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1.
The Tibetan Plateau(TP) has powerful dynamics and thermal effects, which makes the interaction between its land and atmosphere significantly affect climate and environment in the regional or global area. By retrospecting the latest research progress in the simulation of land-surface processes(LSPs) over the past 20 years, this study discusses both the simulation ability of land-surface models(LSMs) and the modification of parameterization schemes from two perspectives, the models' applicability and improved parameterization schemes. Our review suggests that different LSMs can well capture the spatiotemporal variations of the physical quantities of LSPs; but none of them can be fully applied to the plateau, meaning that all need to be revised according to the characteristics specific to the TP. Avoiding the unstable iterative computation and determining the freeze-thaw critical temperature according to the thermodynamic equilibrium equation, the unreasonable freeze-thaw parameterization scheme can be improved. Due to the complex underlying surface of the TP, no parameterization scheme of roughness length can well simulate the various characteristics of the turbulent flux over the TP at different temporal scales. The uniform soil thermodynamic and hydraulic parameterization scheme is unreasonable when it is applied to the plateau, as a result of the strong soil heterogeneity. There is little research on the snow-cover process so far,and the improved scheme has no advantage over the original one due to the lack of some related physical processes. The constant interaction among subprocesses of LSPs makes the improvement of a multiparameterization scheme yield better simulation results. According to the review of existing research, adding high-quality observation stations, developing a parameterization scheme suitable for the special LSPs of the TP, and adjusting the model structures can be helpful to the simulation of LSPs on the TP. 相似文献
2.
基于水热变化的青藏高原土壤冻融过程研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
青藏高原近地层土壤冻融过程是高原地表最显著的陆面特征之一,也是判断冻土发育、存在以及反映气候变化的重要指标。近地层土壤昼夜、季节性的冻结、融化会导致青藏高原陆—气间能水平衡的变化甚至异常,从而显著影响高原地表水文过程、生态环境、碳氮循环以及高原及其周边区域的天气和气候系统。论文从观测、模拟以及对气候的影响3个角度来探讨1990年以来青藏高原土壤冻融过程的最新研究进展。结果表明：① 在一个完整的年冻融循环过程中,近地表各层土壤大体都经历了夏季融化期、春秋季融化—冻结期、冬季冻结期4个阶段。受局地因素的影响,不同站点的冻结或消融起止时间、速率、类型均有差异。② 多年冻土区和季节冻土区的日冻融循环过程差异较大,主要体现在日冻融循环持续时间上。③ 不同陆面模式都可以很好地抓住冻融过程中物理量的时空变化,但都需要针对高原陆面过程的特点进行参数化改进。④ 规避不稳定的迭代计算并根据热力学平衡方程确定冻融临界温度可以改进不合理的冻融参数化方案。基于已有研究回顾,发现增加高质量的观测站,利用卫星遥感等多种手段来反演高原土壤冻融过程以及加强陆面模式与区域气候模式和全球气候模式的耦合,并立足于高原冻融过程的特点发展相适应的参数化方案以及模拟结构的调整,能够有助于高原冻融过程的模拟。 相似文献
3.
选取包含9种植被功能型的15个通量塔观测数据（60站点年）,采用控制变量法,分别在月尺度和年尺度上对25℃时最大羧化速率（Vcmax25）进行优化,并利用未参与参数反演的站点年数据集定量评估这2种参数化方案的模拟效果。研究发现：① 在参数的季节变异方面：9种植被功能型的Vcmax25均呈现明显的季节性波动。Vcmax25的波动幅度为：冬季>秋季>春季>夏季,不同植被类型季节变化幅度相差不大,而寒带植被Vcmax25季节变化幅度接近温带植被的2倍;② 对生态系统初级生产力（GPP）估算的影响方面：Vcmax25季节性参数化方案显著提高了GPP的模拟能力和模拟精度,其中森林和灌木冬季提升最显著（R2提高了35.7%,RMSE降低了23.24%）,春秋季次之,夏季最小。然而,对于C3草地,DLM无论采取Vcmax25季节性参数化方案还是年尺度参数化方案,均为系统低估GPP。 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
5.
利用新疆天山地区加密自动气象站资料、常规探空资料和NOAA卫星AMSU辐射亮温资料,应用中尺度模式(WRF-ARW)和(3DVAR)同化系统,对2007年7月16-17日发生在新疆东天山的暴雨天气过程进行了数值模拟试验。结果表明:①通过WRF模式对天山地区“2004-07-18”和“2010-06-22”两次暴雨过程的数值模拟试验, WRF模式在天山地区以Lin微物理过程方案,Grell积云对流参数化方案,MYJ边界层参数化方案,耦合Noah陆面模式的方案组合更优。②同化天山地区加密自动气象站资料、常规探空资料和AMSU-A/B辐射亮温资料,使初始场更接近于当时的实际大气状况,且同化后的模拟预报效果,无论是对降水落区还是对降水强度均较控制试验有明显的改善。③适当提高模式水平分辨率,有助于改进暴雨落区的预报强度。 相似文献
6.
