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黑河下游典型植被下垫面与大气间能量传输模拟研究 总被引：4，自引：3，他引：1
在分析过去地-气间相互作用的物理过程、研究进展基础上,探讨了土壤、植被、大气系统中水分与能量的传输过程在模型中不同的计算方法。同时对不同计算方法进行对比,确定了分析土壤、植被、大气系统中水分和能量传输方法的优缺点。利用黑河下游额济纳地区绿洲试验区2003年9月的大气资料作为陆面模式的强迫场,研究陆面过程模式（LSM）在极端干旱地区的模拟能力。模拟结果表明,在观测资料的强迫下,LSM能够较好地模拟出地表特征量的变化趋势。根据实际情况,定义额济纳地区绿洲的植被覆盖率为0.7, 叶冠高度为1.5 m,位移高度为0.64 h,Karman常数取0.4。通过对比试验发现,采用LSM模型模拟的空气温度和地面蒸发比实际蒸发少,但地表潜热通量、辐射和土壤热通量的模拟结果与实测值的比较吻合。如果地表和植被的参数选择较好,采用LSM模型模拟本地区的陆面过程将有较好的结果。 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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渗透系数是描述地下含水层系统空间异质性的重要参数,直接影响地下水位和浅层土壤水分分布,并最终间接影响地表辐射收支及地气间能量转换.基于三维物理过程的地下水—陆面过程耦合模型ParFlow-CLM,在黑河流域中游灌区开展数值模拟实验,分析4种渗透系数情景下地下水位埋深、地表热通量和温度的差异.结果表明,忽略水平方向异质性会降低地表热通量的模拟精度,同时设置水平和垂直方向异质性并考虑包气带—饱水带三维水力特征可提高地表温度的模拟精度;充分考虑土壤和含水层系统异质性能提高分层(尤其是0.2～0.5 m深度土层)土壤温度的模拟精度;土壤和含水层系统异质性对地表热通量和温度的控制作用受到下垫面、地形等环境因素的显著影响,尤其在裸地区域,地表感热通量和温度的模拟结果差异较大.研究结果可为干旱—半干旱地区高时空分辨率水文集成模型的构建提供科学依据. 相似文献
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中国西北地区荒漠绿洲大气内边界层的数值模拟 总被引：11，自引：0，他引：11
本文用二维中尺度土壤－植被－大气连续体数值模拟了黑河地区绿洲和周围荒漠袒上垫面物理特征差异引起的内边界层结构。得到了绿洲上游荒漠至绿洲和从绿洲至其下游荒漠两重下垫在突变过程大气运动所产生的风速内边界层，温度内边界层和湿度内边界层的空间和时间特征及其这两种情况边界层的结构差异。 相似文献
5.
地表温度是影响地表能量收支平衡和气候变化的重要因子,也是评价陆面模式性能的主要指标。新疆下垫面包括沙漠、绿洲、冰川、积雪等多种类型,其地表温度变化对生态环境和天气气候变化有重要影响。为了找到影响第三代陆面模式NCAR CLM4.5模拟新疆地表温度效果的主要因子,促进该模式发展,在对ERA-5再分析资料评估基础上,以其作为实况资料,首先对CLM4.5长时段模拟新疆地表温度的效果开展评估,然后利用地表能量平衡方程得到的地表温度变化影响因子分离方法,揭示出引起新疆地表温度模拟偏差的主要因子。结果表明：ERA-5地表温度的空间分布特征、量级和时间变化与观测结果一致,可用来研究该区域地表温度变化。CLM4.5对新疆地表温度模拟冷偏差值较大,但相关性显著,且误差与气候背景和下垫面条件有关。CLM4.5模拟的潜热值偏大是地表温度模拟值偏低的主要原因,CLM4.5模拟的潜热值在新疆大部分区域比ERA-5的多90%以上。CLM4.5对新疆0—10 cm土壤湿度模拟值偏大,蒸散过强,导致潜热通量偏大,因此改进土壤湿度计算方案是提高该陆面模式对新疆地表温度模拟水平的有效途径。 相似文献
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黄土高原不同气候区裸地水、热特征对比 总被引：1，自引：0，他引：1
