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相似文献
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1.
利用2010年古浪近地层野外观测试验取得的干旱区典型下垫面(荒滩、沙漠和农田)的观测资料,对常用的3种空气动力学阻抗算法——Verma—R算法、Liu算法、Thom算法进行了适用性检验,并通过分离Thom算法中的动量和热量粗糙度对其进行改进(下称Thom-2算法)。对比不同下垫面空气动力学阻抗估算结果发现:在沙漠和荒滩下垫面,动力因素较热力因素影响大,空气动力学阻抗与风速的指数关系较农田下垫面明显;与其他3种算法相比,考虑了热量粗糙度的Thom-2算法在各种典型下垫面上的估算结果与观测值相比偏差最小,且在较为均匀的荒滩和沙漠下垫面上估算的空气动力学阻抗精度较农田高;通过比较4种算法估算干旱区不同典型下垫面空气动力学阻抗结果,说明干旱区空气动力学阻抗的估算应考虑热力粗糙度的影响。  相似文献   

2.
不同下垫面空气动力学参数的研究   总被引:7,自引:0,他引:7  
茅宇豪  刘树华  李婧 《气象学报》2006,64(3):325-334
文中利用中国科学院沙漠研究所与日本国家农业环境技术研究所合作于1990—1994年在中国内蒙古自治区奈曼市半干旱地区沙丘和植被区下垫面观测的微气象数据,根据Monin-Obukhov相似性理论,计算了重度干扰草原、中度干扰草原、轻度干扰草原、无干扰草原、沙丘、沙丘内地、草地、稻田、小麦田、大豆田和玉米田11种下垫面的空气动力学参数粗糙度长度z0,零平面位移d,摩擦速度u*,并分析了它们与水平风速u和Richardson数的关系,比较了不同人为干扰草原生态系统条件下的空气动力学特征。结果表明:地表生物量和覆盖率随着人为干扰强度的增加而减少。不同人为干扰下垫面的粗糙长度与生物量和植被高度以及地表起伏程度有着密切关系;Richardson数也是其影响因子。风速、粗糙度都与摩擦速度成正相关,但对于不同下垫面有所不同,从中可以看到草地对沙漠化有一定的防治作用。同一种下垫面不同时期的空气动力学参数也存在差异。这些结果对建立陆面过程和区域气候模式具有重要的意义。  相似文献   

3.
卫星遥感结合地面资料对区域表面动量粗糙度的估算   总被引:10,自引:0,他引:10  
利用地面湍流观测资料估算了黑河实验区几个典型下垫面的局地地表动量粗糙度,与卫星观测Landsat TM资料相结合得到了由标准化差值植被指数(NDVI)计算地表动量粗糙度的经验关系式,进而估算了实验区夏季和近冬季的地表粗糙度的区域分布,并对所得关系式进行了合理性检验。  相似文献   

4.
干旱区热力学粗糙度特征及对感热通量估算的影响   总被引:18,自引:9,他引:9  
贾立  王介民  胡泽勇 《高原气象》2000,19(4):495-503
利用HEIFE的实测资料估算了黑河实验区几个沙漠戈壁表面上的热力学粗糙度(以附加阻尼kB^-1的形式),发现在任一测站kB^-1值的变化范围较大,同时分析了附加阻尼项在估算感热通量时的作用,而忽略该附加阻尼将会导致对感热通量的明显高估,提出在利用阻尼型公式计算感热通量时,不能采用简单的z0m=z0h的假设,否则会带来较大误差。  相似文献   

5.
王慧  李栋梁 《大气科学》2010,34(5):1026-1034
本文利用黑河野外试验 (HEIFE) 地面观测资料, 采用空气动力学方法计算了干旱区内不同下垫面的地表热力输送系数CH, 结合由美国国家海洋和大气局 (NOAA) 系列卫星遥感观测的反映地表植被特征的归一化差值植被指数 (NDVI) 资料, 经拟合得到了针对我国西北干旱区不同下垫面的CH-NDVI参数化关系式, 并对此关系式进行了合理性检验。结果表明: 对于区域尺度而言, 在缺乏用其他方法获得较准确的区域CH值的情况下, 利用卫星遥感结合地面观测资料对其估算是较为可靠的方法。  相似文献   

