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湖泊对气候变化非常敏感,是气候变化的指示器。青藏高原湖泊众多,但由于观测数据的缺乏,目前对全球变暖背景下高原湖泊热力状况的研究依然不足且多为短期研究。利用中国科学院青藏高原研究所(ITPCAS)开发的中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集、MODIS地表温度数据、青海湖浮标观测数据,分析了Freshwater Lake Model(简称Flake模式)在青海湖的适用性,揭示了青海湖热力状况对气候变化的响应。结果表明,Flake模式能够很好的模拟出青海湖的热力状况,但对夏季与秋季的湖表面水温(特别是夜间)模拟偏高,部分是驱动数据误差造成的,修正驱动数据后模拟效果得到改善。对1989 2012年Flake模拟的湖表面温度与ITPCAS数据不同驱动要素之间的年际变化趋势与相关性进行分析,发现青海湖表面温度呈现上升趋势,与气温、向下长波辐射有较好的正相关性,而与风速负相关。内部热力状况的模拟结果显示,青海湖混合层温度基本全年呈上升趋势,其中5、6月及12月增温最显著;湖泊底层温度在5月以及12月的两次季节性翻转时期呈上升趋势,在6 10月湖水分层期呈下降趋势,分层期湖泊上层温度升高会加强湖水层结稳定性,使湖水混合减弱,导致底层温度下降。 相似文献
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一维湖泊模式是青藏高原湖泊研究的主要手段之一,但不同湖泊模式在青藏高原适用性及其差异依然不够明确。利用MODIS地表温度数据、青藏高原鄂陵湖站点观测的气象数据、湖温及湖面能量数据,驱动、评估和对比了目前应用最为广泛的两个一维湖泊模式Freshwater Lake Model(FLake)和Community Land Model version 4.5(CLM4.5)中耦合的湖泊模块在青藏高原典型湖泊的适用性。结果表明:FLake和CLM模式均能较好的对湖泊热力状况进行模拟,CLM模式对于湖表面温度和湖泊内部不同深度的温度模拟优于Flake模式,净辐射和能量的累积也是CLM模式的模拟值更接近观测值。造成Flake模式模拟偏差更大的原因与模式中计算感热、潜热的摩擦速度有关,观测的摩擦速度均值为0.22 m·s-1,CLM模式中的摩擦速度与观测值接近,为Flake模式的1.5倍,将CLM模式中的摩擦速度替换到Flake模式中后模拟结果有明显的改善。 相似文献
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湖泊模式为青藏高原湖-气相互作用研究提供了有效方法,而驱动数据对模拟结果影响显著,但目前用来驱动模式的再分析资料对高原不同地区湖泊的适用性依然不够清楚。利用野外观测数据、M ODIS地表温度数据和WRF耦合的一维湖泊模式,对比分析了中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集(简称ITPCAS)、ERA-Interim和NCEP/NCAR三套再分析资料在青藏高原地区纳木错、班公错和鄂陵湖三个不同深度湖泊的适用性,并对三套再分析资料的准确性进行了初步验证,进一步分析了不同校正方式后的再分析资料对模拟结果的影响。结果表明,用三套不同再分析资料作为模式驱动数据时,WRF耦合的一维湖泊模型均能够较好地模拟出高原湖泊表面温度的变化,但仍然与MODIS观测结果存在偏差。三套再分析资料中ITPCAS数据集的各气象要素与站点观测更为接近,ERA-Interim数据的向下长波和短波辐射比观测值偏大,NCEP/NCAR数据中的向下长波较观测值偏小而风速偏大。利用站点观测对再分析资料进行校正,ITPCAS数据进行全要素校正前后模拟结果差别不大,ERA-Interim和NCEP/NCAR进行全要素校正后模拟结果准确性显著提高;对于实地观测资料匮乏的地区,单独对ERA-Interim向下短波辐射数据进行校正以及同时对NCEP/NCAR气温和向下长波辐射数据进行校正均能优化湖表面温度的模拟结果。 相似文献
