塔克拉玛干沙漠腹地湍流能量耗散率和结构函数参数特征

利用塔中气象站垂直探测系统的湍流观测资料,计算并分析了塔克拉玛干沙漠腹地不同稳定层结条件的湍涡特征长度尺度、能量耗散率及湍流结构函数参数特征。结果表明：湍涡特征长度尺度在弱不稳定或近中性条件时最大,随不稳定程度的增强有明显减小的趋势,随着稳定程度的增加有先迅速减小后又缓慢增加的趋势,且热量特征长度尺度比动量特征长度尺度总体要大一个数量级;无因次湍流热量耗散率的拟合函数形式与其他试验一致,但经验系数略有差异;利用Kaimal公式和湍流谱方法间接计算的稳定条件湍流能量耗散率及湍流结构函数参数具有较好的一致性。     

福建古田站水面蒸发计算方法的探讨

本文以器测法和经验公式法,从物理成因和公式的确定,探讨了古田站用蒸发器测量的水面蒸发量,换算为自然水体蒸发量,及以水文气象因子的资料,计算水面蒸发量. 在器测法中,以折算系数和统计相关两种不同方法,探讨折算系数的确定、时空变化规律、及其影响因素,分升、降温期,用数学函数建立蒸发池、器蒸发量间的关系公式. 在经验公式法中,探讨水面蒸发与湿度梯度、温度梯度和风速的关系,并建立其与水文气象因子的关系公式. 本文可供研究确定水面蒸发量参考.在同一个气候区内,以各已知要素资料,用其相应公式,计算水面蒸发量,可以得到满意的成果.     

沙漠腹地春夏季近地层大气湍流特征观测分析

利用塔克拉玛干沙漠腹地近地层10 m高度处快速响应探测系统的湍流资料,分析了摩擦速度和特征温度的变化,并且对不同稳定层结条件下无因次速度分量方差和无因次温度方差的普适函数进行详细拟合。研究表明,摩擦速度和特征温度有明显的日变化特征,且摩擦速度的最大值出现在z/L=-0.2处;无因次速度方差在不稳定和稳定层结条件下均符合相似理论的次幂律,但如果考虑到相关性,最佳幂指数可有不同;近中性时则接近常数,并给出了具体数值。无因次温度方差则在夏季不稳定层结条件时符合-1/3次幂律。     

计算蒸发力的М.И.БудьΙко方法之化简及与H.L.Penman法的比较

文献所给计算蒸发力E_0的М·И·Будыко公式为:E_0=ρD(q_s-q'_a),(1)其中,ρ为空气密度,D为外扩散系数,q_s为与蒸发面温度T_s相应的饱和比湿,q'_a为空气的实际比湿.由方程R_0-Q=L_ρD(q_s-q'_a)+(4δσT_a~3+ρC_pD)(T_s-T_a)(2)解得.其中,R_0表示据气温算出有效辐射时所得的蒸发面湿润状况下的辐射平衡值,Q表示蒸发面与其下层土壤间的热交换量,δ是灰体辐射系数,σ是史蒂芬-波尔兹曼常数,     

水体对湍流交换系数的影响*

本文根据边界层理论,计算水体附近湍流交换系数的变化。计算结果表明:白天整个水体上的湍流交换系数都比陆面上同高度的要小,并且有二个低值中心:一个靠近水面,另一个在约100m高度;夜间靠近水面的那层空气的湍流交换系数仍较小,但其上方的湍流交换系数要比陆面上大。水面上的湍流交换系数日变化小于陆面上,特别是靠近水面那层空气日变幅很小。同时指出:水陆间粗糙度的差异和稳定度的差异控制着水陆湍流交换系数的差异;前者是稳定的;后者有周期性的变化。     

