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半干旱区农田和草地与大气间二氧化碳和水热通量的模拟研究 总被引：7，自引：1，他引：6
集成生物圈模型(IBIS)是目前最复杂的基于动态植被模型的陆面生物物理模型之一。通过应用该模型对国际协调强化观测计划(CEOP)半干旱区基准站之一的吉林通榆观测站(44°25′N,122°52′E)草地和农田生态系统2003年全年的CO2和水、热通量变化进行模拟,并将结果与涡度相关法测定的观测值进行了对比分析,以检验IBIS模型在半干旱区的模拟能力。对比结果表明:除CO2通量模拟结果不够理想外,IBIS模型较好地模拟了通榆观测站的感热通量和潜热通量。模拟与观测比较的相关系数均通过了0.05以上显著性水平的信度检验。总体上看,模型对农田生态系统模拟的偏差小于对退化草地的模拟。 相似文献
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利用国际协同强化观测期(CEOP)在中国半干旱区退化草地站——通榆站的观测资料,对一个较为完善的陆面过程模式NCAR_CLM4.5(Community Land Model 4.5)的模拟性能进行检验。模拟结果与观测资料的对比表明,CLM4.5能很好地模拟出观测站点的辐射通量、水热交换、土壤温湿的空间分布和时间变化特征。但地表吸收的辐射模拟值略低,土壤湿度偏低,地表吸收的辐射及土壤温度等日变化略大;大气强迫变量处于某些特定的形势下时,模拟存在较大误差,如8月底的模拟。此外,冬季辐射通量、水热交换以及土壤温湿的模拟均存在较大误差,说明CLM4.5模式在冬季地表物理过程的参数化方案上需要进一步改进。 相似文献
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不同陆面过程模式对半干旱区通榆站模拟性能的检验与对比 总被引：5，自引：1，他引：4
随着全球气候变化和伴随而来的日益严重的干旱化问题,干旱/半干旱地区的陆气相互作用引起了越来越多的重视。利用国际协同强化观测期(CEOP)观测资料对3个不同的陆面过程模式BATS、LSM和CoLM在半干旱区通榆站进行了模拟检验与对比,考察了不同陆面过程模式对半干旱地区的模拟性能。结果表明,3个模式都可以较好地模拟出半干旱地区地气间的能量通量的季节和日变化,但模拟性能存在较大差异。对于地表温度和出射长波辐射的模拟,BATS表现最优;而对于感热和潜热通量的模拟,CoLM和LSM要好于BATS,其中CoLM的表现最好。各模式的模拟性能随着季节不同存在着很大的差异,夏季的模拟要好于冬季,3个模式都不能很好地模拟冬季该地区的潜热通量,说明对半干旱地区冬季地表过程的刻画还有待进一步提高。 相似文献
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半干旱地区吉林通榆"干旱化和有序人类活动"长期观测实验 总被引：38，自引：10，他引：28
简单介绍了吉林通榆"干旱化和有序人类活动"长期观测实验,该实验站同时也是国际协同加强观测计划(CEOP)的地面观测站.分析了2002年10月～2003年3月(CEOP-EOP3)非生长季观测到的近地面层微气象及能量通量资料.结果表明,在非生长季,半干旱地区农田和退化草地下垫面近地面层能量收支基本一致;感热通量占主要地位,占净辐射通量的70%左右;潜热通量及地热流都很小,通常小于30 W m-2.土壤温度日变化主要集中在地表以下20 cm土壤层,20 cm以下土壤温度日变化很小,但存在明显的季节变化.在非生长季,土壤表层10 cm厚度内,草地下垫面土壤体积含水量比农田大;20 cm以下深度土壤体积含水量的日变化很小,同样存在季节变化. 相似文献
5.