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湖冰对气候变化响应敏感,在全球变暖的背景下,湖冰总体呈现衰退趋势,甚至北半球部分湖泊未来有可能不再冻结。青藏高原湖泊分布广泛,但目前对于湖冰的模拟研究开展较少,对青藏高原湖冰特征及冻结系数的认识还较为有限。本文利用飞航式雷达湖冰测厚数据、青海湖气象观测数据、 ERA5-Land再分析数据、 MODIS地表温度数据以及Aqua/MODIS卫星遥感图像,通过度日法湖冰生长模型确定了青海湖冻结系数A0,研究结果显示A0在青海湖具有空间异质性和时间异质性,且前者比后者更为明显。进一步利用度日法和基于能量平衡的分析模型模拟了青海湖的湖冰演变,结果表明：相较于度日法,基于能量平衡的分析模型模拟的青海湖2018-2019年冰期的开始结冰时间、融化结束时间与湖冰厚度同实际观测更为符合。分析模型是一种优于度日法、适用于青海湖湖冰模拟研究的方法,该方法能够综合考虑辐射、能量交换、气象要素、湖泊深度等因素的影响,其物理过程更为完善,同时也弥补了度日法模拟精度依赖于冻结初日的确定且无法表现融化过程的缺陷。 相似文献
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采用考虑沉水植物影响的E-ε湍流动能闭合湖泊热力学过程模型,模拟2013年8月东太湖湖-气交换过程,并利用太湖的站点观测数据对模型进行了验证。太湖水温的模拟值与观测值吻合较好,模型计算的各层水温与观测值相比,均方根误差均未超过1℃。同时模型也较好地模拟出太湖表面感热通量和潜热通量,潜热通量的模拟值与观测值的标准差为54.7 W/m2。由于湖水较浅,太湖的水温层结会明显受到天气状况的影响。晴朗小风条件下的湖水呈现显著的热分层现象,当风速为0.8 m/s,高层和底层的温差达到7.9℃。大风天气条件驱动较强的水体湍流混合,水温的热分层消失,风速为12 m/s,湖泊上层与底层的水温差仅0.12℃。此外,模拟结果较好地呈现出了东太湖沉水植物的存在通过增大湖体消光系数,减小到达湖体内部的热量,并增加对湖水的阻力,影响湖体中湍流动能的分布,并进而影响湖水温度的分布。综上所述,该模型能够较好地模拟出浅水大湖湖-气交换的过程。 相似文献
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采用考虑沉水植物影响的E-ε湍流动能闭合湖泊热力学过程模型,模拟2013年8月东太湖湖-气交换过程,并利用太湖的站点观测数据对模型进行了验证。太湖水温的模拟值与观测值吻合较好,模型计算的各层水温与观测值相比,均方根误差均未超过1℃。同时模型也较好地模拟出太湖表面感热通量和潜热通量,潜热通量的模拟值与观测值的标准差为54.7 W/m2。由于湖水较浅,太湖的水温层结会明显受到天气状况的影响。晴朗小风条件下的湖水呈现显著的热分层现象,当风速为0.8 m/s,高层和底层的温差达到7.9℃。大风天气条件驱动较强的水体湍流混合,水温的热分层消失,风速为12 m/s,湖泊上层与底层的水温差仅0.12℃。此外,模拟结果较好地呈现出了东太湖沉水植物的存在通过增大湖体消光系数,减小到达湖体内部的热量,并增加对湖水的阻力,影响湖体中湍流动能的分布,并进而影响湖水温度的分布。综上所述,该模型能够较好地模拟出浅水大湖湖-气交换的过程。 相似文献
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青海湖水位变化对青藏高原气候变化的响应 总被引：6，自引：0，他引：6
