陇中黄土高原植被覆盖和裸露下垫面地表通量和总体输送系数研究

通过对陇中黄土高原地区地表观测资料的分析,研究了该地区地表能量收支各项的平均日变化、小麦不同生长阶段的热通量日变化、总体输送系数平均日变化及其与稳定度的关系。结果表明:该地区白天潜热通量在净辐射通量的分配中所占的份额最大,其次为感热通量,土壤热通量最小;随着小麦的生长,潜热通量在净辐射通量的分配中所占的份额增加,感热通量则呈下降趋势,波文比呈下降趋势;在10m高度处,在小麦地动量总体输送系数Cd的平均值为6.03×10-3,感热总体输送系数Ch的平均值为3.40×10-3;在裸地,动量总体输送系数Cd的平均值为5.18×10-3,感热总体输送系数Ch的平均值为4.08×10-3。在同一观测高度上,Cd小麦>Cd裸地,Ch小麦相似文献   

黑河试验区沙漠和戈壁的总体输送系数

本文利用黑河试验(HEIFE)1990年8月16日—9月15日的观测资料,对沙漠和戈壁的总体输送系数进行了研究。结果表明:沙漠和戈壁的中性总体输送系数分别为2.2×10~(-3)和1.6×10~(-3),对应的粗糙度分别为4.5×10~(-3)和1.7×10~(-3)m。中性总体输送系数随风速无明显变化。 文中还求得总体输送系数与总体理查逊数及粗糙度之间的拟合关系式。并利用黑河试验其它时段的观测资料对它的适用性做了初步检验。     

内蒙古半干旱区近地层总体输送系数特征

利用内蒙古锡林浩特2009年1月至2010年12月通量观测系统资料,用涡动相关法计算分析了湍流交换参数变化特征.结果表明,草原下垫面动量输送系数(Cd)和热量输送系数(Ch)存在相同的季节变化和不同的日变化特征,夏季最大,冬季最小,Cd的日变化为单峰型,而Ch多为双峰型;Cd随高度增加而减小,Ch仅在夏季随高度增加而减小;Cd和Ch在不稳定情况下均随风速增大而减小,而在稳定情况下,Ch随风速无明显变化,Cd先随风速增大而减小,当风速大于6 m/s时随风速增大而增大并趋于常值.逆温条件下,Cd和Ch随温差的减小而增大,反之,Cd随温差增大而增大,Ch与温差呈明显反比例变化特征.     

黑河地区地面阻是曳系数的估算及其影响的数值试验

本文利用黑河地区地气相互作用观测试验期间戈壁１２天，沙漠６天逐时塔站观测资料以及胡隐樵等的组合法所获得的感热、摩擦速度等，用倒算法估算了黑河地区地面通量的阻曳系数数值，最后根据所估算的阻曳系数值，进行了边界层过程对短期天气预报影响的数值试验，结果表明黑河地区的阻曳系数存在较明显的日变化；所获得黑河地区戈壁及沙漠下垫面的日平均阻曳系数估算值大体是合理的；边界层过程仅对个别敏感区或盛行局地影响的短期天     

黑河地区地面阻曳系数的估算及其影响的数值试验

本文利用黑河地区在气相互作用观测试验期间戈壁１２天、沙漠６天逐时塔站观测资料以及胡隐樵等的组合法所获得的感热、摩擦速度等，用倒算法估算了黑河地区地面通量的阻曳系数值，最后根据所估算的阻曳系数值，进行了边界层过程对短期天气预报影响的数值试验。结果表明，黑河地区的阻曳系数存在较明显的日变化；所获得的黑河地区戈壁及沙漠下垫面的日平均阻曳系数估算值大体是合理的；边界层过程仅对个别敏感区或盛行局地影响的短期天气过程有较明显的影响     

近海层大气湍流通量系数研究

根据１９９４年９月１８～３０日南沙群岛海域渚碧礁的近海面大气湍流观测实验资料,分别计算了该海域光滑海面和粗糙海面上的空气动力粗糙度（ｚ０ ）、中性曳力系数（ Ｃ Ｄ Ｎ）。利用 Ｂｕｔｓａｅｒｔ 的假定,推导了求取标量粗糙度（ｚ Ｔ、ｚ Ｑ）、整体输送系数（感热交换系数 Ｃ Ｈ Ｎ、水汽交换系数 Ｃ Ｅ Ｎ ）的一组公式。在此基础上,分别计算和分析了该海域光滑海面和粗糙海面上空气动力粗糙度（ｚ０ ）、标量粗糙度（ｚ Ｔ、ｚ Ｑ ）、中性曳力系数（ Ｃ Ｄ Ｎ）、整体输送系数（感热交换系数 Ｃ Ｈ Ｎ、水汽交换系数 Ｃ Ｅ Ｎ）及其关于水平风速分量的分布,并得到了一些有益的结论。     