6.
利用湍流通量相等原理和ECMWF的总体湍流输送系数参数化方案,研究了气候数值模式中非均匀地表类型的有效粗糙度计算问题。结果表明,当存在两种地表类型且粗糙变率为2.3时,有效粗糙度比通常采用的对数加权平均值大40%左右,相应的总体湍流输送系数大16%左右,光滑地表类型和粗糙地表类型所占面积百分比分别为60%和40%时,有效粗糙度及相应的总体湍流输送系数和相应的对数加权平均值之差最大,并且有效粗糙度对大气层结不敏感,因而在气候模式中有实用价值。  相似文献   

7.
地表粗糙度和零平面位移是2个重要的空气动力学参数,对于城市下垫面,粗糙元的形态非常复杂,空间分布上存在较大的非均匀性,如何确定城市下垫面地表粗糙度和零平面位移目前尚无最佳方案。概述了这2个参数适用于城市非均匀下垫面的参数化方法,包括风温观测方法和粗糙元形态学方法。探讨了各自在应用过程中存在的问题及进一步的研究工作,并且提出,通过数学模型的改进和卫星遥感技术的引入,粗糙元形态学方法会有更好的发展前景。  相似文献   

8.
城市下垫面空气动力学参数确定方法综述   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
地表粗糙度和零平面位移是2个重要的空气动力学参数,对于城市下垫面,粗糙元的形态非常复杂,空间分布上存在较大的非均匀性,如何确定城市下垫面地表粗糙度和零平面位移目前尚无最佳方案。概述了这2个参数适用于城市非均匀下垫面的参数化方法,包括风温观测方法和粗糙元形态学方法。探讨了各自在应用过程中存在的问题及进一步的研究工作,并且提出,通过数学模型的改进和卫星遥感技术的引入,粗糙元形态学方法会有更好的发展前景:  相似文献   

9.
利用海洋、戈壁、城郊和城市4种不同下垫面上的湍流观测资料,运用多尺度湍流概念和方法计算分析了风速谱和扩散参数等湍流特征量。结果表明:下垫面的粗糙度对大气边界层湍流特征影响很大,随着粗糙度的增大,速度谱的峰值频率向高频方向移动,扩散参数增大。  相似文献   

10.
新疆东部黑戈壁气候恶劣、人迹罕至,是具有黑色砾石下垫面的生态脆弱区。利用东疆哈密戈壁陆气相互作用站2018年全年观测资料,给出该戈壁地表动力学与热力学粗糙度、比辐射率和地表反照率等陆面过程特征参数,并将这些参数代入Noah模式对该戈壁热通量、地表温度及土壤温湿度进行模拟。结果表明:(1)东疆黑戈壁下垫面动力学粗糙度为1.13×10-3 m,热力学粗糙度为0.32×10-3 m,比辐射率为0.905。(2)地表反照率日变化呈早晚高,中午低的“U”型曲线。12月因地面积雪,反照率最高,年内极大值出现在12月8日,为0.79,年均反照率为0.29。地表反照率关于太阳高度角的参数化方案为:α=0.78-0.47×(1-e^((-h)/1.12)),地表反照率关于5 cm土壤湿度的参数化方案为α=0.28-0.136w_s。(3)将改进后的陆面过程参数带入Noah模式,大大提高了模式在戈壁区域的模拟能力。  相似文献   

11.
Aerodynamic roughness length (z0m is a key factor in surface flux estimations with remote sensing algorithms and/or land surface models. This paper calculates z0m over several land surfaces, with 3 years of experimental data from Xiaotangshan. The results show that z0m is direction-dependent, mainly due to the heterogeneity of the size and spatial distribution of the roughness elements inside the source area along different wind directions. Furthermore, a heuristic parameterization of the aerodynamic roughness length for heterogeneous surfaces is proposed. Individual z0m over each surface component (patch) is calculated firstly with the characteristic parameters of the roughness elements (vegetation height, leaf area index, etc.), then z0m over the whole experimental field is aggregated, using the footprint weighting method.  相似文献   