利用1959-2008年青海湖流域刚察和天峻站的降水、气温、风速及布哈河流量、青海湖水位高度、青藏高原地面加热场强度距平指数和青藏高原季风指数等逐月资料,分析了气候变化对青海湖水位年际波动的影响。结果表明,冬季青藏高原地面加热场的加强有利于青藏高原冬季风的加强,春末夏初(5～6月)青藏高原地面加热场强度的增强有利于青藏高原夏季风的提前(5～6月)加强;冬、春季青海湖流域风速与布哈河流量是引起青海湖水位年际差变化的主要因子;夏、秋季,青海湖水位年际差受流域降水量、风速和流量的共同作用,随着流域降水增加、入湖流量的加大、风速减小,水位年际差呈上升趋势(水位下降速度减慢)。建立了青藏高原热力作用和气候变化的关系及其对青海湖水位下降趋缓(年际差增大)的概念模型。 相似文献
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一维热扩散湖模式在太湖的应用研究 总被引：2，自引：1，他引：1
利用在太湖获得的2010年8月11-28日的观测资料研究了一维热扩散湖模式在太湖的适用性,通过对比模拟进一步研究了影响太湖湖表温度模拟的主要因子。该湖模式对太湖最初的模拟结果并不理想,模拟的湖表面温度与观测有较大的系统性偏差,温度的日变化幅度与观测相比也偏小。通过分析该模式对太湖的模拟效果不理想的可能原因,针对太湖的生态环境和污染情况,设计了18个测试参数的敏感性试验,从敏感性试验的结果分析得到,适用于太湖的、依赖于湖泊类型的3个参数应做如下修改:消光系数（η0）应放大3倍,湖泊表层吸收的太阳辐射系数（β）应取0.8,粗糙长度（z0）采用公式计算得到。用新得到的适用于太湖的3个参数,模拟得到的结果与最初的模拟结果和观测资料对比,发现采用新的参数后,模拟结果比最初的模拟结果有了很大的改进,模拟的湖表温度基本接近观测,模拟的湖水垂直剖面时间序列图也跟观测吻合得较好,随之的感热、潜热通量的模拟也都与观测接近。最后,对输入湖模式的主要大气参量（太阳辐射、2 m气温及风场）±10%的误差引起的模式模拟的湖表面温度误差进行分析,结果表明该湖模式对大气强迫场的误差敏感度不高;相比之下,模拟结果对风场敏感性最小,对辐射和气温的敏感度相当。 相似文献
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利用观测资料分析了亚洲季风区夏季海陆热力差异的变化特征。在此基础上,采用国际耦合模式比较计划第五阶段(Coupled Model Intercomparison Program 5,CMIP5)20个模式的输出结果,对其进行了模拟评估。结果表明,亚洲季风区夏季陆地上空温度呈下降趋势,海洋上空呈升高趋势,海陆热力差呈减弱趋势。虽然模式模拟的海陆热力差也呈减弱趋势,但陆地和海洋上空温度均呈上升趋势。模式对陆地上空温度趋势模拟较差的原因是对青藏高原上空的温度模拟偏低。进一步分析表明,对海陆热力差异模拟相对较好的模式对亚洲季风系统模拟较好,而较差的模式对亚洲季风系统模拟也较差。 相似文献
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青藏高原地表热状况的卫星资料分析 总被引：24，自引：12，他引：12
在云辐射强迫→地表热力强迫→气候变化→云辐射强迫这一反馈过程中,地表热力过程是一个要环节。青藏高原地表热状况集中集现了青藏高热力作用的基本状态,因而 热力强迫作用下的气候变化如降水、季风等密切相关。因此,研究青藏高原地表热状况的变化,对深入了解青藏高原热力作用及其对周边气候环境的影响,进而对气候变化预测有重要意义。本文利用１９８３年７月至１９９０年１２月菜９０个月的ＩＳＣＣＰ－Ｃ２卫星观测地表温度 相似文献
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与深水湖泊相比,太湖等浅水湖泊更容易发生富营养化和水资源危机,且对气候变化的响应更为敏锐。本文利用气候模式产品数据驱动CLM4-LISSS湖泊陆面过程模型,模拟分析未来(2010—2100年)RCP2.6、RCP4.5、以及RCP8.5不同温室气体排放情景下太湖蒸发量的变化特征及其影响因子。结果表明:(1)CLM4-LISSS模型湖表温度的观测值与模拟值的相关系数为0.94,均方根误差为0.85℃,准确的湖表气温模拟使得通量的结果也比较准确,潜热模拟与观测的相关系数在0.78,均方根误差为55.32 W·m~(-2);(2)2010—2100年,三种不同温室气体排放情景下太湖蒸发都呈现增加的趋势,但增量比例不同,RCP2.6,RCP4.5和RCP8.5情景下,蒸发量每10 a增加量分别为23.7 mm,29.2 mm和34.5 mm。蒸发量的增加速率随着辐射强迫的增加而增大,其变化主要受风速与水汽压差的乘积的影响。 相似文献