巴丹吉林沙漠北缘拐子湖流沙下垫面近地层湍流强度和陆面过程特征

利用巴丹吉林沙漠北缘拐子湖流沙下垫面2013年7、10月和2014年1、4月的湍流通量资料,计算并分析了研究区近地层湍流强度,同时针对风速分量、温度、水汽和CO₂归一化标准差随稳定度的变化关系和总体输送系数等陆面过程特征进行分析。结果表明：（1）风速各分量的湍流强度均随风速的增加逐渐减小,风速处于2 m·s^-1以下时湍流发展最为旺盛。湍流强度主要由水平方向风速分量决定,垂直方向风速的作用较小,且近中性和不稳定层结利于湍流的发展。与其他地区相比,平坦且没有建筑物的沙漠地区,机械湍流较弱,湍流强度相应较小。（2）风速各分量的归一化标准差与稳定度（z/L）均满足1/3次方函数规律,其中垂直方向风速分量的拟合曲线方程较好。（3）动量输送系数C_d具有明显的夏季高、冬季低的变化状态且各月的日变化形态均呈夜间低、日间高的循环形态。热量输送系数C_h的不同月份日变化间并没有明显的排列次序,且日出日落前后具有明显的波动。不稳定层结时,C_d和C_h均随风速的增加逐渐减小;稳定层结时,C_d和C_h均随着风速的增加逐渐上升。     

参考作物蒸散量计算方法的比较研究

应用FAO Penman-Monteith公式、Priestley-Taylor公式、Makkink公式、Penman公式和FAO-24 Blaney-Criddle公式等5种方法计算了奈曼地区的参考作物蒸散量,对5种方法的计算结果进行了比较研究,结果表明Penman公式和FAO-24 Blaney-Criddle公式得到的参考作物蒸散量与FAO Penman-Monteith模型结果相近,Priestley-Taylor公式和Makkink公式的计算结果偏差较大,导致不同模型计算偏差的原因是5种模型各自选用了不同的辐射项和动力项计算式。     

灰色理论在城市水资源价值中的应用及实例研究

水资源价值量核算是水资源管理的一项重要内容,合理的水资源人格为水资源持续利用了基础。水资源价值主要受自然、社会、经济等要素的影响。文中用灰色白化函数聚类法对各个因素的主要代表性指标进行分级综合评价,然后根据相关的经济学公式进行城市生活用水人格计算。最后以广州市为例,试计算其现行水价是否合理。     

阿克苏地区陆面蒸发的数值研究

本文的试验地区——塔里木盆地阿克苏地区气候干旱,雨量稀少。本文详细地介绍了在土壤湿润不足情况下蒸发的计算方法,但由于人工灌溉的原因使试验地区的地下水位上升到1.5m至2m,故对小麦地的蒸散研究,找们不能完全采用干旱情况下的蒸发公式来处理,本文采用大气湍流边界层阻力的空气动力学方法来计算,并通过与波文比方法的比较,给出了小麦地总蒸散的时变化状况。同时利用土壤分层模式,给出了土壤表层与深层的体积含水量的模拟结果,并与实测值进行了比较,发现二者是基本一致的。     

彭门蒸发力快速表算法

本文简要介绍了彭门蒸发力公式的计算方法,然后给出了计算该公式的查算表、并举例说明了计算方法。     

沙漠地区大气扩散参数特征分析

1996年4月和5月我们分别在内蒙古吉兰泰气象站和银川机场气象台用南京大学大气科学系研制的三分量风速仪,观测了各类不同天气条件下沙漠地区三维风速脉动量u、v和w,根据Taylor湍流统计理论及Hay和Pasquill的假设,统计计算了各湍流特征值,计算分析了湍流场中水平风向和垂直风向的大气扩散参数e_y和e_z,并结合美制APS-3310A型激光空气动力学气溶胶粒子谱仪的观测结果,初步分析了沙尘天气条件下扩散参数与近地层沙尘气溶胶粒子数浓度和质量浓度的关系。     