半干旱区不同下垫面大气湍流通量比较分析 总被引：1，自引：0，他引：1
《高原气象》2017,(5)
为了更深入地认识不同条件下的陆-气相互作用,选取2007年1月至2008年12月兰州大学半干旱气候与环境观测站(Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University,SACOL)与中科院吉林通榆观测站的湍流资料,并结合常规气象观测资料,利用Swinbank于1951年提出的涡动相关法分析三种下垫面上的湍流通量,从而定量地描述和认识陆-气相互作用,并比较分析半干旱区不同下垫面热通量和动量通量的日变化与季节变化特征。结果表明:(1)SACOL、草原站和农田站上感、潜热通量的日变化均表现为单峰型,其中感热通量Hs日峰值可分别达到140.3,157.3和144.8 W·m-2;潜热通量LvE日峰值为Hs的40%~75%。(2)夜间热通量主要集中于-22.6~24.2 W·m-2,夜间Hs一年四季均表现为负值,而LvE几乎保持正值。(3)各测站上动量通量τ具有明显日变化,但由于风向、风速差异,通榆地区τ的日峰值可达0.25 kg·m-1·s-2,而SACOL仅有0.08 kg·m-1·s-2。(4)通榆站上τ的日变化具有显著季节差异,春、秋季的日较差远大于其他季。(5)排除热力因子影响,黄土高原下垫面对湍流活动的削弱作用更强,在该下垫面上近地层大气更容易也更快趋于稳定。 相似文献
6.
沙尘气溶胶对半干旱区微气象学特征影响的初步研究 总被引：3，自引：1，他引：2
沙尘气溶胶通过改变地表—大气间的短波及长波辐射从而对地气间热量传输产生影响,进而影响到地表能量收支平衡以及近地面层气象要素的分布。半干旱区是我国干旱化表现最为剧烈的地区,也是沙尘暴频发地区和主要源区之一。本文利用吉林通榆半干旱区国际协调强化观测计划基准站2006年4～6月近地层微气象、地表辐射通量和沙尘气溶胶浓度观测资料,对比分析了该地区在典型沙尘暴天气、扬沙天气和晴朗天气等不同天气状况下近地层各气象要素、地表能量平衡及辐射收支的变化特征。结果表明,沙尘气溶胶对半干旱地区地面微气象学特征及辐射收支具有明显的影响,且表现出不同于干旱区的若干特性:半干旱区沙尘天气下的平均风速比晴天高约2m.s-1,而相对湿度则降低了约35%。相对而言,气温和浅层地温的变化对沙尘的影响响应较弱。半干旱区在沙尘天气时地表净辐射小于晴天,感热/潜热通量分别约占净辐射的55%和30%,分别远大于/远小于晴天时的情形。该地区气溶胶质量浓度与日均感热、相对湿度、潜热等要素具有明显的相关,相关系数分别高达0.70、-0.75和-0.62。相比之下,干旱区沙尘天气时的感热通量要小于晴天时的值,而且气象要素的响应更加剧烈。 相似文献
7.
利用地基微波辐射计反演兰州地区液态云水路径和可降水量的初步研究 总被引：7，自引：1，他引：6
液态云水路径 (liquid water path, LWP) 和可降水量 (precipitable water vapor, PWV) 是描述天气和气候的两个重要物理量。目前, 针对液态云水路径和可降水量的直接观测较少, 特别是在我国干旱半干旱黄土高原地区, 至今没有获得系统的观测值。本文利用兰州大学半干旱气候与环境监测站 (SACOL) 近两年的微波辐射仪观测资料, 分析了黄土高原半干旱区液态云水路径和可降水量的变化特征。首先引入Liljegren et al.(2001) 的反演方法并加以改进, 计算得到适合黄土高原地区的反演参数, 利用改进后的反演方法计算近两年的液态云水路径和可降水量。分析结果显示, 与TP/WVP-3000型12通道微波辐射计的直接输出结果相比, 本文反演结果与实际情况更加吻合。在SACOL代表的黄土高原地区, 95%的云水路径值都在150 g/m2以下, 95%的可降水量值都在3 cm以下。由于SACOL的降水受亚洲季风的影响, 液态云水路径日均值冬季最小, 秋季最大, 其日变化规律显示半干旱区液态云水路径大体上呈双峰分布, 峰值主要出现在日出和日落时分。卫星反演资料的年变化趋势与地基反演结果比较吻合。因此, 运用卫星反演的液态云水路径来分析我国西北地区的空中云水资源是一种比较可信的手段。 相似文献
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利用NOAH(The Community Noah Land Surface Model)、SHAW(Simultaneous Heat and Water)和CLM(Community Land Model)3个不同的陆面过程模式及兰州大学(Semi-Arid Climate Observatory and Laboratory,SACOL)2007年的观测资料,对黄土高原半干旱区的陆面过程进行了模拟研究。通过与观测值间的对比,考察不同陆面过程模式在半干旱区的适用性。研究结果表明:3个模式在半干旱区的模拟性能有较大差异。其中,CLM模式模拟的20 cm以上的浅层土壤温度最优,SHAW模式模拟的深层土壤温度最优;SHAW模式模拟的土壤含水量与观测值最为接近,而NOAH和CLM模式模拟值有较大偏差;3个模式均能较好地模拟地表反射辐射,其中SHAW模式模拟值与观测值的偏差最小;对地表长波辐射的模拟,CLM模式的模拟最优;3个模式均能较好地反映感热、潜热通量的变化趋势,其中CLM模式对感热的模拟性能优于其他两个模式,在有降水发生后的湿润条件下,CLM模式对潜热的模拟性能最优,而无降水的干燥条件下,CLM模式的模拟偏差最大,NOAH模式对冬季潜热的模拟最优。总体而言,CLM模式能够更好地再现半干旱区地气之间的相互作用,但模式对土壤含水量及干燥条件下的潜热通量的模拟较差,模式对半干旱区陆气间的水文过程还有待进一步的研究和改进。 相似文献
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干旱半干旱区气候变化研究综述 总被引：21，自引：0，他引：21
从干旱半干旱区气候的时空变化特征、陆气相互作用的观测试验以及气候变化的动力学机制等几个方面系统总结了近年来国内外干旱半干旱区气候变化的最新研究进展,指出目前干旱半干旱区气候变化研究以特定区域研究为主,缺乏对全球不同区域干旱半干旱区气候变化时空关联的系统性归纳研究,且野外观测试验持续时间较短,这在很大程度上限制了对干旱半干旱区气候变化机理的认识和陆面过程模式的发展。针对这些问题,从资料获取、资料分析及数值模拟3个方面提出未来干旱半干旱区气候变化研究的主要方向。 相似文献
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东北半干旱区退化草地土壤温度的日、季变化特征 总被引：6，自引：0，他引：6
在国家基础研究发展规划项目(973)"我国生存环境演变和北方干旱化趋势预测研究"支持下,吉林通榆"干旱化和有序人类活动"长期观测实验站于2002年10月建成并正式开始观测,该站也是国际协同加强观测计划(CEOP)观测网中36个地面站之一。本文利用2002年10月—2005年12月高密度连续观测资料,对退化草地下垫面土壤温度变化特征进行了分析。发现在东北半干旱地区,退化草地0~10 cm深处土壤温度日变化明显,20 cm处日变化较弱(冬季无明显日变化),50 cm以下无日变化;土壤温度0~80 cm存在明显的年变化周期,20 cm以下位相滞后明显,土壤垂直温度梯度经历一个负→转换期→正→转换期→负的年循环。土壤冻结期约96天。太阳辐射是影响土壤温度长期变化的主要因素;土壤表层温度、湿度的日变化对降水事件的响应因降水强度、时间等的不同而不同。太阳辐射是影响土壤温度长期变化的主要因素;土壤温度对降水事件的响应近似一渐变过程,而土壤湿度相对是一快速的跃变响应过程。 相似文献
