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鄱阳湖夏季水热通量特征及环境要素影响分析 总被引：2，自引：2，他引：0
气候变化加速了全球水文循环过程,然而,气候变化如何影响水体蒸发及其水热通量交换仍然不清楚.基于涡度相关系统观测鄱阳湖水体水热通量过程,在小时和日尺度分析了水热通量的变化规律及其主要影响因子.研究表明,潜热通量日变化波动剧烈,大部分为正值,变化范围在-50~580 W/m2之间.而感热通量数值较小,变化范围在-50~50 W/m2之间.8月份潜热通量和感热通量均呈波动下降趋势,均值分别为167.4和15.9 W/m2.8月份日平均潜热通量和感热通量之和大于净辐射,这是由于这一时段储存在水体中的热量释放并补充潜热通量和感热通量.小时尺度上潜热通量日变化在相位上与净辐射无显著相关性,而与风速显著相关.在日尺度变化趋势上,8月份日平均潜热通量仍主要受到风速和水温的影响,感热通量则主要受到风速和饱和水汽压差的影响. 相似文献
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洱海湖气界面水汽和二氧化碳通量交换特征 总被引：2，自引：0，他引：2
基于2012年涡动相关法取得的洱海湖气之间湍流通量资料,计算了湖面反照率、空气动力学粗糙度和整体输送系数等湖气交换过程的基本物理参数;分析高原湖泊表面动量通量、感热通量、潜热通量和二氧化碳通量的变化特征及其主要的控制因子;采用神经网络法对缺失蒸发量数据进行填补,估算了洱海湖面全年蒸发量。2012年全年蒸发量为（1165±15）mm,大于年实际降水量（2012年的年降水量为818mm）。洱海局地环流在全年范围内较显著;全年主导风向为东南（谷风／湖风）和西北风（山风／陆风）。高原湖泊感热通量通常只有每平方米几十瓦,通常午后感热通量为负值;即湖面向大气输送热量。夏季湖泊大气界面感热通量最大值出现在清晨,与湖气温差的出现时间一致;在白天湖面的有效能量主要分配为潜热通量;湖气温差和水汽压差分别是感热通量和潜热通量日变化的主要控制因子。湖气界面二氧化碳通量除夏季存在弱的吸收外,其余季节（冬季）表现为弱的排放。湖面反照率的季节变化规律与太阳高度角的季节变动有关,同时湖面反照率与水的浑浊度等有关。与实际观测得到的湖面反照率相比,CLM4湖泊模式在冬季低估（夏季高估）了湖面反照率。 相似文献
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小时尺度水面蒸发可影响水面大气边界层热力和动力结构,分析湖泊小时尺度水面蒸发主要影响因素,选取准确模拟其特征的蒸发模型,将有助于改善流域天气预报和空气质量预报.基于太湖避风港站2012—2013年通量、辐射和气象观测数据,分析太湖小时尺度水面蒸发主要影响因子和3个模型(传统质量传输模型、Granger and Hedstrom经验模型、DYRESM模型)的模拟效果.结果表明:影响太湖小时尺度水面蒸发的主要因子为水气界面水汽压差和风速的乘积,而非净辐射.传统质量传输模型、Granger and Hedstrom经验模型、DYRESM模型模拟值与全年实测值的一致性系数分别为0.92、0.87和0.89,均方根误差分别为28.35、41.58和38.26 W/m~2.传统质量传输模型对太湖小时尺度水面蒸发的日变化和季节动态模拟效果最佳,其夜间模拟相对误差小于3%,除秋季外,其他季节的模拟绝对误差均小于4 W/m~2.Granger and Hedstrom经验模型系统性地高估太湖潜热通量,在大气较为稳定的午后(高估22~32 W/m~2)和冬季(高估72%)高估最为明显,模拟效果最差.DYRESM模型也系统地高估太湖潜热通量,模拟效果居中.考虑水汽交换系数随风速的变化特征将有助于改善传统质量传输模型和DYRESM模型对太湖小时尺度水面蒸发的模拟精度. 相似文献
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湖泊热力结构不仅影响湖泊内部生态环境,而且与区域气象和气候系统相互影响,但目前对湖泊垂直温度的观测研究仍非常匮乏.本研究基于青藏高原拉昂错连续的湖温和气象观测,分析了小时尺度和日尺度热力分层规律和混合层深度的变化特征.结果表明:拉昂错为冷多次完全混合型湖泊;湖表温度8月达到最大值,湖面敞水区和沿岸的湖表温度季节震荡相同,但存在一定的空间差异;与空气温度相比,湖表温度变幅小,降温更慢,峰值滞后约1个月.同时发现,拉昂错混合层深度变化较为规律,辐射和风速是影响湖泊混合层深度的主要外界因子.探明真实的高原湖泊分层规律,有利于提高湖泊模拟能力,为优化湖泊参数化方案提供参考. 相似文献
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《地球物理学进展》2015,(4)
干热风是常发生在中国北方冬小麦产区的高温、低湿、风速较大,并伴随有强热量交换和水分蒸发过程的农业气象灾害.当其发生时如果不能保证作物水分的供给,将严重影响产量.因此,开展干热风发生机理的准确模拟与预报,对指导采取适时的农田管理措施,保障小麦产量至关重要.本文应用中尺度气象模式WRF(Weather Research and Forecasting)输出结果驱动北京大学陆面模式PKULM(Peking University Land Model)的模拟方法,结合气象台站观测与风云3A卫星遥感反演的叶面积指数数据,对关中平原2008-2013六年间干热风过程中农田生态系统温度、湿度、风速、感热通量、潜热通量等陆气交换特征进行了数值模拟.准确模拟出了干热风发生期间的大气温度、相对湿度、风速、土壤温度、土壤含水量及冠层感热通量、总感热通量、冠层潜热通量和总潜热通量等关键要素特征,揭示了本地区干热风的两种形成机制.模拟结果表明:WRF对干热风过程的温度场、湿度场与风场模拟比较准确,PKULM对于植物在干热风过程中、特别是气孔关闭阶段的感热、潜热通量的模拟明显优于WRF-Noah LSM(Noah Land Surface Model)的模拟效果.模拟结果与相应气象要素的观测值数值接近、变化趋势一致,在实际干热风发生时间段内的各要素模拟值均达到干热风指标,因此使用本模式系统模拟预报干热风灾害是可行的. 相似文献
