مطالعه تطبیقی قابلیت انتشار حرارتی خاک در دو حالت دماهای بالای صفر و زیرصفر تحت شرایط رطوبتی مختلف

قابلیت انتشار حرارتی خاک (α) یکی از مهم ترین ویژگی های حرارتی آن است که در علوم کشاورزی، مهندسی و خرد اقلیم شناسی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. حالت آب در خاک به لحاظ وقوع یخبندان یا عدم وقوع آن، جزء اثرگذارترین عوامل روی تغییرات α در خاک به حساب می آید. بر این اساس در این تحقیق به بررسی تغییرات α تحت شرایط متغیر رطوبت در دو حالت دماهای بالای صفر و زیرصفر در یک خاک با بافت ماسه ای پرداخته شد و روند تغییرات α در دو حالت فوق مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. برای برآورد α از حل عددی معادله انتشار حرارت در خاک به روش کرانک- نیکلسون بهره گرفته شد. برای سنجش مقادیر خطا و قضاوت در مورد میزان تطابق مقادیر محاسباتی و مقادیر مشاهداتی، از معیار جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) استفاده شد. اعمال دماهای بالای صفر و زیرصفر به سطح خاک توسط یک سیستم گرمایش-تبرید که قابلیت ایجاد حرارت در محدوده دمایی 15+ الی 18- درجه سلسیوس را داشت به انجام رسید. جمع آوری داده های مورد نیاز معادله انتشار حرارت در خاک، به کمک هفت حسگر دمایی که در اعماق مختلف خاک کار گذاشته شدند، صورت گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از کم بودن مقادیر RMSE در هر دو حالت دماهای بالای صفر و زیرصفر و عملکرد مطلوب مدل بود. در هر دو حالت دماهای بالای صفر و زیرصفر، با افزایش رطوبت به خاک تا حد رطوبتی 10%، قابلیت انتشار حرارتی خاک روند افزایشی و سپس روند کاهشی از خود نشان داد. برای کلیه درصدهای رطوبتی مقدار α در حالت دماهای زیرصفر نسبت به حالت بالای صفر مقادیر بیشتری را به خود اختصاص داد که این امر به بالا بودن قابلیت انتشار حرارتی یخ نسبت به آب مایع نسبت داده شد.