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1.
冻土水热传输和水热耦合过程是寒区水循环的核心环节和重要组成部分,土壤温度和湿度(含水量)的观测和模拟是冻土水热过程分析的基础. 以中国科学院寒区旱区环境与工程研究所黑河上游生态-水文试验研究站葫芦沟试验小流域为依托,选取季节冻土区的高寒草原、高寒草甸和多年冻土区的沼泽化草甸、高山寒漠等4种典型寒区下垫面,分别布设自动气象站,并调查相关土壤和植被参数,利用SHAW和CoupModel模型对试验点的土壤水热条件进行模拟计算.结果表明：4个试验点多层土壤含水量和地温SHAW模型计算值与实测值对比平均相关系数R2分别为0.65和0.90;CoupModel模型计算值与实测值对比平均R2为0.72和0.93. 总体上,地温的模型估算结果略好于含水量;相对于SHAW模型,CoupModel模型是更适合寒区各种下垫面的一维SVATs模型. 相似文献
2.
基于GIPL2模型的青藏高原活动层土壤热状况模拟研究 总被引：5，自引：5，他引：0
青藏高原活动层土壤热状况,对深入了解高原活动层的厚度变化特征、下垫面的热力作用以及对气候变化预测均有重要意义。利用GIPL2模型模拟青藏高原多年冻土区不同植被状况下活动层土壤热状况。模拟结果表明：模型在高寒草原（QT06）试验点模拟效果较好,高寒沼泽草甸（QT03）试验点的模拟效果较差,高寒草甸（QT01）、高寒荒漠草原（QT05）和高寒草原化草甸（QT04）试验点的模拟效果介于高寒草原试验点和高寒沼泽草甸试验点之间。QT01、QT03、QT04、QT05和QT06的土壤温度模拟值与观测值相比,均方根误差分别为0.67、1.29、0.73、0.7和0.56℃;相关系数分别为0.99、0.87、0.98、0.98和0.96;平均误差分别为0.37、0.61、0.31、0.45和0.16℃。QT06模拟结果较好,原因在于此点土壤质地变化不大,模型的分层与所取的参数更加接近此点的实际状况。QT03模拟结果较差,可能由于此地区土壤中存在砾石,在导热率参数化方案中没有考虑砾石含量,导致模拟结果偏差较大。总体而言,GIPL2模型对青藏高原活动层土壤热状况的模拟具有一定的优势,是一种模拟多年冻土区活动层土壤热状况较为理想的模型。 相似文献
3.
基于SHAW模型的青藏高原唐古拉地区活动层土壤水热特征模拟 总被引：12，自引：9，他引：3
利用唐古拉综合观测场活动层及气象塔2007年的数据资料, 结合SHAW模型在3种不同地表反照率选取方案下进行模拟试验, 对唐古拉地区活动层土壤水热特征进行了单点数值模拟研究.通过观测值与3种模拟值的对比分析, 结果表明: SHAW模型能够较为好地模拟多年冻土区地表能量通量、 活动层土壤温度特征, 而对土壤含水量模拟不太理想, 但对其变化趋势模拟较好; 在模拟试验中, 模型输入参数地表反照率取1-12月各月平均地表反照率后, 模型对地表能量通量、 活动层土壤温度和湿度的模拟效果有了明显的提高; 而用一种地表反照率参数化方案的计算结果对模型输入参数进行修正后, 模型对活动层土壤温度和湿度的模拟效果有了明显的提高, 对地表能量通量的模拟效果提高不明显.总体上, SHAW模型对高原多年冻土区土壤冻融过程的模拟具有优势, 是研究高海拔多年冻土区活动层土壤水热过程较为理想的陆面模型. 相似文献
4.