12.
气象高塔数据资料弥足珍贵, 对其进行质量控制将为后续科学研究和业务工作的开展提供便利; 此外, 利用塔基观测资料计算空气动力学参数有助于校正模式空气动力学参数理论值。对2017-2018年深圳356 m气象梯度观测塔共13层的每10 s风速、风向、相对湿度、温度探测资料进行数据质量控制, 基于莫宁-奥布霍夫相似理论和数据质量控制后的气象梯度观测塔近地层(10 m、20 m、40 m、50 m和80 m) 1分钟平均的风温资料, 利用最小二乘法拟合迭代计算了近中性条件下深圳气象梯度观测塔下垫面空气动力学粗糙度(z0)和零平面位移(d)。结果表明:深圳气象梯度观测塔的气象探测资料数据质量很高, 连续两年平均数据缺失率为1.28%, 数据错误率为0.01%。近中性边界层条件下, 深圳气象梯度观测塔下垫面空气动力学粗糙度均值为0.35 m, 零平面位移均值为5.33 m, 结果合理可信。研究表明空气动力学参数受下垫面非均匀性、植株柔软性、气流来向、风速等的共同影响。   相似文献   

13.
城市下垫面空气动力学参数的估算   总被引:29,自引:2,他引:29  
为了定量描述北京城市下垫面的空气动力学特征,为模式提供准确的下垫面参数.利用气象塔大气湍流观测资料,结合Martano(2000)由单层超声风速、温度资料估算非均匀下垫面空气动力学参数的方法,计算了中国科学院大气物理研究所气象塔附近的下垫面空气动力粗糙度z0和零平面位移d,即z0为1.75 m和d为40.12 m.该结果与前人研究成果的比较结果表明最近的8年内,该处的零平面位移和空气动力粗糙度明显增大,这与该塔周围城市建设状况吻合.  相似文献   

14.
The drag coefficient (C d) and heat transfer coefficient (C h) with the bulk transfer scheme are usually used to calculate the momentum and heat fluxes in meteorological models.The aerodynamic roughness length (z 0m) and thermal roughness length (z 0h) are two crucial parameters for bulk transfer equations.To improve the meteorological models,the seasonal and interannual variations of z 0m,z 0h,coefficient kB 1,C d,and C h were investigated based on eddy covariance data over different grazed semiarid grasslands of Inner Mongolia during the growing seasons (May to September) from 2005 to 2008.For an ungrazed Leymus chinensis grassland (ungrazed since 1979),z 0m and z 0h had significant seasonal and interannual variations.z 0m was affected by the amount and distribution of rainfall.kB 1 exhibited a relatively negative variation compared with z 0h,which indicates that the seasonal variation of z 0h cannot be described by kB 1.To parameterize z 0m and z 0h,the linear regressions between ln(z 0m),ln(z 0h),and the leaf area index (LAI) were performed with R 2 =0.71 and 0.83.The monthly average kB 1 was found to decrease linearly with LAI.The four-year averaged values of C d and C h were 4.5×10 3 and 3.9×10 3,respectively.The monthly average C d only varied by 8% while the variation of C h was 18%,which reflects the different impacts of dead vegetation on momentum and heat transfer at this natural grassland.Moreover,with the removal of vegetation cover,grazing intensities reduced z 0m,z 0h,C d,and C h.  相似文献   

15.
半干旱区榆中地表粗糙度年变化及影响机理   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
姚彤  张强  尹晗 《应用气象学报》2014,25(4):454-462
利用2006年6月—2010年12月兰州大学半干旱气候与环境观测站 (SACOL) 观测资料,分析了黄土高原自然植被下垫面榆中地表粗糙度时间变化特征,考虑到地形、植被物理特征以及降水和热力条件的影响,分析了东南风向和西北风向粗糙度年变化规律及其影响机理,并分别给出这两个风向归一化粗糙度与时间的拟合关系式。研究发现:对于非均一下垫面,由于地形起伏和下垫面植被差别造成的不同风向粗糙度差异显著。选取东南风向和西北风向,这两个风向的地表粗糙度无论是量级还是年变化特征都有很大差别,且由于地形和植被的差别,东南风向粗糙度年变化趋势与稳定度年变化趋势一致,粗糙度与稳定度存在一定相关关系,而西北风向粗糙度年变化趋势与降水量年变化趋势一致,粗糙度与降水量相关性较好。  相似文献   