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《气象》2021,(3):388-388
《气候变化与青藏高原大气水分循环》该书从青藏高原气候变化趋于暖湿化的视角出发,综合论述了气候变化对青藏高原大气水分循环机制产生的重要影响;提出了青藏高原特殊的大气水分循环结构及其概念模型;分析了影响青藏高原大气水分循环变化的驱动和调制因素;剖析了青藏高原水汽输送的变化特征及其对气候变化产生的响应;归纳总结出在气候变暖背景下,青藏高原冰川、湖泊、冻土、湿地对气候变化的响应及其对该地区水资源与生态系统的影响;提出了进行青藏高原多圈层综合观测的设计思路和实施方案,为系统地认识和理解多圈层过程总体效应提供了科学数据。另外,本书还给出了气候变暖背景下青藏高原区域气候和水资源未来趋势预估。在上述综合分析基础上,提出了一系列具有战略性意义的青藏高原气候变化应对决策建议。本书可为青藏高原科学考察和研究提供理论依据,可供大气科学工作者及相关院校师生参考。 相似文献
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一个新的湖—气热传输模型及其模拟能力评估 总被引：3，自引：0，他引：3
基于原有模型,采用温度为预报变量,改进了数值计算方法,并为模型中的浅湖部分加入了底部沉积层模块,建立了一个新的湖泊一维涡扩散水热传输模型。利用德国Kossenblatter 湖的观测资料（2003 年5～10 月）对模型进行了验证,并与其他四个湖泊模式的模拟结果进行了对比。进一步应用本模型和洱海水上观测站的资料（2012 年1～12 月）详细分析了湖泊水热状态的季节变化和日变化。模拟结果表明:模型可以很好地模拟出洱海水温的季节变化以及日变化,湖泊表面温度和剖面温度的模拟值与观测值吻合很好,最大误差均在2℃ 范围内;湖泊表面通量的模拟效果比温度略差,尤其对感热通量有明显低估,差值约为实测值的33%。这部分偏差可能是由观测误差、缺测数据的填补与订正方法以及模型表面参数化过于简单所共同导致。 相似文献
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由于水陆热力性质差异,湖泊对局地天气气候具有显著影响,占中国湖泊总面积一半以上的高原湖泊对区域天气气候的影响不可忽视,但目前对高原湖泊局地气候效应的研究依然存在不足。本研究利用WRF-FLake动态耦合模式,设计了有湖与无湖两组实验,对高原最大湖泊青海湖的局地气候效应进行了整年的模拟研究。结果表明,耦合模式的模拟性能良好,青海湖在1-6月使得区域气温降低,而7-12月使得区域气温升高,且青海湖的存在降低了1-9月的日最高气温,增加了6-12月的日最低气温,使得气温日变化减小,白天青海湖为冷湖效应,而夜间青海湖为暖湖效应。2-6月青海湖轻微减少区域降水量,7-12月明显增加了区域降水量,且8月增加量最显著。青海湖对局地年降水量的贡献率在湖面上最大可达50%～60%,而在周边陆地为10%～30%,夏季青海湖增加的降水量最多,而秋季青海湖对总降水的贡献率最大,青海湖增加的降水在20:00(北京时,下同)至次日02:00最多,而14:00-20:00最少,夏季增加的对流性降水较多,秋季增加的对流性降水较少。白天青海湖的冷湖效应使湖面产生下沉辐散气流,抑制对流的发展和水汽的扩散,导致湖泊降水效应减弱,而夜间青海湖的暖湖效应使湖面产生辐合上升气流,促进对流的发展和水汽的扩散,导致湖泊降水效应增强。 相似文献