塔克拉玛干沙漠腹地辐射平衡和反照率变化特征 总被引：4，自引：4，他引：0
辐射平衡直接影响地气系统物质和能量交换,辐射平衡研究极其重要。本研究使用了2006年8月至2011年12月位于塔克拉玛干沙漠腹地塔中的塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站地表辐射和反照率观测资料,分析了辐射平衡和地表反照率季节变化和年变化以及各种典型天气下日变化的特征,并与其他地区进行了对比。结果表明：沙漠腹地辐射平衡各分量最小值均出现在1月,各分量最大值出现时间不一致,其中短波辐射5月最大,长波辐射7月最大,而净辐射最大值在6月。各辐射分量夏季最大,冬季最小;总辐射四季平均日变化极值低于青藏高原,与黑河戈壁相差不大;反射辐射春季与夏季、秋季与冬季差值较小。短波辐射和净辐射各季日峰值出现在12：00,长波辐射各季日峰值出现时间比短波辐射滞后1～3 h。大气长波辐射各季日振幅较小,约为地面长波辐射的1/5～1/4,且地面长波辐射各季日变化为不对称分布;长波辐射各季日最小值都出现在日出前1 h。多云、浮尘和沙尘暴天气辐射平衡日变化不规则,云量和沙尘对辐射各分量影响明显;沙尘暴日,大气长波辐射峰值可增加18%,而总辐射、反射辐射、地面长波辐射和净辐射峰值分别衰减了57.8%、54.0%、55.8%和21.9%。地表反照率3月最大（0.30）,7月最小（0.25）,平均值为0.27;夏季小,冬季大;晴天早晨和傍晚大,沙尘暴日最大。 相似文献
7.
Mongolian herders are transhumant and therefore follow a specific land use pattern. To understand their movements through a case study, we mapped and superimposed their seasonal camps on a vegetation map and a digital elevation model. We also questioned them about the reasons justifying the locations of their camps, and how they use the surrounding land. It appears that vegetation quality may play a role only in summer, whereas topography is a key driver during 3 seasons. In winter, herders seek shelter against cold winds in rugged places exposed to the south, while in spring and summer, they seek flat places. In spring, to have a clear view of their newborns and in summer, to allow wind to reduce the insect discomfort. Moreover, most of the livestock species stay within a certain distance of the camps depending on the season, but which never exceeds 5.1 km. This leads to a land use pattern where livestock is restrained to specific areas according to the season. Interestingly, during the growing season, when plants are most sensitive to defoliation, most livestock is concentrated on 30.92% of the site surface. Such information is important for range scientists working on grazing impacts at large scales. 相似文献
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设定两种独立的调参方案,检验将高/低分辨率下的调参值应用到低/高分辨率中驱动模型模拟的可行性;同时分析驱动数据分辨率的差异对模型模拟生态水文过程的影响;此外,设置9种集水面积阈值,分析驱动数据分辨率与集水面积阈值对模拟结果的影响。结果表明两种调参方案下模拟的水文与生态数据相关性强、差异小,说明调参方案受驱动数据分辨率的影响不明显;分辨率对土地覆被和土壤类型面积影响小,而对高程和坡度影响大;驱动数据分辨率降低,模拟径流的均值减小、峰值增大、生态变量值增大;驱动数据分辨与集水面积阈值之间不存在交互作用;集水面积阈值增大,模拟径流的均值、峰值均减小,生态变量值也减小,但阈值变化对峰现时间无影响。 相似文献
9.
