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应用一维K闭合OSUPBL模式和ARCSCM极地柱模式,采用SHEBA观测资料和ECM- WF的输出结果作为模式的初始场和外强迫场,对SHEBA试验所在地(75°N,150°W)单点的北极大气边界层特征,进行了初步的模拟并与SHEBA资料进行对比分析。研究表明,这两个模式都具有较好地模拟单点北极大气边界层特征的能力。OSUPBL模式在垂直高度上的高分辨率,使其能够更好地反映大气边界层内部的细微变化特征。ARCSCM模式中考虑了比较多的物理过程,且需要提供比较完整的初始场、边界条件和侧向强迫,并每小时更新,模拟结果更符合实际情况。对模式的不足和下一步的研究也进行了讨论。 相似文献
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北极地区冰/雪-大气相互作用的过程,尤其是冰雪表面反照率的变化,是制约我们认识北极地区气候系统快速变化的关键科学问题。目前已有的研究表明,随着观测技术和方法的进步,北极冰雪表面能量平衡研究取得了较大的进展,但由于缺乏高质量、时空连续的观测试验数据,大部分参数化方案、遥感及模式产品等在北极不同区域的适用性仍待评估。因此,北极地区观测站点的加密、综合观测试验的开展和多源卫星遥感体系的进一步完善,能为遥感卫星产品及复杂参数化方案在北极的评估验证提供数据支撑,也可以揭示更多潜在的冰雪表面能量平衡相关的过程和机理,加深对极地海-冰/雪-气相互作用的理解,更好地服务于极地冰冻圈与气候变化研究。 相似文献
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陆面过程参数化模式的研究 总被引：17，自引：6，他引：11
在概述了近年来国内外陆面过程参数化研究的基础上,发展了一个改进的陆面过程参数化模式。该模式能被应用于地球表面不同土壤和植被类型的陆面过程的相互作用研究。在该模式中通过土壤结构参数和陆面过程湍流通量的参数化,可广泛应用于不同类型的区域。在模式中,大气-陆面系统包括3个子系统:近地层大气、冠层和土壤活跃层。土壤被分为4层,上两层分别相当于温度的日和季变化层,植被的根系活动也在这两层内,在最深层的温度和含水量是气候的平均值。发展的陆面过程参数化模式可应用于不同气候区域能量平衡和气候的模拟研究。对我国在该领域的研究,特别是在开发我国西北地区过程中的环境生态研究中具有重要的意义。 相似文献
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利用陆面过程模式BATS,引入地表发射率及两种大气发射率参数化方案,同时引入不同的地表粗糙度参数化方案,对比各种参数化方案对沙漠下垫面地面温度及能量收支的模拟状况。结果表明：采用Van Bavel等发展的地表发射率及Chung等发展的大气发射率方案可以明显改进地面温度及向上长波辐射的模拟,Chung等方案在夜间与正午的模拟效果更好,减小了1 ℃左右的地面温度模拟偏差,减小了10 W·m-2左右的向上长波辐射模拟偏差。晴天地面温度及向上长波辐射的模拟结果优于阴天。利用Zhang等发展的裸土粗糙度参数化方案也会提高模式对地表感热通量模拟的准确性。 相似文献
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6.