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土壤湿度是陆面过程的重要参量,可以通过影响土壤本身的热力性质和水文过程,导致局部大气环流的改变以及区域性短期气候异常。青藏高原作为全球气候变化的敏感区,其地气间的水分与能量交换对亚洲季风和全球大气循环有着极大的影响,且高原地区的土壤水分数据能够为陆-气相互作用和数值模拟等研究提供重要的观测信息和初始输入数据。文中综述了青藏高原土壤湿度观测和研究对气候变化影响的重要性,高原土壤湿度观测站网建设现状,各种土壤湿度替代资料的适用性和评估研究,以及高原土壤湿度时空分布特征对降水的影响与气候变化响应,并提出了今后青藏高原土壤湿度研究着重解决的问题。 相似文献
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青藏高原热力状况异常与长江中下游地区梅雨关系的相关分析及数值试验 总被引：8，自引：2，他引：8
利用观测资料对青藏高原热力状况与长江中下游地区梅雨进行统计分析, 发现两者存在一定的联系:旱、涝年青藏高原下垫面热力状况存在南北反相特征, 即当青藏高原下垫面前冬南侧偏暖 (冷)、北侧偏冷 (暖) 时, 对应长江中下游地区梅雨量易偏少 (多)。而且这种高原下垫面异常热力状况具有持续性, 可以持续维持到夏季。在此基础上, 设计了两组敏感性试验, 分别改变高原下垫面热力状况, 应用NCAR RegCM2区域气候模式进行数值模拟, 模拟结果可以较好的验证上述统计事实。 相似文献
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近47a来青海湖流域气候变化分析 总被引：1，自引：1，他引：1
选取青海湖流域内及临近7个气象站点,对各站1959～2005年的降水和气温数据采用泰森多边形法进行了计算,并运用Mann-Kendall方法对其变化趋势进行了分析,同时对流域近47 a的气候变化与青海湖水位变化做了相关分析。结果表明:①青海湖流域近47 a来降水存在明显的阶段性变化,20世纪60年代、80年代、90年代降水都呈上升的趋势,70年代为下降趋势;同时年、夏季降水有增加的趋势。②同时期气温存在显著的上升趋势,尤其是冬季增温显著,年变化倾向率达到0.53℃/10 a,1987～2000年与1961～1986年相比,平均气温增加了0.79℃,显著高于全国水平。③青海湖流域近47 a来春、夏、秋、冬陆面蒸发变化倾向率均为正值,夏季陆面蒸发增加趋势显著,年变化倾向率为4.17 mm/10 a。④流域降水量对湖水位的年变化、布哈河径流、沙柳河径流有着显著的影响;在9 a尺度上讲,未来5 a流域秋季降水处于上升阶段,湖水下降会有所减缓或者回升。 相似文献
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近47 a来青海湖流域气候变化分析 总被引：1，自引：2，他引：1
选取青海湖流域内及临近7个气象站点,对各站1959～2005年的降水和气温数据采用泰森多边形法进行了计算,并运用Mann-Kendall方法对其变化趋势进行了分析,同时对流域近47 a的气候变化与青海湖水位变化做了相关分析.结果表明:①青海湖流域近47 a来降水存在明显的阶段性变化,20世纪60年代、80年代、90年代降水都呈上升的趋势,70年代为下降趋势;同时年、夏季降水有增加的趋势.②同时期气温存在显著的上升趋势,尤其是冬季增温显著,年变化倾向率达到0.53℃/10 a,1987～2000年与1961～1986年相比,平均气温增加了0.79 ℃,显著高于全国水平.③青海湖流域近47 a来春、夏、秋、冬陆面蒸发变化倾向率均为正值,夏季陆面蒸发增加趋势显著,年变化倾向率为4.17 mm/10 a.④流域降水量对湖水位的年变化、布哈河径流、沙柳河径流有着显著的影响;在9 a尺度上讲,未来5 a流域秋季降水处于上升阶段,湖水下降会有所减缓或者回升. 相似文献