青藏高原中部土壤热传导率参数化方案的确立及在数值模式中的应用

本文针对模式发展的需要,在Farouki土壤热传导率参数化方案的基础上,综合Johansen和C(?)té的参数化方案,发展了一个用于青藏高原中部的土壤热传导率参数化方案,用"全球协调加强观测计划之亚澳季风青藏高原试验计划(CAMP/Tibet)"中那曲布交(BJ)站实际资料对该方案进行了检验,并将它用于公共陆面模式(CoLM)中,对青藏高原那曲地区进行了单点数值模拟试验.结果表明:在未冻结及冻结土壤中,新方案比Farouki方案计算的土壤热传导率小,更接近实测值.加入新方案的CoLM模式对土壤温度模拟的准确性比原模式有一定的提高.

藏北高原土壤热传导率参数化方案的优化和检验

利用中国科学院大气物理研究所发展的冻土模式FSM中原始和优化的土壤热传导率参数化方案分别对青藏高原中部NewD66观测点土壤温度进行了模拟。结果表明,该模式中原始的土壤热传导率参数化方案高估了实际的土壤热传导率,因而导致模拟的土壤温度偏高。优化的参数化方案较原始参数化方案更能真实地模拟出土壤温度的变化,尤其对深层土壤温度的模拟效果更加显著。这些表明应用优化参数化方案的FSM模式对土壤温度模拟的准确性比原模式有所提高。

稀疏植被地表反照率及土壤热传导率特征研究

利用“敦煌试验”稀疏植被站2002年典型晴天的资料，分析了与地表能量平衡最密切的两个参数：地表反照率和土壤热传导率的特征。分析发现稀疏植被下垫面的地表反照率日变化具有明显的不对称特征，这与以往在戈壁或沙漠上的地表反照率的研究明显不同，这可能是由于早晨的露水造成的。另外分别用定义法和加权平均法分别计算得到典型晴天敦煌稀疏植被的平均地表反照率基本为0．25，两种方法计算得到的地表反照率非常接近，得到的地表反照率的值与敦煌戈壁的值较接近，但比“黑河试验”的结果大。这也从一个侧面反映出稀疏植被区是一个气候敏感区。得到的稀疏植被下垫面的地表反照率应该可以作为遥感反演和陆面过程模式的一个参考值。另外还得到了敦煌稀疏植被干燥土壤的热传导率的平均值为0．20W·m^-1·K^-1，在晴天，干燥土壤的执传导率基本分布在0．164-0．24W·m^1·K^1范围内，平均值与敦煌戈壁2．5cm处的土壤执传导率接近，但稍大一些；比“黑河试验”在戈壁观测的值小近一倍，而比权威的文献给出的干燥沙漠的值要小一些。

西北地区戈壁局地陆面物理参数的研究

采用 2 0 0 0年 8月～ 2 0 0 1年 9月在敦煌戈壁上观测的陆面过程资料 ,分析了敦煌地区荒漠戈壁地表反照率与太阳高度角和土壤湿度的关系以及土壤热传导率与土壤湿度的关系 ,初步给出了具有试验基础的戈壁局地反照率和土壤热传导率的多因子参数化公式 .并通过与观测值的比较发现试验资料拟合的参数化公式能够比较好地反映降水等气候因子引起的动态变化 .

黄土高原自然植被下垫面陆面过程参数研究

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站的观测资料,分析了黄土高原自然植被下垫面陆面过程相关物理参数。研究了总体输送系数的不同季节平均日变化和频率分布特征,考察了地表粗糙度的变化趋势以及降水的影响。降水正常年份的总体粗糙度为0.009m,偏干年份总体粗糙度为0.006m,月平均粗糙度变化与正常年份相比较为平缓,降水通过增加植被覆盖和生长高度,使地表粗糙度增大。对总体输送系数与粗糙度以及总体理查森数的关系分别进行了讨论,在中性层结下黄土高原地区动力输送作用占主导地位,发现动量总体输送系数和奈曼流动沙丘下垫面很接近,而感热输送系数与戈壁下垫面接近。分析了反照率和太阳高度角以及土壤湿度的关系,并拟合得到以这两个物理量为因子的参数化公式。总体上,黄土高原自然植被下垫面的反照率比敦煌荒漠小,而大于长白山松林下垫面,这与3个地区植被覆盖和土壤质地的不同有关。通过对参数化公式模拟效果的检验,发现低太阳高度角下的反照率对土壤湿度和太阳高度角以外的其他因素敏感,而对应高太阳高度角的反照率受土壤湿度和太阳高度角的控制较强。最后,计算了土壤热传导率和热扩散率等土壤热力参数,相同湿度的热传导率比敦煌荒漠要大,并拟合得到热传导率以土壤湿度为自变量的参数化公式。