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湖泊蒸发对气候变化非常敏感, 是水文循环响应气候变化的指示因子, 因此研究湖泊蒸发的控制因素, 对于理解区域水文循环有重要意义. 本文利用太湖中尺度涡度通量网避风港站观测数据校正JRA-55再分析资料, 驱动CLM4.0-LISSS模型, 并利用2012—2017年涡度相关通量数据和湖表面温度数据检验模型模拟蒸发结果, 验证了该模型在太湖的适用性; 估算了1958—2017年间太湖的湖面蒸发量, 并利用Manner-Kendall趋势检验分析了湖面蒸发的变化趋势, 寻找太湖实际蒸发的年际变化的主控因子. 结果如下: 校正后的JRA-55再分析资料模拟的太湖蒸发与观测值之间存在季节偏差, 但是季节偏差在年尺度上相互抵消, 再分析资料可用于年际尺度太湖蒸发变化的模拟; 1958—2017年间太湖蒸发量以1977年为界, 先下降(-3.6 mm/a), 后增加(2.3 mm/a); 多元逐步回归结果表明, 向下的短波辐射是太湖1958—2017年间太湖蒸发变化的主控因子, 向下的长波辐射、气温、比湿也对湖泊蒸发年际变化有一定影响, 但是风速对蒸发量的年际变化影响不大. 相似文献
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CEVSA模型是一个基于生理生态过程模拟植物-土壤-大气系统能量交换和水碳氮耦合循环及其对环境变化响应和适应的机理模型,在区域和全球尺度上得到广泛应用.尽管该模型在大尺度上已经应用大量的植被生产力,碳储量和叶面积测定以及遥感反演数据进行了验证,但还缺乏在冠层和景观尺度上对模型的机理过程(如对光合,呼吸和蒸散过程及其导致的水碳通量变化)模拟的检验.以近年来生态系统机理过程研究的最新进展为基础,对模型进行改进,应用一个亚热带针叶林水碳通量连续观测数据对模型模拟结果进行检验,并分析机理模拟与涡度相关观测得到的水碳通量与环境条件关系的差异.模型模拟的主要水碳通量季节变化特征均与观测值一致.对蒸散和土壤水分的模拟结果与观测值相近,分别解释了观测值90%和86%的变异性,但是模拟值系统偏低.模拟的年总光合碳固定(GPP)和生态系统呼吸(Re)接近于观测值,并且能够分别解释其观测值79%和88%的变异性.尽管净生态系统生产力(NEP)的模拟值(394 gC/m2)也与观测值(387.15 gC/m2)接近,但是它仅能解释观测值31%的变异性.与观测值相比,模拟的NEP在冬季偏低而在夏季偏高.通过与温度、水汽压差的相关分析表明,在严重的高温和缺水胁迫条件下,模型没有准确模拟生态系统光合和呼吸过程.结果证明CEVSA模型对水碳循环的模拟与植被冠层尺度水碳通量测定结果一致,但仍然需要对极端温度和水分胁迫效应的模拟作进一步的ChinaFLUX. 相似文献
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玉米生育期地表能量平衡的多时间尺度特征分析及不平衡原因的探索 总被引：4，自引：0，他引：4
能量不闭合是几乎所有地表通量观测研究中存在的问题．在能量平衡估算中,人们往往关注有效能量（感热和潜热之和）系统低于可利用能量（净辐射与土壤热通量之差）的统计结果,而忽视了有效能量大于可利用能量的“过闭合”样本存在及其对整体能量闭合率的贡献．利用2004年华北玉米生育期的观测资料,探讨了能量分量的时间同步性,认为各能量分量与净辐射的时间不同步是导致“过闭合”现象系统出现的原因．将有效能量位相提前半小时与可利用能量进行相关分析,有效减少了能量比率大于1和小于0．5的样本,提高了不同尺度的能量利用率．多种时间尺度的能量分配与转化规律分析显示,潜热在不同时间尺度上都是主要的能量消耗方式,能量闭合差随玉米的生长不断增大,长达7旬的时间超过感热,表明热量储存和光合耗能在玉米生育期能量平衡中具有重要作用． 相似文献
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作为冷季主要的天气事件，冷空气过境会改变湖泊上方的气团性质，对湖泊的水热通量产生影响，进而影响湖泊的生物物理和化学过程.以亚热带大型浅水湖泊——太湖为研究对象，基于2012-2017年5个冷季（11月-翌年3月）的太湖中尺度通量网观测数据，量化不同强度冷空气（寒潮、强冷空气和较强冷空气）对太湖水热通量的影响.结果表明：在5个冷季中，寒潮、强冷空气和较强冷空气发生的总次数分别为4、11和33次，累积持续天数分别为14、31和78天.冷空气过境显著增强太湖的水热通量，3种冷空气过境使太湖的感热通量分别增至无冷空气时的10.3、6.0和4.3倍，潜热通量分别增至无冷空气时的4.0、2.1和2.7倍.虽然冷空气影响天数仅占冷季天数的16.4%，但对整个冷季的潜热和感热通量贡献分别为34.9%和51.7%，以较强冷空气贡献最大.冷空气影响时，水-气界面的温度梯度是太湖感热通量的主控因子，而潜热通量的主控因子为风速.与深水湖泊相比，太湖等浅水湖泊对冷空气过境的响应更快，寒潮过境时尤为明显. 相似文献
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Spatial distribution of surface energy fluxes over the Loess Plateau in China and its relationship with climate and the environment 总被引：1，自引：0，他引：1
Qiang Zhang Liang Zhang Jing Huang LiYang Zhang WenYu Wang Sha Sha 《中国科学:地球科学(英文版)》2014,57(9):2135-2147