北极环极边界流是新近揭示的重要海洋现象 ,是对北冰洋海洋环流长期研究结果综合得到的概念。在本文中 ,详细介绍了北极环极边界流的主要结构和水团特征 ,论述了研究北极环极边界流的意义和前景 ,深入探讨了北极环极边界流面对的科学问题 ,指出了解决这些问题的关键科研工作。文章指出 ,从整体上研究北极环极边界流是非常重要的 ,需要全面考察北冰洋的质量和能量平衡、深层水通风过程以及水体的混合过程。在进一步的研究工作中需要更多的有针对性的现场观测、开展多学科协作研究。数值模拟仍然是北极环极边界流的重要研究手段 ,需要改善数值模式 ,提高数值模拟的质量。 相似文献
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物候和叶面积指数的季节动态在落叶林中是决定生态系统净生产力的关键因素。尽管物 候对能量和CO2 通量的影响可以简单地通过描述发芽和落叶的时间以及叶面积指数的季节动态 来表示, 但是由于对驱动物候的物理过程缺乏全面正确的理解, 在陆地生态系统模型中物候就成 为最难以参数化的一个过程。目前, 在陆地生态系统模型中描述物候主要有两种不同的方法: 一 种是基于气候变量( 主要是温度或积温) 的经验方法, 即是通过建立物候不同阶段与气候变量的 经验关系来预测关键物候事件发生的时间。另一种方法是基于碳吸收的物候参数化方案, 物候的 任何阶段都和当前的碳平衡相联系。在生态系统模型中, 基于碳吸收的物候参数化方法可以大大 降低物候模拟的经验性, 提高模型的适用性和模拟精度, 比基于气候变量的经验模型更适于模拟 未来气候变化影响。未来随着生理和分子水平上, 对控制物候和LAI 动态过程机理的揭示, 建立 基于过程的物候参数化方案和LAI 动态模拟模型就成为生态系统模型或气候模型的发展方向。 相似文献
8.
在过去30年间,北极气候发生了前所未有的异常变化,北极海冰变化更是经历了令人瞩目的、从平缓到突变的缩减过程,因此,北冰洋及其海冰的研究得到广泛的重视。综述当前国内外有关北极海冰快速变化的研究工作,对这些大气的现场观测和卫星遥感资料的分析,以及一些全球和区域气候模拟的结果,基本上一致地指出了近3O年来北极海冰的快速衰减趋势,尤其是夏季北极海冰正以每lO年超过10％的变化幅度快速减少。从海冰的基本物理特征、与大气海洋相互作用的物理过程、及其对全球和北极气候变化的响应和反馈机制,研究形成这种快速变化的因子--海表面气温增暖,太平洋与大西洋人流的热盐性质变化,以及大气环流模态的影响等。 相似文献
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荒漠下垫面陆面过程和大气边界层相互作用敏感性实验 总被引：7，自引：10，他引：7
建立了一个研究荒漠下垫面陆面物理过程与大气边界层相互作用的模式. 模拟了荒漠下垫面的土壤环境物理、地面热量通量、蒸发、蒸散及大气边界层结构特征.并对主要的环境物理参数进行了敏感性实验.结果表明,本模式能合理地模拟荒漠下垫面地表热量平衡、土壤体积含水量、地表植被蒸发散阻抗、地表水汽通量日变化和湍流交换系数、湍流动能、位温和比湿廓线等.该模式还可进一步应用于研究区域陆面物理过程与大气边界层相互作用机制,及与中尺度大气模式耦合用于区域环境生态和气候的研究. 相似文献
10.
北京地区景观城市化进程对暴雨过程的影响——以“7·21”暴雨为例 总被引：1，自引：0，他引：1
利用美国环境预测中心（NCEP）和美国国家大气研究中心（NCAR）等美国科研机构开发的气象模式WRF 3.8版本,采用北京地区不同时期的土地利用数据,选取影响北京的一次典型暴雨过程,应用包含多层城市穹顶模式的模式参数化方案对其进行模拟研究。从小时降水模拟结果来看,景观城市化区域（城市下垫面）的扩张使得暴雨持续更久,使用2010年土地利用数据模拟的2012年7月21日暴雨过程小时降水量大于16 mm的时长较使用1990年土地利用数据模拟的结果增加了1 h;从累积降水结果来看,使用2010年土地利用数据模拟的24 h累积降水大于150 mm的区域较使用1990年土地利用数据模拟的结果增加了1534 km 2。本文中模拟的逐小时降水与实际情况存在一定的差距,未来的工作会深入研究模式的参数化方案和降水产生的机理进而深入地研究景观城市化进程对暴雨过程的影响。进一步研究需针对城市人为活动产生的大气气溶胶粒子、景观城市化密度变化等因子,探究景观城市化对暴雨的可能影响。 相似文献
11.