我国高空风速的气候学特征 总被引：7，自引：1，他引：6
利用全国119个探空站1980~2006年13个等压面和地面附近的月平均风速资料,分析了不同高度年、季节平均风速的气候学特征。结果表明,全国平均200hPa以下风速随高度增加而增加,200hPa~30hPa之间风速随高度增加而降低,30hPa以上风速随高度增加而再呈增加趋势;春、秋季平均风速随高度变化与年平均相似,但冬、夏季的垂直分布差异明显;700hPa及其以上最大风速出现在1月,最小风速在7月或8月;850hPa和地面最大风速发生在4月;对流层风速年较差从下向上增加,在200hPa附近风速年较差最大。我国地面风速在东、西部地区较大,中部地区较小;500hPa年平均风速分布呈西低东高态势,最大中心出现在辽东半岛东部;200hPa年平均风速在江淮地区出现高值中心;500hPa冬季最大风速区在大陆南部,夏季北移并向西扩展;200hPa各季强风速区基本呈东西走向的带状分布,其中春季在江淮地区,夏季移至西北,秋季位于黄淮地区,冬季位置最南。 相似文献
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Katherine Klink 《自然地理学》2013,34(4):289-314
Increased interest in climate change at local and regional scales has prompted climate simulations for regional areas, but tests of climate models have not specifically examined the impacts of regional heterogeneity, and they have largely overlooked possible temporal sensitivity. In this study I used a coupled surface-atmosphere mesoscale model to evaluate the effects of regional heterogeneity in five land-surface parameters that have the strongest impacts on the surface energy balance: albedo, roughness, canopy resistance, rooting profile, and soil water content. I included temporal variability in climate sensitivity by completing a series of mid-month simulations representative of the June-September growing season. I modeled land surfaces of maize contrasted with bare soil, grass, or coniferous trees. Roughness discontinuities were important factors in determining regional energy balance and surface temperature for all three surface contrasts. The effects varied over the growing season as a function of maize height. Canopy resistance was equally important, especially during the middle of the season when the maize canopy was at its fullest extent. Albedo effects appeared to be secondary, but often were more important in September. Changes in soil water content had little impact because vegetation in these simulations was not stressed by low soil moisture. The importance of roots in these simulations was primarily a function of their presence or absence, rather than of the specific profile assigned to each vegetation type. Roughness and canopy resistance discontinuities appeared to play the largest role in determining the regional average energy balance and surface temperature for growing season dates. [Key words: land-surface heterogeneity, energy balance, climatology.] 相似文献
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The land-atmosphere energy and turbulence exchange is key to understanding land surface processes on the Tibetan Plateau(TP). Using observed data for Aug. 4 to Dec. 3, 2012 from the Bujiao observation point(BJ) of the Nagqu Plateau Climate and Environment Station(NPCE-BJ), different characteristics of the energy flux during the Asian summer monsoon(ASM) season and post-monsoon period were analyzed. This study outlines the impact of the ASM on energy fluxes in the central TP. It also demonstrates that the surface energy closure rate during the ASM season is higher than that of the post-monsoon period. Footprint modeling shows the distribution of data quality assessments(QA) and quality controls(QC) surrounding the observation point. The measured turbulent flux data at the NPCE-BJ site were highly representative of the target land-use type. The target surface contributed more to the fluxes under unstable conditions than under stable conditions. The main wind directions(180° and 210°) with the highest data density showed flux contributions reaching 100%, even under stable conditions. The lowest flux contributions were found in sectors with low data density, e.g., 90.4% in the 360° sector under stable conditions during the ASM season. Lastly, a surface energy water balance(SEWAB) model was used to gap-fill any absent or corrected turbulence data. The potential simulation error was also explored in this study. The Nash-Sutcliffe model efficiency coefficients(NSEs) of the observed fluxes with the SEWAB model runs were 0.78 for sensible heat flux and 0.63 for latent heat flux during the ASM season, but unrealistic values of-0.9 for latent heat flux during the post-monsoon period. 相似文献