China's Loess Plateau is located at the edge of the Asian summer monsoon in a transition zone of climate and ecology. In the Loess Plateau, climate and environments change along with space, which has an obvious impact on the spatial distribution of surface energy fluxes. Because of scarce land-surface observation sites and short observation time in this area, previous studies have failed to fully understand the land-surface energy balance characteristics over the entire the Loess Plateau and their effect mechanisms. In this paper, we first test the simulation ability of the Community Land Model(CLM) model by comparing its simulated data with observed data. Based on the simulation data for the Loess Plateau over the past thirty years, we then analyze the spatial distribution of surface energy fluxes and compare the pattern differences between the area averages for the driest year and wettest year. Furthermore, we analyze the relationship between the spatial distribution of the components of the surface energy balance with longitude, latitude, altitude, precipitation and temperature. The main results are as follows: the spatial distribution of surface energy fluxes are significantly different, with the surface net radiation and sensible heat flux increasing from south to north and latent heat flux and soil heat flux decreasing from southeast to northwest. The sensible heat flux at the driest point is nearly twice as high as that at the wettest point, whereas the latent heat flux and soil heat flux at the driest point are half as much as that at the wettest point. The impact of variations of annual precipitation on the components of the surface energy balance is also obvious, and the maximum magnitude of the changes to the sensible heat flux and latent heat flux is nearly 30%. To a certain extent, geographical factors(including longitude, latitude, and altitude) and climate factors(including temperature and precipitation) affect the surface energy fluxes. However, the surface net radiation is more closely related to latitude and altitude, sensible heat flux is more closely related to the monsoon rainfall and latitude, and latent heat flux and soil heat flux are more closely related to the monsoon rainfall. 相似文献
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巢湖对冬季陆面辐射和热量过程的影响 总被引：2，自引：1，他引：2
从物理气候学的观点出发，分析了湖泊对水体和陆地辐射平衡和热量平衡各分量的影响。以巢湖地区冬季观测资料为例，揭示了在晴稳天气湖陆风环流对陆面显热输送的影响，以及在冷平流天气，湖泊对上下风方陆面显热输送的影响。 相似文献
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WANG Qiufeng Niu Dong YU Guirui REN Chuanyou WEN Xuefa Chen Jingming JU Weimin 《中国科学D辑(英文版)》2005,48(Z1)