雪和海冰作为北极地区反照率最高的地表类型,可以将大部分入射辐射能量反射回天空,其表面反照率的变化对整个地表-大气辐射平衡系统和全球气候变化都会有重要影响。在2010年中国第4次北极科学考察期间用ASD光谱仪对北极太平洋扇区不同类型的海冰表面反照率进行了现场测量,观测时段为7月27日至8月23日,地理范围在72°18′-87°20′N和152°34′-178°22′W之间。观测结果表明积雪覆盖海冰的反照率最高,干雪覆盖时均值达到0.82,融化的湿雪覆盖时反照率会有一定程度地降低。夏季北极地区存在大量融池,融池海冰按颜色划分为白冰,蓝冰和灰冰,白冰的平均反照率为0.54,蓝冰的为0.31,灰冰的只有0.20,融池水的反照率只有0.16。融池是北极夏季反照率变化的重要原因。 相似文献
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This paper performs a climatological investigation of the surface radiation budget (SRB) in Svalbard, on the basis of the Norwegian Polar Institute's radiation measurements from Ny-Ålesund (1981-1997) and the NASA/Langley Surface Radiation Budget Dataset (1983-1991). The radiation climate is related to meteorological conditions and surface properties, and compared to surface radiation fluxes measured from space. The natural variability of the short-wave and long-wave radiation fluxes in Ny-Ålesund is generally governed by the large annual variation in the incoming light with polar night and polar day conditions, the large changes of surface albedo - especially during spring - and the atmospheric circulation with frequent cyclone passages during winter with alternating periods of warm, humid maritime air from the south and cold, dry Arctic air from the north.
Comparison with the satellite derived surface radiation fluxes shows that NyÅlesund is to a large extent influenced by the "ocean" climate to the west of Svalbard during the summer and autumn, but has a more "continental" radiation climate representative of the more central parts of the island during winter and spring. Ny-Ålesund is located in a fiord on the north-west coast of Svalbard, where the ocean cloud cover and the Arctic sea fog play an important role during the summer. During the winter and spring, however, the fiords are frozen and the drift ice covers a large extent of the surrounding ocean. 相似文献
Comparison with the satellite derived surface radiation fluxes shows that NyÅlesund is to a large extent influenced by the "ocean" climate to the west of Svalbard during the summer and autumn, but has a more "continental" radiation climate representative of the more central parts of the island during winter and spring. Ny-Ålesund is located in a fiord on the north-west coast of Svalbard, where the ocean cloud cover and the Arctic sea fog play an important role during the summer. During the winter and spring, however, the fiords are frozen and the drift ice covers a large extent of the surrounding ocean. 相似文献
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利用中国首次北极考察队于 1 999年 8月 1 9日～ 2 4日在北冰洋浮冰区获得的大气近地层垂直廓线和辐射等资料 ,依据相似理论方法 ,对比分析了北冰洋无冰海面和冰面上热平衡参数的变化特征。结果表明 ,海面与大气和冰面与大气之间相互作用的边界层物理过程差异十分明显。冰面吸收的净辐射仅为海面的 6%左右 ,主要消耗于感热输送和冰面融化过程 ,不足部分由水汽在冰面上凝结释放的潜热和冰中的热通量来补充。海面吸收的净辐射主要消耗于潜热输送过程 ,占净辐射的 50 % ,其余热量传向水体深层和用于感热输送 ,分别占净辐射的 2 6%和 2 4 %。由此可见 ,在北冰洋夏季 ,无冰海面有大量的水汽向大气输送 ,这对研究北冰洋地区大气边界层的季节变化过程是至关重要的 相似文献