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Simulation of the Bare Soil Surface Energy Balance at the Tongyu Reference Site in Semiarid Area of North China 
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下载免费PDF全文 ZHANG Xia 《大气和海洋科学快报》2010,3(6):330-335
The performance of a 1-D soil model in a semiarid area of North China was investigated using observational data from a cropland station at the Tongyu reference site of the Coordinated Enhanced Observing Period (CEOP) during the non-growing period, when the ground surface was covered with bare soil. Comparisons between simulated and observed soil surface energy balance components as well as soil temperatures and water contents were conducted to validate the soil model. Results show that the soil model could produce good simulations of soil surface temperature, net radiation flux and sensible heat flux against observed values with the RMSE of 1.54oC, 7.71 W m-2 and 27.79 W m-2, respectively. The simulated volumetric soil water content is close to the observed values at various depths with the maximal difference between them being 0.03. Simulated latent heat and ground heat fluxes have relatively lower errors in relative to net radiation and sensible heat flux. In conclusion, the soil model has good capacity to simulate the bare soil surface energy balance at the Tongyu cropland station and needs to be further tested in longer period and at more sites in semiarid areas. 相似文献
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A Case Study of the Impacts of Dust Aerosols on Surface Atmospheric Variables and Energy Budgets in a Semi-Arid Region of China 下载免费PDF全文
下载免费PDF全文 The authors present a case study investigating the impacts of dust aerosols on surface atmospheric variables and energy budgets in a semi-arid region of China. Enhanced observational meteorological data, radiative fluxes, near-surface heat fluxes, and concentrations of dust aerosols were collected from Tongyu station, one of the reference sites of the International Coordinated Energy and Water Cycle Observations Project (CEOP), during a typical dust storm event in June 2006. A comprehensive analysis of these data show that in this semi-arid area, higher wind velocities and a continuously reduced air pressure were identified during the dust storm period. Dust storm events are usually associated with low relative humidity weather conditions, which result in low latent heat flux values. Dust aerosols suspended in the air decrease the net radiation, mainly by reducing the direct solar radiation reaching the land surface. This reduction in net radiation results in a decrease in soil temperatures at a depth of 2 cm. The combination of increased air temperature and decreased soil temperature strengthens the energy exchange of the atmosphere-earth system, increasing the surface sensible heat flux. After the dust storm event, the atmosphere was dominated by higher pressures and was relatively wet and cold. Net radiation and latent heat flux show an evident increase, while the surface sensible heat flux shows a clear decrease. 相似文献