A process-based ecosystem productivity model BEPS (Boreal Ecosystem Productivity Simulator) was updated to simulate half-hourly exchanges of carbon, water and energy between the atmosphere and terrestrial ecosystem at a temperate broad-leaved Korean pine forest in the Changbai Mountains, China. The BEPSh model is able to capture the diurnal and seasonal variability in carbon dioxide, water vapor and heat fluxes at this site in the growing season of 2003. The model validation showed that the simulated net ecosystem productivity (NEP), latent heat flux (LE), sensible heat flux (Hs) are in good agreement with eddy covariance measurements with an R2 value of 0.68, 0.86 and 0.72 for NEP, LE and Hs, respectively. The simulated annual NEP of this forest in 2003 was 300.5 gC/m2, and was very close to the observed value. Driving this model with different climate scenarios, we found that the NEP in the Changbai Mountains temperate broad-leaved Korean pine mixed forest ecosystem was sensitive to climate variability, and the current carbon sink will be weakened under the condition of global warming. Furthermore, as a process-based model, BEPSh was also sensitive to physiological parameters of plant, such as maximum Rubisco activity (Vcmax) and the maximum stomatal conductance (gmax), and needs to be carefully calibrated for other applications. 相似文献
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Atmospheric stability conditions over the water surface can affect the evaporative and convective heat fluxes from the water surface. Atmospheric instability occurred 72.5% of the time and resulted in 44.7 and 89.2% increases in the average and maximum estimated evaporation, respectively, when compared to the neutral condition for a small shallow lake (Binaba) in Ghana. The proposed approach is based on the bulk-aerodynamic transfer method and the Monin-Obukhov similarity theory (MOST) using standard meteorological parameters measured over the surrounding land. For water surface temperature, a crucial parameter in heat flux estimation from water surfaces, an applicable method is proposed. This method was used to compute heat fluxes and compare them with observed heat fluxes. The heat flux model was validated using sensible heat fluxes measured with a 3-D sonic anemometer. The results show that an unstable atmospheric condition has a significant effect in enhancing evaporation alongside the sensible heat flux from water surfaces. 相似文献
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The effects of small water bodies or lakes on the surface sensible and latent heat fluxes and the transport of heat and water vapour in the atmospheric boundary layer (ABL) over the Mackenzie River Basin (MRB) are studied from two cases, which occurred on 2 and 8 June 1999 during the warm season. The synoptic condition for the cases is representative of about 33% of the synoptic situation over the MRB. The two events are simulated using the Canadian mesoscale compressible community (MC2) model. A one‐way nesting grid approach is employed with the highest resolution of 100 m over a domain of 100 