华北山区短时段参考作物蒸散量的计算

短时段参考作物蒸散量的估算是研究华北山区小尺度范围内的水分循环和转化的重要环节.因受观测条件的限制,北方半湿润半干旱山区短时段参考作物蒸散量的研究相对较少.本文利用FAO Penman-Monteith公式、FAO Penman修正式和Priestley-Taylor公式对华北山区东台沟小流域观测到的4个月的气象数据进行了逐日的参考作物蒸散量计算,结果显示,FAO Penman修正式的计算值比FAO Penman-Monteith公式的计算值平均偏大16%左右,而且经过统计分析,它们具有很好的相关性,即在代表流域内使用FAO Penman修正式计算出参考作物蒸散量之后,再乘以一个折算系数(如0.84),即可得到与FAO Penman-Monteith公式的计算值较为相近的结果;而Priestley-Taylor公式的计算值与FAO Penman-Monteith公式的计算值相比,差异比较显著.分析其原因,我们认为是由于Priestley-Taylor公式没有考虑空气动力项对参考作物蒸散量的影响.因此,如果在华北山区使用Priestley-Taylor公式计算参考作物蒸散量,必须根据季节对公式中的常数项α重新进行修正.本文通过对2003年8月～2004年8月期间逐日计算得到的ET0(P-T)和ET0(P-M)值进行对比分析后,给出了修正后的不同季节的α值,为华北山区计算作物蒸散量提供了依据.     

塔克拉玛干沙漠腹地近地层湍流能谱特征分析

利用塔克拉玛干沙漠腹地近地层湍流观测资料,计算并分析了不同稳定层结条件的湍流速度谱、温度谱及局地各向同性特征。结果表明,湍流速度谱和温度谱在惯性副区均满足Kolmogorov的-2/3指数规律,且稳定条件的相关系数更高;速度谱满足湍流各向同性的低频限制理论。近中性条件的温度谱和弱不稳定条件的速度谱在高频段有尾部上翘现象;稳定情况下的v谱和近中性条件的u谱、T谱在低频处也有上翘现象。沙漠腹地水平湍流尺度范围介于森林和草地之间,不稳定层结比稳定层结的谱峰更偏向低频端,且峰值尺度更大。     

Hargreaves公式在塔克拉玛干沙漠腹地的适用性

对运用Hargreaves公式计算参考作物蒸散量(ET0)在干旱区的适用性存在不同观点。为了求证Hargreaves公式在极端干旱区塔克拉玛干沙漠腹地的适用性,利用2005-2010年塔克拉玛干沙漠研究站的气象资料,以利用Penman-Monteith公式计算的结果为标准,对利用Hargreaves公式计算的ET0进行了对比分析,并对两种计算结果差异的成因进行了阐释。结果表明:在年时间尺度上,利用Hargreaves公式计算的结果略大于利用Penman-Monteith公式计算的结果,标准差介于32.86~35.00 mm,年参考作物蒸散量计算结果呈现弱变异程度;在月时间尺度上,用两种方法计算的参考作物蒸散量呈现中等变异程度,蒸散量绝对偏差介于-3.26~8.73 mm,相对偏差介于-12.20%~29.02%,除了10月与11月,其余月份相对偏差均保持在10%之内。用两种方法计算的10月与11月份ET0产生差异的最主要原因在于有较高的温度较差。最后,经过对年、月参考作物蒸散量进行t-检验及建立回归方程,表明Hargreaves公式适用于极端干旱的塔克拉玛干沙漠腹地。     