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In this study,a new parameter optimization method was used to investigate the expansion of conditional nonlinear optimal perturbation (CNOP) in a land surface model (LSM) using long-term enhanced field observations at Tongyu station in Jilin Province,China,combined with a sophisticated LSM (common land model,CoLM).Tongyu station is a reference site of the international Coordinated Energy and Water Cycle Observations Project (CEOP) that has studied semiarid regions that have undergone desertification,salination,and degradation since late 1960s.In this study,three key land-surface parameters,namely,soil color,proportion of sand or clay in soil,and leaf-area index were chosen as parameters to be optimized.Our study comprised three experiments:First,a single-parameter optimization was performed,while the second and third experiments performed triple-and six-parameter optimizations,respectively.Notable improvements in simulating sensible heat flux (SH),latent heat flux (LH),soil temperature (TS),and moisture (MS) at shallow layers were achieved using the optimized parameters.The multiple-parameter optimization experiments performed better than the single-parameter experminent.All results demonstrate that the CNOP method can be used to optimize expanded parameters in an LSM.Moreover,clear mathematical meaning,simple design structure,and rapid computability give this method great potential for further application to parameter optimization in LSMs. 相似文献
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Emiola O. Gbobaniyi Babatunde J. Abiodun Mark A. Tadross Bruce C. Hewitson William J. Gutowski 《Theoretical and Applied Climatology》2011,106(1-2):189-210
This paper presents an evaluation of the simulated coupling between cloud base height (CBH) and surface fluxes over selected Coordinated Enhanced Observing Period (CEOP) reference stations by five regional climate models as part of a transferability intercomparison experiment. The model results are compared with station data obtained during the first phase of the CEOP measuring campaigns. The models gave a credible simulation of both diurnal and seasonal cycles of cloud base height and surface variables over the stations. However, the models exhibited some difficulty in reproducing the diurnal and seasonal temperatures over the tropical stations. The study used principal component analysis to show that three factors account for most of the variability in the observed and simulated data and to investigate the coupling between cloud base height and surface fluxes in the data. In the observations, CBH is well coupled with the surface fluxes over Cabauw, Bondville, Lamont, and Berms, but coupled only with temperature over Lindenberg and Tongyu. All models but GEMLAM simulate substantial coupling between CBH and surface fluxes at all stations; GEMLAM does not couple CBH with surface fluxes, but with surface temperature and specific humidity. 相似文献
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藏北高原地表反照率的初步研究 总被引：14，自引：9，他引：5
基于中日合作项目“全球协调加强观测计划之亚澳季风青藏高原试验”(CAMP/Tibet)在藏北高原D105站、Amdo站、MS3478站以及BJ站的观测数据资料,分析了该地区地表反照率的时空分布特征。结果表明:藏北高原地区的地表反照率具有明显的日变化和月/季节变化特征。冬、春季的日变化曲线呈“U”形,且曲线形状的变化不如夏、秋季大。6~9月的月平均反照率在全年中最低,5月份月平均反照率波动较大。从季节平均值来说,冬季>春季>秋季>夏季。该地区的平均地表反照率为0.2457;反照率的空间分布很不均匀,其值的大小、曲线的形状在不同站点都很不一样,这与站点的地理位置有关,但天气状况和下垫面属性也起了很大的作用。 相似文献