16.
采用北京325 m铁塔2008—2012年的单层超声观测资料,基于莫宁-奥布霍夫相似理论(Monin-Obukhov similarity theory)和前人提出的最小误差分析方法,计算了铁塔周边下垫面的零平面位移高度和动力粗糙度长度。结果表明,由于铁塔位于北京市区,其周边下垫面呈现极其复杂的非均匀性,所以对应铁塔周边不同的扇区,零平面位移高度和动力粗糙度长度各有不同。平均而言,在2008—2012年间,铁塔周边下垫面的零平面位移高度为34.4 m,动力粗糙度长度为1.16 m。此外,综合前人的计算结果发现,铁塔周边的零平面位移高度和动力粗糙度长度在2001年之前呈显著增加的趋势,而在2001年以后并未增长,这一现象与铁塔周边的城市化进程相对应。  相似文献   

17.
利用甘肃省定西干旱气象与生态环境试验基地2003年夏季加强观测期间的资料,计算动量粗燥长度、热量粗糙长度和热量输送附加阻抗,结合卫星反演的差值植被指数Indv和表面温度Ts将其推广到中国西北区东部,可用于计算非均匀地表能量通量。  相似文献   

18.
Field And Wind-Tunnel Studies Of Aerodynamic Roughness Length   总被引:3,自引:0,他引:3  
The aerodynamic roughness length (z0) values of three Gobi desert surfaces were obtained by measurement of the boundary-layer wind profile in the field. To clarify the factors affecting the Gobi surface aerodynamic roughness length, a wind-tunnel experiment was conducted. The wind-tunnel simulation shows that z0 values increase with increasingsize and coverage of roughness elements. Especially, the shape and height of roughnesselements are more important than other factors in affecting roughness length. The roughness length increases with decreasing values of the geometric parameter (the ratio of element horizontal surface area to height, ) of roughness elements. But at a higher free stream velocity, the height is more important than the shape in affecting roughness length.  相似文献   

19.
An analyticalone-dimensional model of momentum transferby vegetation with variable foliage distribution,sheltering and drag coefficientis developed. The model relies on a simpleparameterization of the ratio of theabove-canopy friction velocity, u*, to thewind speed at the top of the canopy,u(h), to predict vegetation roughness length(z0) and displacement height(d) as functions of canopy height (h) and dragarea index. Model predictionsof d/h and z/h compare very favorably withobserved values.A model sensitivity analysis suggests that shelteringeffects for momentum transfertend to make canopies with non-uniform foliagedistribution resemble canopies withmore uniform foliage distribution and that anyinfluence wind speed has on d/hand z0/h is more likely to be related to theinfluence that wind speed may haveon u*/u(h) rather than the influence windspeed may have on the foliage dragcoefficient. Model results indicate that z0/hand d/h are sensitive to uncertaintiesin the numerical values of the model parameters,foliage density and distribution,sheltering effects and variations in drag coefficientwithin the canopy. In additionz0/h is also shown to be sensitive to thepresence or absence of the roughnesssublayer. Given the simplicity of the model it issuggested that it may be of usefor land surface parameterizations in large scalemodels.  相似文献   

20.
We test a surface renewal model that is widely used over snow and ice surfaces to calculate the scalar roughness length (z s ), one of the key parameters in the bulk aerodynamic method. For the first time, the model is tested against observations that cover a wide range of aerodynamic roughness lengths (z 0). During the experiments, performed in the ablation areas of the Greenland ice sheet and the Vatnajökull ice cap in Iceland, the surface varied from smooth snow to very rough hummocky ice. Over relatively smooth snow and ice with z 0 below a threshold value of approximately 10?3 m, the model performs well and in accord with earlier studies. However, with growing hummock size, z 0 increases well above the threshold and the bulk aerodynamic flux becomes significantly smaller than the eddy-correlation flux (e.g. for z 0 = 0.01 m, the bulk aerodynamic flux is about 50% smaller). Apparently, the model severely underpredicts z s over hummocky ice. We argue that the surface renewal model does not account for the deep inhomogeneous roughness sublayer (RSL) that is generated by the hummocks. As a consequence, the homogeneous substrate ice grain cover becomes more efficiently ‘ventilated’. Calculations with an alternative model that includes the RSL and was adapted for use over hummocky ice, qualitatively confirms our observations. We suggest that, whenever exceedance of the threshold occurs (z 0  >  10?3 m, i.e., an ice surface covered with at least 0.3-m high hummocks), the following relation should be used to calculate scalar roughness lengths, ln (z s /z 0)  =  1.5  ? 0.2 ln (Re *)  ? 0.11(ln (Re *))2.  相似文献   

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