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利用中国首次北极科学考察队观测的气象资料 ,初步分析研究了 1 999年 8月 1 9～ 2 4日北冰洋浮冰 ( 75°N,1 60°W)上的温、压、湿、风、云量、辐射、海表温度、冰面及冰中温度等气象要素变化特征 ,并结合 50 0 h Pa高度场分析了该期间的天气过程。结果表明 :在考察期间海面与冰面温度日变化差异明显。除晴天夜间出现逆温外 ,气温随高度增大而减小 ,冰面为热源 ,不断有向上的热量输送。海温则稳定少变。冰中热交换主要发生在冰下 0～ 40 cm深度。由于有海上湿平流等影响 ,存在“逆湿”现象。晴天反射率具有明显日变化 ,早晚大 ,中午小。海冰表面平均反射率约为 0 .76。辐射与云量特别是低云量的关系密切 相似文献
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夏季不同天气条件下沙漠辐射和能量平衡的对比分析 总被引：4，自引：0，他引：4
利用2009 年7 月24 日-9 月12 日“巴丹吉林沙漠陆-气相互作用观测试验”资料,对比分析了典型晴天和阴天下巴丹吉林沙漠地表辐射、能量平衡和土壤温度的日变化规律.结果表明：①巴丹吉林沙漠典型晴天条件下总辐射、地表反射辐射、地表长波辐射、有效辐射、净辐射的峰值和日积分值都比典型阴天条件下大,大气长波辐射比阴天条件下小.两种天气条件下净辐射日积分值占太阳总辐射的1/3.②沙漠地区典型晴天地表反射率呈U型,白天均值为0.32;阴天变化较平缓,均值为0.29.③两种天气条件下地表热量平衡都以感热输送为主,波文比分别为4.55 和1.16.晴天不平衡能量达到净辐射的20%,阴天为30%.④晴天条件下有效能量夜间为负值,白天为正值,阴天全天为正值;湍流能量全天均为正值.能量闭合度(EBR)晴天平均为0.68,阴天为0.76.⑤土壤温度5~10 cm日较差逐渐减小,20、40 cm日变化不明显;5 cm土壤热通量日变化较大,20 cm土壤热通量振幅较小. 相似文献
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T. NEWTON T.R. OKE C.S.B. GRIMMOND M. ROTH 《Geografiska Annaler: Series A, Physical Geography》2007,89(4):331-347
Summertime measurements of local scale energy balance of a suburban site in west Miami, Florida, in 1995 are presented. All of the radiation and turbulent heat fluxes were measured directly. In addition several derived surface characteristics are calculated including the albedo, radiation temperature, emissivity, aerodynamic and canopy resistances, Bowen's ratio, Priestley‐Taylor and McNaughton‐Jarvis coefficients. The results are used to test parameterizations to calculate several heat fluxes. Most radiation fluxes can be calculated with simple schemes in cloudless conditions but the spatial and temporal variability of cloud degrades results greatly. This highlights the value of observing incoming solar radiation since it can form an excellent surrogate for daytime net all‐wave radiation in all sky conditions. The heat flux results for this warm, wet subtropical site demonstrate similarities with those from similarly developed locations in temperate climates. Interestingly this finding includes the fraction of energy used in evaporation. It is thought that this may be related to the relatively large heat storage in Miami which may reflect the presence of wet soils and free‐standing water, the persistently low vapor pressure deficits (7‐14 hPa) typical of this humid climate and the relatively poor coupling between the surface and the whole planetary boundary layer due to relatively low surface roughness. 相似文献
17.