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利用ASTER资料估算黑河中游沙漠和绿洲地区夏季地表温度 总被引：1，自引：0，他引：1
利用美国宇航局地球观测系统EOS-Terra卫星所搭载高级空基热发射反射辐射计(ASTER)5个热红外通道遥感资料,并结合三种地表温度反演算法和可见近红外信息,估算2003年夏季黑河中游地区沙漠和绿洲景观下地表温度空间分布。分析发现三种方法估算的地表温度比较接近,且反演值与地面观测值较为一致,能够作为陆面过程研究输入数据。其中,估算的水体温度主要介于19.0~21.0℃,绿洲内农田温度分布于27.0~29.0℃,荒漠戈壁地表温度分布于40.0~60.0℃;在绿洲内,由植被覆盖度参数化比辐射率方法（Pv方法）所估算地表温度值最低,Alpha导出比辐射率方法(ADE方法)估算值最高,由温度比辐射率分离方法(TES方法)估算值介于二者之间;荒漠戈壁区域Pv方法地表温度估算值最高,ADE方法估算值最低,TES方法估算值仍然介于前两者之间;绿洲和荒漠戈壁均具有较大地表温度空间变率。利用有关比辐射率光谱库地物观测数据拟合出一个经验公式以获取地物宽通道比辐射率。分析计算表明,地物目标在较大地表环境温度变化范围内,利用地物宽通道比辐射率计算地表长波辐射最大绝对误差不超过8.0 W·m-2。 相似文献
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地表过程对全球变化的响应和反馈是地球系统科学研究的核心课题之一,目前的研究多关注全球变化对地表过程的影响,而地表动态过程对地表生物物理过程及气候的反馈研究较少。系统认识地表物候动态对生物物理过程及气候的反馈对深化地球系统科学研究有着重要的意义。本文从农业物候动态的事实、农业物候动态在陆面过程模型中的参数化表达、农业物候动态对地表生物物理过程及气候的反馈等方面进行综述,发现在气候变化和管理措施影响下,以种植期和灌浆期为代表的农业物候期发生了显著的规律性变化;耦合农业物候动态,改善了模型对地表动态过程、生物物理过程和大气过程的数字化表达;农业物候变化对地表净辐射、潜热、感热、反照率和气温、降水、环流等过程产生了影响,并表现出以地表能量分配为主的气候反馈机理。针对农业物候动态对地表生物物理过程及气候效应的时空重要性,需要继续开展以下方面的工作：① 加强全球变化对地表物候动态的影响及其反馈的综合研究;② 不同光谱波段地表反射率与农业物候动态的关系研究;③ 农业物候动态引起的作物生理学特征变化在地表生物物理过程中的贡献;④ 重视不同气候区物候动态对气候反馈效应的差异。 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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陇中黄土高原夏季地表辐射特征分析 总被引：23，自引：12，他引：23
利用实测辐射资料揭示了陇中黄土高原半干旱区夏季辐射特征。结果表明:该地区夏季晴天辐射比较强烈,总辐射最大瞬时值超过1 000 W\5m-2,有时甚至超过太阳常数。春小麦下垫面平均总辐射与典型晴天的日变化比值在0.6～0.8之间,净辐射比值在0.4～0.6之间,在裸地时也表现出同样的特点,表明在半干旱区云和降水对地表辐射的影响比较大。此外,日平均反射率起伏较大,最大为0.24,最小为0.11;春小麦下垫面的地表反射率为0.17,裸地为0.20。植被叶表面的水珠会导致反射率增大,而风速的增大会引起反射率的突变。受土壤湿度及太阳高度角和天气状况等因素的综合影响,不同天气条件下的地表反射率日变化呈现出比较大的差异。 相似文献
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陆面水文过程是全球/区域气候模式十分重要而又十分薄弱的环节。本文通过科学文献计量法,分析了陆面水文—气候耦合研究的发展状况及研究热点和趋势,并进一步对研究中存在的问题和挑战进行综述和探讨。现有多数气候模式中的陆面模式主要基于一维垂向结构设计,缺乏对流域尺度水文过程的精细描述,尤其缺乏下垫面人类活动影响的描述。因此,为了科学认识水文过程与气候变化的相互反馈作用机制,大量研究主要通过耦合流域水文模型与气候模式,研究不同时空尺度下水文过程变化的气候反馈效应。陆面过程模式中水文过程的改进和大尺度水文模型发展为陆面水文—气候耦合模拟奠定基础,在此基础上,陆面水文—气候耦合研究正从传统的单向耦合研究逐步发展为考虑气候—水文反馈的双向耦合研究。然而,双向耦合研究远未成熟,其问题集中表现为陆面水文—气候模型耦合过程如何匹配并提高系统稳定性、研制有效的尺度转换方案、完善参数化方案并评估参数不确定性、研制有效参数移植方法并提高模型适用性以及高分辨率甚至超分辨率模拟等方面,逐步解决上述问题并提高模拟精度是未来水文—气候耦合模拟研究的重要发展方向。 相似文献
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干旱半干旱地区是中国的农业后备战略基地,然而近年来该地区农田土壤风蚀现象严重,沙/尘释放量显著增大,威胁农业的可持续发展和生态系统平衡。目前绝大部分的天气和气候模式仅考虑了沙漠地表起沙,忽视退化农田的土壤风蚀起沙,导致起沙通量模拟存在很大的不确定性。对20世纪50年代以来干旱半干旱区农田土壤风蚀起沙特征及参数化做了详细的分析总结,回顾并梳理了干旱半干旱区农田土壤风蚀观测和数值模拟的研究脉络以及存在的问题,为提高农田起沙的模拟精度提供了有效参考,对中国干旱半干旱区农田土壤风蚀防治、土地荒漠化治理以及理解未来土地利用改变对大气污染的影响具有重要意义。 相似文献
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Pierre Camberlin & Olivier Planchon 《Geografiska Annaler: Series A, Physical Geography》1997,79(1-2):109-119
Kenya is under the influence of the seasonal reversal of the Indian ocean monsoons. However, its coastal belt, up to about 50 km inland, exhibits original climatic features. Hierarchical clustering of mean monthly rainfall for a large number of stations, particularly in the south-eastern region, strongly differentiate a maritime climate characterised by enhanced and delayed "long rains" and no dry season in the northern summer. Most of these rains fall at night or in the morning. Using daily rainfall data and twice-daily surface and upper-air wind observations, monsoon-breeze interactions and their role on April–August coastal precipitation are assessed. Rain spells common to the whole Kenya coast are associated to a slight weakening of the sea breeze, a strong easterly or south-easterly wind anomaly over most of Kenya at around 850–700 hPa, and sea surface temperatures greater than air temperatures. 相似文献