km2. Experiments were conducted with (LAKE) and without (NOLAKE) the presence of small water bodies, whose size distribution is obtained through an inversion algorithm using information of their linear dimension determined from aircraft measurement of surface temperature during MAGS (the Mackenzie GEWEX (Global Energy and Water Cycle Experiment) Study) in 1999. The water bodies are assumed to be distributed randomly in space with a fractional area coverage of 10% over the MRB. The results show that, in the presence of lakes, the domain‐averaged surface sensible heat flux on 2 June 1999 (8 June 1999) decreases by 9·3% (6·6%). The surface latent heat flux is enhanced by 18·2% (81·5%). Low‐level temperature advection and the lake surface temperature affect the air–land/lake temperature contrast, which in turn controls the sensible heat flux. In the absence of lakes the surface wind speed impacts the latent heat flux, but in the presence of lakes the moisture availability and the atmospheric surface layer stability control the latent heat flux. The enhancement is smaller on 2 June 1999 as a result of a stable surface layer caused by the presence of colder lake temperatures. The domain‐averaged apparent heat source and moisture sink due to turbulent transports were also computed. The results show that, when lakes are present, heating and drying occur in the lowest 100 m from the surface. Above 100 m and within the ABL, there was apparent cooling. However, the apparent moistening profiles reveal that lakes tend to moisten the ABL through transfer of moisture from the lowest 50–100 m layer. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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大型浅水湖泊与大气之间的动量和水热交换系数——以太湖为例 总被引：5，自引：1，他引：4
湖泊水面与大气之间垂直方向的动量、水汽和热量通量与风速、湿度和温度梯度之间存在比例关系,因此在湖泊水-气相互作用研究中,这比例系数(交换系数)是关键因子.在以往的研究中,交换系数通常直接采用水面梯度观测法或海洋大气近地层的参数化方案进行计算.本文采用涡度相关系统和小气候系统仪器在太湖平台上直接观测的通量和气象要素,对上述交换系数(最小均方差原则)进行优化,结果为:动量交换系数CD10N=1.52×10-3、水汽交换系数CE10N=0.82×10-3、热量交换系数CH10N=1.02×10-3,与其他内陆湖泊涡度相关观测数据的推导结果一致.本文的研究结果表明:与海洋参数化方案相比,在相同的风速条件下,湖面的空气动力学粗糙度比海洋高,这可能是由于受到水深的影响;如果采用海洋参数化方案,会导致湖泊年蒸发量的估算值偏大40%.太湖的动量、水汽和热量交换系数可以视为常数,可以不考虑稳定度和风速的影响.这是因为本文中83%的数据为近中性条件.敏感性分析表明:如果考虑稳定度的影响,LE模拟值的平均误差降低了0.5 W/m2,H的平均误差降低了0.4 W/m2,u*的计算值没有变化;如果考虑风速的影响,u*模拟值的平均误差降低了0.004 m/s,LE的平均误差升高了1.3 W/m2,H的模拟结果几乎不受影响.这一结果能为湖气相互作用研究提供参考. 相似文献
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利用三维非静力中尺度模式ARPS,对白洋淀地区水陆非均匀下垫面上大气边界层结构及其变动进行了模拟研究.结果表明,晴天弱背景下,白洋淀地区陆地大气比湿高于水域的情况发生在白天大部分时间内,是普遍存在的一种现象,该现象首先出现在近地层,然后不断向高空延伸,与水陆两种不同的下垫面特征密切相关.由于水陆下垫面的差异,导致水域感热和潜热通量全天较小,变化平稳,而陆地日间感热和潜热通量较大,且潜热高于感热.水陆两地近地层湍流运动状态存在较大差异,湍流输送在水陆比湿空间变动过程中起决定性作用.形成的局地环流同样影响着水陆比湿的空间变动,主要表现在环流上下支对近地层湍流发展以及水汽的垂直输送的影响.陆地上空水汽主要来源于土壤植被的蒸发蒸腾,而来自水域的仅占很少一部分. 相似文献