CLM3和SHAW模式在青藏高原中部NMQ站的模拟研究 总被引：3，自引：0，他引：3
利用那曲地区NMQ站2010年11月1日至2011年7月26日的观测资料作为通用陆面过程模式CLM3.0和水热耦合模式SHAW的大气强迫, 在青藏高原中部季节冻土区进行了单点模拟研究.在参照观测资料的基础上, 对两个陆面模式的模拟结果对比发现: SHAW模式和CLM3.0模式模拟的向上短波辐射和向下长波辐射值基本相近或重合, 但两个模式均未考虑新雪存在对向上短波辐射的影响, 以及青藏高原日冻融循环过程中潜热释放对向上长波辐射的影响.此外, SHAW模式和CLM3.0模式均能模拟各层土壤温度的逐日变化, 均是上层土壤的模拟效果较下层好; 相比SHAW模式, CLM3.0各层土壤温度的模拟值更接近于实测值.对土壤含水量的模拟而言, 60 cm以上(包括60 cm)SHAW模式和CLM3.0模式各有其优缺点, 60 cm以下SHAW模式的模拟结果要好于CLM3.0, 尤其是土壤冻结和消融时段的模拟结果. 相似文献
5.
基于Noah陆面过程模型模拟青藏高原植被和土壤特征对多年冻土的影响 总被引：2，自引：1，他引：1
针对青藏高原植被稀疏、土壤颗粒较粗糙的特征,基于Noah陆面过程模型（LSM）,模拟了植被和土壤对整个高原多年冻土分布和关键属性特征（包括活动层厚度和年平均地温）的影响,并通过野外调查数据对模拟结果进行了评估。结果表明：在考虑稀疏植被和粗糙土壤后,改进的Noah LSM对青藏高原多年冻土分布和属性的模拟性能都有所改善;多年冻土面积由原始Noah模型模拟的1.216×106 km2减少到1.113×106 km2,模拟的空间差异主要出现在多年冻土与季节冻土的过渡区及高原南部的岛状多年冻土区;模拟的高原平均活动层厚度由原始Noah模型模拟的2.55 m增加到2.92 m,年平均地温也由-2.17℃增加到-1.65℃。总之,青藏高原稀疏植被和粗糙土壤对多年冻土有重要影响。 相似文献
6.
基于SNTHERM雪热力模型的东北地区季节冻土温度模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
冬季土壤温度在土壤肥力、植被安全越冬、土壤微生物活动中扮演着重要角色。雪盖的反照与隔热作用对冬季土壤温度变化及冻融过程具有一定影响,深入探究积雪覆盖对土壤温度的影响机制有十分重要的意义。雪热力模型（Snow Thermal Model,SNTHERM）是用来模拟和预测积雪演化和冻土温度的一维质能平衡模型。基于该模型,结合积雪下冻土温度的观测试验,通过模型模拟结果与实测数据的统计特征参数分析,进行了积雪覆盖下冻融土壤温度变化过程模拟的有效性和精度评价。结果表明,在积雪覆盖条件下,SNTHERM模型能够有效地模拟雪盖下浅层（5 cm、10 cm、15 cm深度）冻土日平均温度的变化过程,模拟值与观测值具有很好的一致性。通过改进模型中土壤层水分迁移等因素,能够提高冻土温度的模拟精度,为研究积雪各参数演化过程与下垫面温度的相互作用奠定理论基础,有助于提高积雪参量空间遥感的反演精度。 相似文献
7.
快速城市化背景下,城市人工供水的比例迅速增加,由此产生的耗水不可忽视。传统水文模型在计算耗水时一般只考虑降水产生的蒸发,忽略人工耗用蒸发。为解析城市耗水过程,探究城市耗水机理,在观测城市耗水过程的基础上,划分城市耗水类型,建立城市耗水量计算模型。以北京市某区域为例,采用调查统计、实验监测和模型计算结合的方法,计算该区域2014年的耗水量为820.0 mm,明显高于传统水文模型的计算结果（多年平均值为494.0 mm）。分项结果显示:研究区绿地耗水贡献率为40.58%,建筑体耗水贡献率为38.70%（其中内部人工耗水为31.22%,屋顶截留雨水蒸发为7.48%）,硬化地面贡献率为18.32%,水面贡献率为2.40%。结果表明:建筑体内部耗水量不可忽视,是人工用水消耗的主要组成部分,其耗水量与建筑体层数和居民数量成正比例关系。 相似文献
8.