为了更好地理解陆地表面水、热通量的空间差异,利用2009年和2010年1月黄土高原陆面过程观测试验（LOPEX）的陆面过程资料,对比分析了不同气候区主要地表水、热通量特征。结果表明：半干旱区的定西在近地层气象要素、土壤湿度、动量通量、地表能量及CO2通量等主要陆面特征物理量与半湿润区的平凉、庆阳差异明显;气候背景相接近的平凉、庆阳的主要陆面特征量比较接近。虽然地形、地势、海拔、下垫面影响因子也是影响陆面特征的重要因素,但是气候背景差异愈明显,陆面特征差异也愈大,即一个地区的气候背景是陆面过程特征的主要决定因子,对陆面特征产生综合影响,而地形、地貌只对一个或几个陆面物理量有影响。 相似文献
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本文建立了一个采用地形坐标的、包含大气边界层湍流参数化方案,大气辐射过程的参数化方案、陆-气-水相互作用的地面温湿度预报方案等物理过程的非静力近似中小尺度数值模式,用这个模式试验研究了在气候平均值的背景下谷底水体的有无对山地气候影响的一般情况。模拟结果表明:由于水体的存在,夜间谷底气温较干符情况有较大的升高,山谷逆温受到破坏;白天谷底气温则有降低。湿谷中的地湿一般都较干谷中大,尤其是夜间更为明显。无论白天还是夜间,由于山谷风和湖陆风共同作用的结果,湿谷中的风速都此干谷中大,湿谷中的局地环流比干谷中的更为明显。 相似文献
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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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内蒙古奈曼流动沙丘下垫面近地面能量收支研究 总被引：4，自引：0，他引：4
利用2000年7月18日~8月12日在内蒙古奈曼流动沙丘下垫面取得的大气边界层观测资料,分析了地表能量收支各项的日变化、总体输送系数日变化及其与稳定度的关系;比较了涡旋相关法、波文比-能量平衡法所得到的感热通量。得到奈曼流动沙丘下垫面平均地面阻曳系数Cd为4.69×10-3;感热通量总体输送系数Ch为2.25×10-3。在近中性层结条件下,Cd和Ch分别为4.83×10-3和1.34×10-3。近地面层湍流方差在不稳定层结下均满足Monin-Obukhov相似理论。 相似文献
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绿洲荒漠过渡带夏季晴天地表辐射和能量平衡及小气候特征 总被引：12，自引：8，他引：4
利用张掖试验基地2006年6月24日至7月17日的加密观测资料,系统分析了夏季典型晴天张掖绿洲荒漠过渡带地表辐射收支和地表能量平衡特征及小气候特征。结果表明:夏季晴天绿洲荒漠过渡带总辐射值还是比较大的,并且净辐射值也很大,这说明绿洲荒漠过渡带地表具有比较充足的可利用热能,为加热大气和土壤提供了必要的热能条件。在地表能量分配中,晴天绿洲荒漠过渡区主要用于大气运动引起的感热交换,其次是土壤交换,用于水蒸发相变的能量相对较小。近地层空气温度和湿度的变化刚好相反。气温白天随高度的增加而递增,夜晚随高度的增加而递减。近地层大气温度变化要比地表温度缓慢。白天土壤辐射增温,越接近地表增温越快,夜间辐射冷却,地表温度下降最为明显。近地层水平风速在白天较大,夜间逐渐减小。在绿洲荒漠过渡带全天以上升气流为主,水平风速随高度增加明显递增。 相似文献
12.
半干旱地区地表水平衡的特征和模拟 总被引：13，自引：1，他引：12
作者分析了我国半干旱区草原典型地区的水量平衡的特点。由于地处东亚季风区和西风带的过渡带,降水主要集中在夏季,且多短时间对流性降水,其中绝大部分消耗于蒸发,地表径流很少,土壤比较干燥。冬季积雪, 春季融雪集中,能产生较强的径流,这与夏季降水形成的径流构成双峰型特征,在我国半干旱区较为典型。由于这些特点,在地表水量平衡的计算和模拟中,蒸发的估算十分重要,为此在植被-大气相互作用模式 (AVIM) 中对水文过程作了改进,模式中包含了大气-植被-土壤间的能量和水分传输过程,特别是半干旱区地表蒸发和植被的蒸腾过程作了比较细致的处理,考虑了蓄满和超渗两种产流机制,同时采用了一个简化的雪盖模型。以此模型模拟了内蒙古半干旱草原上锡林河流域的地表水文过程。计算结果显示,半干旱区地表水平衡,蒸发大而径流小及产流的春夏双峰型特征都能很好地模拟。这些过程的参数化方案也适用于非干旱区。 相似文献
13.