多种蒸散发公式在珠江流域的适用性分析

利用珠江流域42个观测站点的逐日气象数据对比分析了FAO56 Penman-Monteith(PM)、Priestley-Taylor、Hargreaves-Samani和Thornthwaite等4种蒸散发公式在珠江流域的适用性,并研究了在资料有限情况下PM公式的计算精度。PM公式由于详细考虑了空气动力与能量供给对蒸散发的影响,其在不同季节和地区的计算结果都较为稳定,并且与实际的观测接近,最适用于珠江流域的蒸散发计算。在蒸散发的计算中,日照时数的缺测对PM公式计算精度的影响最大,风速次之。通过设定修正系数后的PMT公式,计算精度得到了明显提高,在一定程度上可以满足对蒸散发计算的精度要求。因此,在其他资料缺失的情况下,只利用气温数据计算的PMT公式可成为一种理想的蒸散发计算公式。     

黄河流域有效辐射拟合研究

在深入分析有效辐射理论公式的基础上,利用日射站和常规气象站观测资料,确定有效辐射拟合的经验函数式;利用数据集群技术,建立一系列不同时空尺度的有效辐射估算模式;通过误差分析,最终确定适用于全国范围有效辐射计算的拟合模型;采用确定的有效辐射拟合模型,结合黄河流域及其周边常规气象站观测资料,对黄河流域1960~2000年有效辐射进行计算,利用ArcG IS将站点有效辐射拟合结果进行空间内差,获得黄河流域有效辐射的空间分布。     

横断山林区优势林木生长动态与生态参数估计方法

根据对贡嘎山和岷江上游山区森林样地的调查和解析木分析，作者对横断山亚高山森林区的优势树木的生长速率进行了分类，采用几种不同公式来表达树木胸径的生长动态，分析了不同树种的速生时期和生产率变化水平。还研究了基于不同函数形式下的林窗模型生长参数的解析求解方法，提出了计算森林建群对种的生长参数的新公式。这些结果对于推算林区生物量和木材生产率提供了理论依据，并解决了森林生态系统模拟中关键参数确定的问题。     

永定河北京段蒸散发研究

永定河北京段蒸散发研究对永定河生态走廊建设有着重要的支撑作用。本文采用多种方法计算了永定河北京段的水面蒸发、潜在蒸散发和实际陆面蒸散发,结果显示:北京段水面蒸发为1182 mm,潜在蒸散发为969mm,1999-2009年北京市实际蒸散发494 mm。对各种水面蒸散发计算结果比较,并通过相关分析和RMSE分析发现,利用中国科学院地理研究所方法计算永定河北京段水面蒸散发较为合理,施成熙方法、前苏联扎依可夫方法计算结果相近,但彭曼公式结果偏大。潜在蒸散发采用Presley-Taylor公式,而联合国粮农组织(FAO)修正的彭曼公式和Hargreaves公式结果都偏大。研究区的实际蒸散量使用傅抱璞方法计算,结果得到了相同研究时段北京市水量平衡研究成果的验证。相比而言,张鲁公式和Turc公式结果偏大,而高桥公式所得结果与傅抱璞方法最为接近。     

甘肃干旱半干旱地区的蒸散与灌溉定额

本文提出并验算了在甘肃干旱、半干旱地区,用拜伦公式和Em=4.8t公式计算蒸散的实用性,提出通过蒸散计算灌溉定额的公式和绿洲灌溉定额分配模式:估计了现状灌溉定额的亏损值,对制定合理灌溉定额,充分开发利用水资源有重要意义。     

基于MATLAB的图解粒度参数计算

粒度特征是沉积物的基本特征之一.计算沉积物粒度参数的方法主要有矩法和图解法两种,其中图解法必须通过手工作图求累积曲线,是一项相当繁杂的劳动,不利于计算大量样品.文中提出的方法将图解求沉积物样品的累积曲线百分位数的过程转化为不等区间的一维函数内插值问题,然后利用通用程序MATLAB的函数功能求解百分位数和计算粒度参数.计算结果和验算表明MATLAB计算相当可靠,完全可以代替手工作图.该方法原理简单,使任何懂或不懂编程的沉积分析人员,都能在计算机的帮助下无须作图用图解法计算样品的粒度参数,既能使粒度分析从繁杂