由于中国西北地区地表水资源有限,地下水则成为重要的备用水资源,而地表水和地下水转化过程及其耦合模拟是水资源开发利用和科学评价的基础,因此,为了准确反映塔里木河下游间歇性生态输水后地下水的动态变化,以塔里木河下游英苏断面为例,基于Boussinesq方程建立了改进的地下水动力学(GH-D2)模型,模拟了塔里木河下游绿色走廊典型断面地下水对全时段(2000-2015年)间歇性生态输水的响应过程。结果表明,尽管Boussinesq方程的GH解能较好地模拟地下水位的瞬态变化,但模拟地下水位多年变化的结果并不理想,而改进的GH-D2模型考虑了间歇性生态输水对地下水位变化的滞后效应,对长时间尺度地下水位变化的模拟具有较好的效果。与GH和GH-D1模型相比,GH-D2模型模拟的地下水位值更接近于观测值,这将对塔里木河下游实施科学合理的生态输水计划以及生态恢复和重建策略提供关键的技术支撑。 相似文献
9.
山区短波辐射的空间异质性非常强, 地形的遮蔽影响在山区能水循环模拟研究中不容忽视. 改进了SHAW模型和SHAWDHM模型的辐射模块, 使之能考虑地形的遮蔽作用对山区辐射平衡及其空间分布的影响, 并在单点和流域尺度进行数值模拟实验, 对比分析山区辐射过程对流域能水循环和径流的影响. 结果表明, 因地形的遮蔽作用, 地表接收的太阳直射辐射可减少25%左右, 模型模拟的土壤温度和蒸散发量分别降低约0.5 ℃和20%. 考虑山区辐射过程后, 模型模拟的春季融雪和夏季蒸散发均有所减缓, 导致春季融雪径流降低和夏季径流增加. 与观测径流对比发现, 考虑山区辐射过程后, 模型对径流量的模拟精度有所提高, 逐时径流量的纳什效率系数由0.677提高到0.711, 径流量的观测值与模拟值间的相关系数由0.835提高到0.851. 相似文献
10.
分布式水文模型DHSVM在西北高寒山区流域的适用性研究 总被引：3，自引：3，他引：0
分布式水文-土壤-植被模型（Distributed Hydrology Soil Vegetation Model,DHSVM）是基于栅格离散的分布式水文模型,对地表水热循环的各个过程能进行很精细地刻画,被广泛应用于世界各地很多类型的流域的高时空分辨率的水文模拟,然而它在高寒山区的适用性并不清楚。基于300 m数字高程模型,应用DHSVM模型对典型的高寒山区流域八宝河流域2001-2009年的水文过程展开模拟,并采用流域出口祁连站的水文实测数据对模型进行了精度评价。参数敏感性分析表明,土壤横向导水率、田间持水量和植被反照率等是该区域主要的敏感性参数。模型默认参数会高估高寒山区流域的潜在蒸散发量,导致夏季径流量远小于观测值。通过参数率定,模型校准期（2001-2004）的模拟日径流和月径流Nash效率系数分别达到0.72和0.87;而模型验证期（2005-2009）分别为0.60和0.74。结果表明,DHSVM模型基本具备了模拟高寒山区流域降水-径流过程的能力。然而,由于DHSVM模型缺少对高寒山区流域土壤的冻融过程的刻画,春季径流的模拟精度明显受到影响,需要在将来重点改进。 相似文献
11.
塔里木河下游的乔木、灌木、草本植被的主要建群种为胡杨、柽柳和罗布麻,对其中丙二醛(MDA)含量以及保护酶活性对地下水位的研究表明:1)MDA含量以及SOD、POD活性均呈增加趋势,而且均与地下水位呈正相关关系;2)对同一断面相同地下水位条件下胡杨、柽柳和罗布麻的SOD活性和POD活性比较,可以反映出SOD和POD作用的互补性;3)根据不同地下水位条件下胡杨、柽柳和罗布麻的MDA含量和SOD活性所反映出的适宜植物生存的合理生态水位、(严重)胁迫水位,并将其进行综合比较与分析,初步推断在塔里木河下游地下水埋深超过3.12 m时,胡杨和柽柳的生长即开始受到抑制,6 m左右的地下水位即对胡杨造成严重胁迫,≥8.83 m的地下水位则会危及胡杨的生存;而柽柳的严重胁迫地下水位以及临界地下水位分别为5 m左右和≥8.83 m.相比之下,罗布麻所能承受的胁迫地下水位比较高,超过3.12 m的地下水位即会对其生长造成严重水分胁迫,地下水位低于4.42 m则危及其生存. 相似文献
12.
