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简易一维陆面过程的数值模拟

l 引 言 陆表和大气之间的相互作用是气候系统中的一个重要问题。陆表给大气提供了能量、水汽以及其它物质,“同时,大气又为地表气象、水文及生态过程的变化提供了外部条件”’u因而,陆表过程的数值模拟是揭开地气相互作用的物理实质的有效途径之 陆地表面不同的植被覆盖和土壤类型,导致地表与大气间能量、水份和其它物质交换的很大差异,这也对不同时间和空间尺度的环流和气候产生了显著的影响。深人研究发生在地气交界面上的各种物理、化学和生物学过程,并将这些过程参数化,直接为气候模式服务,以便更深人地研究陆地表面与气候的相互作用。 大气环流模式(GCM)。中尺度气候模式及边界层的数值模式都需要确定大气下边界的辐射、水汽及感热通量。Mintz(1984)总结了由许多学者所做的敏感性实验,指出大尺度的风、温、湿和降水场受到下垫面曳力、辐射吸收及能量分配的强烈影响。地表特性的变化,如反射率,植被覆盖度和土壤的水文及热力性质等在很大程度上决定了地表辐射平衡特...  (本文共12页) 阅读全文>>

《沙漠与绿洲气象》2016年05期
沙漠与绿洲气象

沙漠陆面过程与沙漠小气候研究进展

人为活动对地—气能量平衡的影响而引起地表和大气组分的变化,必然对区域性气候产生影响,且已经被大量野外试验所证实[1],并被众多数学模型所模拟。研究人类活动对干旱沙漠地区局地性气候的影响问题,是沙漠气象学研究的有力切入点。将有助于更深刻地了解人类有意识改变下垫面的状况下,沙漠与绿地之间局地气候变化的互馈机制。亦可直观、精确、有效的评估人类活动对小气候、环境的影响,阐述小气候变化对人为活动的响应。同时,可为国民经济和政府决策部门提供科学数据支撑,从而制定行之有效的环境保护对策,对改善人类生活环境都具有积极的科学意义。研究应从地球系统科学的角度出发,着眼于人类活动在沙漠地区引起的局地性气候变化问题,以模拟研究与实地观测并重,才能更全面地阐明和诠释其中的细节性科学问题,这是一项实践意义重大、科学生态意义深远的工作。随着塔克拉玛干沙漠公路沿线生态防护屏障及塔克拉玛干沙漠腹地石油基地人工绿地建成后,区域性下垫面性质有所改变,带来了地表温度、...  (本文共8页) 阅读全文>>

《湖北农业科学》2017年21期
湖北农业科学

北方典型农业生态区陆面过程研究简述

陆面过程是包含发生在陆面上所有的物理、化学、生物过程以及这些过程与大气的关系[1]。太阳辐射有近一半的能量被地球表面吸收,辐射能量进而转化为感热和潜热等多种形式的能量,驱动大气环流、维持生命活动,促进水分、二氧化碳等物质在气候系统中循环运动。陆地面积约占全球表面的30%,对于大气与下垫面相互作用过程,陆地比海洋的可变性更大。陆地表面是人类生存的场所,陆地水资源、作物产量、植被的演替及其他物理环境等与人类生存活动息息相关。深入研究陆面过程,发展和完善陆面模式,对陆面过程及地—气交换过程进行合理描述,是改善气候模式对地球气候系统的模拟能力和深入认识地球气候系统变化的物理机制所必须解决的一个根本问题[2,3]。准确计算陆面与大气之间的动量、热量和水分的交换,对于预测全球及区域气候变化趋势、提高天气预报水平、应对极端天气气候事件有重要的科学意义[4]。本研究总结和归纳了国内关于陆面过程的部分研究成果,尝试在此基础上讨论陆面过程研究的几点...  (本文共8页) 阅读全文>>

《气象与减灾研究》2010年03期
气象与减灾研究

陆面过程模式的研究进展简介

0引言陆面过程(Land Surface Processes,LSPs)是影响大气环流和气候变化的基本物理、生化过程之一,在大气—陆面下垫面的研究中扮演着重要的角色,其主要研究陆地下垫面一侧与大气圈运动密切相关的所有过程。虽然陆面过程很早就被气象学家所认知,但是直到1978年Deardorff[1]在他的模式中才提及陆面过程的特性,因此陆面过程对天气和气候变化影响的重要性还是在近几十年被进一步认识[2-4]。特别是近几十年来随着对全球气候变化和气候异常的重视程度的增加,陆面过程研究已经成为当代气候系统和天气研究的热点之一。另外,一些国际间的外场观测及实验(如HAPEX、FIFE以及在中国黑河流域进行的HEIFE实验)的顺利进行,也推动了陆面物理过程机理及模式发展研究。通过多年的研究,科学家们针对不均匀的陆地下垫面如何影响气候系统[5],土壤湿度对气候系统的响应[6-7],不均匀及不断变化的地表对气候系统的响应[8-9],植被的生...  (本文共6页) 阅读全文>>

《气象学报》2003年02期
气象学报

西北干旱区荒漠戈壁陆面过程的数值模拟

1 引 言  人类及其赖以生存的生态环境与气候的相互作用是由陆面过程来实现的[1,2 ] 。陆面过程模拟主要是研究地面和大气之间的能量、水汽及其他模拟物质的交换。通过对陆面过程的数值模拟 ,不仅可以为大尺度和中尺度模式提供比较合理的陆面过程方案 ,而且还可由它用常规观测资料来计算长期的陆 气相互作用特征 ,提供气候意义上陆 气相互作用的认识。陆地表面特征随空间有很大的差异 ,主要表现为植被的变化、土壤结构和性质的差异、地形的不同及人类对自然环境改造的差别等 ,它会造成陆面感热、潜热和水汽通量输送的空间不均匀 ,这种通量的空间差异不仅可以驱动中尺度环流 ,而且也可以影响到大尺度环流[2 ] 。深入研究发生在地 气交界面上的各种物理、化学和生物过程 ,并将这些过程参数化用于数值模拟 ,可以在数值模式中更确切地反映真实的陆面和大气之间的相互作用。随着人们对陆面过程重要性认识的提高 ,已经陆续建立了许多陆面过程模式[3~ 5] ,...  (本文共7页) 阅读全文>>

《新疆气象》2002年06期
新疆气象

陆面过程研究的进展

1陆面物理过程研究和模型研究的必要性1.1陆面与大气之间的基本的能量和物质交换过程的重要性在大气与陆地下垫面界面上,由于大气条件及太阳辐射的强迫,不断地与大气进行动量、能量和物质的交换过程,称之为陆面过程。陆面过程是影响气候变化的基本物理生化过程之一,近20年来,由于IGBP,GEWEX及BAHC等计划重视和推动,陆面物理过程机理及模式发展研究得到了一定的长进。人们已经认识到:性质复杂、分布不均匀的下垫面所构成的陆地表面是整个全球气候系统一个重要分量;陆面与大气之间进行的各种时、空尺度的相互作用并进行动量、能量、物质(水汽及CO2等)、及辐射的交换对于大气环流及气候状况有极大的影响,有时在某些局部、某个时段内还起着关键性决定作用。这种交换的通量强度既与下垫面本身物理化学性质及其动态变化的状况有关,也与变化的大气状况及太阳辐射的强度有关。另一方面,人类活动、土地利用方式的改变等已干预了人类生态环境。近年来,森林锐减、土地沙漠化、荒...  (本文共6页) 阅读全文>>