RAMS模式在山谷城市模拟性能的检验 总被引：1，自引：0，他引：1
利用2005年冬季兰州边界层试验的观测数据,分别从边界层结构、近地面温度和风速、地表通量等几个方面检验了RAMS在山谷城市的模拟性能。RAMS模式能很好地捕捉边界层结构特征,模拟的白天混合层高度和夜间稳定边界层高度和观测值非常一致。模式能较好地模拟近地面温度和地表通量的日变化特征。对模拟偏差进行统计分析,结果显示RAMS对近地面温度和风速的模拟结果是可以接受的:近地面温度的平均偏差为-1.73 ℃,RMSE为2.16 ℃,风速的平均偏差为0.35 m·s-1,RMSE和RMSVE分别为1.61 m·s-1和3.15 m·s-1。研究表明,RAMS适合作为研究兰州山谷城市大气边界层的工具。 相似文献
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冬春交替期沙尘过程对黑河流域戈壁地表能量平衡扰动的个例分析 总被引：1，自引：1，他引：0
利用张掖国家气候观象台梯度塔温度、湿度和风观测资料,结合近地层辐射、土壤温度、湿度和土壤热通量资料,由地表热量平衡条件和Bowen比概念求得感热和潜热通量,对比分析了冬春交替期背景条件与沙尘天气黑河戈壁地表能量和辐射平衡特征。结果表明,典型晴天和出现扬沙天气前同时段内净辐射的小时平均值非常接近,但沙尘天气发生后,净辐射迅速减小;沙尘天气发生时近地面层空气湿度远小于同时段背景条件下小湿度;典型晴天各层地温存在比较典型的日变化特征,而沙尘天气发生之初,0 cm、5 cm和10 cm处土壤温度快速升高;典型晴天表现出明显的地表辐射平衡的日循环特征,扬沙期间日循环特征被破坏,向下短波辐射减少尤为明显。 相似文献
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An overview of the spatial patterns of land surface processes over arid and semiarid regions 总被引：1，自引：0，他引：1
With data from the project Collaborative Observation of Semi-arid/Arid Regions in North China, collected during July and September 2008, the spatial patterns of land surface processes over arid and semiarid regions have been investigated based on the ordinary Kriging interpolation approach. Generally, for the radiation processes, downward and upward short-wave radiation have a uniformly increasing trend with latitude, but the spatial patterns of long-wave radiation present notable regional differences: both upward and downward long-wave radiation increase with latitude in the west of North China, while in the east they vary inversely with latitude, suggesting surface temperature and clouds respectively have feedbacks to the long-wave radiation in the west and east of North China. The surface net radiation basically has a negative latitudinal trend. Long-wave radiation budget plays an important role in the spatial pattern of surface net radiation, particularly in the east of North China, although short-wave radiation budget largely determines the magnitude of surface net radiation. For the energy processes, latent and sensible heat flux varies conversely with latitude: more available land surface energy is consumed by evaporating soil water at lower latitudes while more is used for heating the atmosphere at higher latitudes. A soil heat flux maximum and minimum are found in Loess Plateau and Qinghai Plateau respectively, and a maximum is seen in the northeast China. 相似文献
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Douglas G. Goodin 《自然地理学》2013,34(6):557-572
Increased use of remotely sensed data for estimation of land-surface climatological variables such as the radiation and energy balance has underscored the need to understand errors inherent in remote sensing systems. The effects of viewing geometry on the signal received at the sensor have been examined for a variety of surface types, but systematic study of how sensor viewing geometry may introduce error into remote measurements of surface climate parameters is lacking. In this paper, close-range remote sensing is used to assess error caused by viewing geometry in remote measurements of net radiation, an important surface climate variable. Estimates of net radiation were made by inserting remotely sensed values of albedo and surface temperature into the surface radiation budget equation. Two contrasting surfaces, one vegetated and one bare, were evaluated at seven view angles and five azimuth angles. The remote net radiation measurements for each combination of view and azimuth angle then were compared to reference measurements to assess error. Results indicate that, under cloud-free conditions, view angle can affect measurement accuracy substantially, and that off-nadir view angles ranging from 15° to 30° in the forward-scatter direction are optimal. The potential impact of these findings on studies of the spatial variation of the surface radiation budget from spaceborne remote sensing platforms is discussed. [Key words: land-surface climatology, remote sensing, radiation budget, net radiation.] 相似文献