新疆克里雅河尾闾地带的达里雅博依绿洲位于塔克拉玛干沙漠腹地。在塔克拉玛干沙漠腹地,光、热条件非常充分,水分是影响胡杨生长的主要因子。由于上游截流用于农业生产及河流下渗等因素的影响,导致下游水量逐渐减少,只有特大洪汛期才有洪水泻入下游尾闾地带。因此,胡杨的生长与洪汛期洪水密切相关,洪水较大的年份输入的水量多,有利于胡杨的生长。本文对新疆克里雅河尾闾地带胡杨(Populuseuphratica)树轮进行了初步研究,发现树轮宽度与克里雅河径流量的相关性较差,轮宽与器测径流量的相关系数仅为0.15,考虑到胡杨生长对径流量的滞后效应,滞后3年的轮宽与器测径流量的相关系数为0.30,但与洪水年份有较好的对应性。近百年来的9次洪水年份分别为1941年、1963年、1971年、1972年、1981年、1987年、1996年、2000年和2001年,均对应于胡杨树轮宽度较大的年份,但一些年份有一定的滞后期。 相似文献
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数据同化算法在青藏高原高寒生态系统能量—水分平衡分析中的应用 总被引：1，自引：1，他引：0
位于青藏高原腹地的多年冻土地带,其冻融过程中的土壤含水量和土壤冻结深度的变化对气候强烈响应并产生显著的陆面能—水平衡变化,进而又对全球气候产生较大的反馈作用。为了能准确模拟这种变化,选取青藏高原多年冻土分布区的风火山左冒孔流域（长江源）进行了相关的野外数据采集和试验,以考虑土壤冻融影响的水—热耦合陆面过程模型——SHAW为动力学约束框架,验证集合卡尔曼滤波算法在改进模型对土壤冻融过程中土壤水分和冻土深度的计算效果。基于试验点的数据同化计算结果表明：数据同化方法可以融合观测信息显著提高水—热耦合模型对土壤冻融过程中状态变量（土壤水分和冻深）的模拟,并进而改善模型对其它相关能量—水分变量的计算,为在高寒冻土地区利用多源信息进行融合监测提供了理论依据。 相似文献
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额济纳旗胡杨根区水分运动参数的确定--利用Richard方程和气象资料推算 总被引：2，自引：0，他引：2
利用Richard方程和气象资料相结合的办法,确定了中国典型的干旱内陆河流──黑河下游额济纳旗地区主要成林的干旱荒漠天然乔木树种──胡杨林地的水分运动参数,主要有导水系数K、比水容量C和水分扩散率D。 相似文献
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不同立地条件下胡杨叶片稳定碳同位素组成及水分利用效率的变化 总被引：2，自引：1，他引：1
研究了黑河流域下游额济纳荒漠河岸不同立地条件下胡杨(Populus euphratica Olivier)叶片稳定碳同位素组成及水分利用效率的变化特征. 结果表明: 5个典型样地中, 胡杨叶片δ13C值在(-25.80～±0.05)‰～(-29.19～±0.05)‰间变化, 均值为(-27.70～±0.13)‰; 就生长季胡杨叶片δ13C均值而言, 沙丘样地具有最高的δ13C值, 其次为戈壁样地, 最低值出现在河岸低地. 样地间δ13C值的差异主要是由样地间土壤含水量和地下水埋深的不同导致的; 整个生长季胡杨叶片δ13C值在样地间表现为2种变化趋势. 5个典型样地生长季胡杨水分利用效率在(60.41±0.47)～(95.46±0.47) μmolCO2·(mmolH2O)-1间波动变化, 其平均值为(75.69±1.37) μmolCO2·(mmol H2O)-1, 从水分利用效率波动范围和平均值可以看出, 胡杨是个具有高水分利用效率的物种. 从河岸低地到河岸沙堆再到戈壁、沙丘, 随着土壤含水量逐渐下降, 地下水埋深逐渐加深, 胡杨逐渐提高了其水分利用效率. 相似文献