende de las propiedades morfológicas del contacto entre las partículas del suelo y su contenido de agua.

El flujo de calor del suelo forestal se ve influenciado principalmente por factores de la vegetación y la temperatura del suelo. El flujo de calor de los suelos forestales es bajo debido a que su superficie suele estar cubierta por una gruesa capa de hojarasca. Al mismo tiempo, la absorción y reflexión de la radiación solar por la vegetación también afecta la distribución del flujo de calor en la superficie de los suelos forestales.

El flujo de calor en los suelos agrícolas se ve afectado por diversos factores, como el tipo de cultivo, el estado de humedad y el tipo de suelo. La variabilidad de los flujos de calor en los campos agrícolas varía según el cultivo. Por ejemplo, existe una diferencia en la distribución del flujo de calor entre los campos de trigo y maíz. El flujo de calor en las tierras agrícolas aumenta con el aumento del contenido de humedad, pero cuando este supera cierto rango, disminuye.

Las características de los cambios en el flujo de calor varían según el tipo de suelo, y estos se ven influenciados por diversos factores. Por ejemplo, el flujo de calor en los suelos de humedales es mayor que en los suelos de secano, el de los suelos forestales es menor, el de los suelos agrícolas se ve afectado por la humedad y el tipo de cultivo, y el de los suelos de pastizales se ve afectado por el tipo de vegetación y cobertura.

Comprender las características de los cambios en el flujo de calor en diferentes tipos de suelo puede permitir estudiar mejor el proceso de acoplamiento agua-calor del suelo, el cambio climático, la producción agrícola y otras cuestiones.