Based on preliminary theoretical analysis and numerical experiment, it is found that land surface heterogeneity plays an important role in the models turbulent flux calculation. In nearly neutral atmosphere conditions, variation coefficient of sub-scale roughness length, cell-average roughness, and reference height are main factors affecting the calculation of grid turbulent fluxes. The first factor has a determinant role on calculation deviation. The relative error generated by roughness heterogeneity could be more than 40% in some cases in certain areas (e.g., in vegetation-climate transition belt). Selecting a specific reference height may improve the calculation of turbulent flux. In stable or unstable atmosphere conditions, with sensible heat flux as an example, analysis shows that the discrepancy is correlated to the sub-grid distributions of mean wind velocity, potential temperature gradient between land surface and reference levels, and atmosphere stability near surface layer caused by the heterogeneity of land surface roughness. The calculation of turbulent flux is the most sensitive to stability in the above three factors. The above analysis shows that it is necessary to make a further consideration for the calculation deviation of the turbulent fluxes brought from land surface heterogeneity in the present numerical models. 相似文献
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绿洲荒漠交界处波文比能量平衡法适用性的气候学分析 总被引：13，自引：0，他引：13
对广泛使用的计算蒸散和显热通量的气候学方法－波文比能量平衡法在绿洲荒漠交界处的适用性从气候学角度进行分析。结果表明,波文化－能量平衡法在干旱区绿洲的平衡层内是适用的,在平衡层外及荒漠上空却失效。因而,应用波文比能量平衡法估算绿洲上的蒸发与显热时,测点的位置是至关重要的。 相似文献
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城市地表热通量遥感反演及与下垫面关系分析 总被引：5，自引：1，他引：4
选择日本埼玉县熊谷市为研究区,应用ASTER热红外遥感图像,采用PCACA模型以及理论定位算法,对城市地表热通量的相关参数进行反演,进而分析城市下垫面不同土地覆盖类型对地表热通量以及能量平衡的影响.结果表明,PCACA模型应用于城市区域地表通量估算是可行的.这种算法可以大大减少在下垫面结构复杂的城市区域进行地表热通量估算时所需的参数,并有效降低研究结果的不确定性.研究发现,城乡不同下垫面地表覆盖类型对地表热通量的影响差异显著.不同地表下垫面类型的波文比由大到小顺序依次为:工业用地＞住宅用地＞交通用地＞公共设施用地＞旱田＞公共绿地＞水域.在相同的外部气象条件下,与城市周边的植被覆盖区相比,城市人工建筑用地具有较高的显热通量,较低的潜热通量,以及较高的波文比.由于城市地表显热通量和波文比明显高于周边植被覆盖地表,导致城市地表向低层大气供热的增加,这是城市热岛效应形成的重要机制之一. 相似文献
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藏北高原地气之间的水分循环 总被引：12，自引：7，他引：12
利用GAME－Tibet期间所取得的高分辨率土壤温度、含水量以及降水量资料，对藏北高原地气之间的水分循环过程进行了分析。结果表明，唐古拉山以南平坦地表7－8月份地表蒸发的水汽量可达177.1mm，占同期降水量的73．2％；唐古拉山以北平坦地表7－8月份地表蒸发的水汽量可达73.3mm，占同期降水量的57．7％。地表土壤通过蒸发不但将大量的水分输送给其上的大气，而且将热量传给了其上的大气，从而抑制了土壤温度的升高。如果仅就唐古拉山南北地表蒸发而言，引起其较大差异的原因主要是降水量的不同。 相似文献
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植被覆盖度对干旱气候影响的数值试验 总被引：30，自引：3，他引：27
本文用改进了的Lorenz低谱湿模式,设计与实施了六个时间积分大于七十天的数值试验。模式包含的物理过程有:太阳幅射的地面吸收,感热输送,潜热释放,水份循环,对流调整,摩擦耗散作用,地形作用,陆面热量平衡和海陆差异。试验结果表明,大范围植被覆盖度的增加,使模式降水量增多,连续无降水日数缩短。似乎说明:植被覆盖度的增加可使干旱气候得到一定程度的改善。 相似文献
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活动层土壤热状况是寒区陆面物理过程研究的重要内容之一。利用五道梁能量收支观测站1993年9月～2000年12月份实测辐射及土壤热通量资料结合五道梁气象站1961-2010时段的气象资料分析了近50 a来该地区活动层土壤的热状况。结果表明：五道梁地区土壤热通量有显著的年际、年代际变化;20世纪60～80年代,土壤热通量小于0.0 W/m2,活动层土壤以放热为主,自90年代以来,土壤热通量大于0.0 W/m2,活动层土壤以吸热为主。过去50 a中该地土壤热通量呈现增大趋势,平均每10 a土壤热通量增大0.31 W/m2。土壤热通量随净辐射的增大而增大。土壤热平衡系数的变化特点与土壤热通量的变化特点一致。60～80年代,活动层土壤热平衡系数<1,该地区冻土相对比较稳定,而自90年代以来此间土壤热平衡系数<1,表明该地多年冻土呈现出退化迹象。活动层土壤热平衡系数可表示为气温、地表温度及水汽压的函数。 相似文献