陇中黄土高原半干旱区总体输送系数的特征

利用在陇中黄土高原半干旱区2003年10月—2005年7月获得的近地层梯度观测资料,采用空气动力学法,计算了动量和感热总体输送系数。结果表明,陇中黄土高原半干旱区动量和感热总体输送系数均存在明显的日变化特征,夏季中午左右分别达到5.6×10-3和6.7×10-3。受下垫面植被的影响,在一年中呈现出双峰型特征,第一峰值出现在春小麦拔节—黄熟期,次高值出现在10月初。动量和感热总体输送系数平均值分别为2.9×10-3和3.1×10-3。当大气处于不稳定状态时,总体输送系数随着风速的增大而减小;相反当大气处于稳定状态时,随着风速的增大而增大。陇中黄土高原半干旱区的总体输送系数高于戈壁、平原草地和海洋下垫面的值,但低于青藏高原草地和城市下垫面的值。     

敦煌戈壁不同近地层大气稳定度下的感热交换系数

首先利用空气动力学法,计算分析了敦煌戈壁2000年9月—2001年9月的感热交换系数Ch的特征,计算得到Ch的年平均值为0.00203±0.00045。敦煌戈壁的Ch在近中性和中性条件下(-0.01<ζ<0.01,ζ为Monin-Obukhov大气稳定度参数)为常数,Chn≈0.0020;在稳定条件下(ζ≥0.01),Ch比较小,随地表风速的增大而增大,趋于Chn,它们之间存在的关系是:Ch=0.0012 0.0003ln(V);在不稳定条件下(ζ≤-0.01),Ch比较大,随地表风速的增大而减小,也趋于Chn,它们之间存在的关系是:Ch=0.0026-0.0002ln(V)。本文还利用地表温度、一层气温和一层风速近似计算了总体Richardson数Rb,判定大气的层结稳定度,再根据该稳定度来选择感热交换系数。     

用变分方法估算淮河流域总体输送系数

利用2001年6～7月间在安徽肥西的边界层观测资料,利用变分方法计算地面动量通量和感热通量,进而分别估算该处动量总体输送系数和感热总体输送系数。用变分方法计算的地面粗糙度为0.03m。在中性条件下,10m高处平均动量总体输送系数和感热总体输送系数分别为4.83×10-3和3.81×10-3,比值是1.27。总体输送系数具有明显的日变化特征,中午时段最大,夜晚最小;总体输送系数与大气稳定度存在明显关联,文中给出它们之间的拟合关系式;随着高度的增加总体输送系数减少,但减少幅度逐渐变小。     

西太平洋热带海域西风爆发过程湍流通量输送的某些特征

本文根据中、美、日、澳、法等近20个国家在热带海洋全球大气海气耦合响应试验强化期（1992年11月～1993年2月）定点、连续观测获得大气和海洋资料，使用考虑风速和大气层结影响的整体输送动力学公式，计算动量、感热和潜热等的湍流通量。结果表明，西风爆发过程与其他天气过程相比，无论是大气向海洋输送的动量通量，还是海洋向大气输送的感热通量和潜热通量，其值都是最大的。文中还讨论了整体输送公式中的曳力系数、感热交换系数和潜热交换系数更准确的计算方法。     

利用变分法计算西北典型干旱区地表通量的研究

利用2000年5～6月在敦煌进行的陆面过程野外观测试验加强期的观测资料,采用变分法计算了西北干旱区荒漠戈壁的地表感热通量和潜热通量,并与Bowen比能量平衡方法(简称BREB法)的结果进行了对比.结果表明:变分法由于同时应用了地表能量平衡方程和相似性廓线方程,充分利用了边界层观测资料的信息,避免了BREB法中出现在Bowen比接近于-1时产生的计算不稳定和虚假的峰值,使计算的通量结果更趋合理和稳定.同时也计算了动量和感热的总体输送系数,与已有结果比较表明也具有合理性.     

1984年夏季张掖地区的热状况特征

本文用热平衡方法估算了1984年夏季张掖地区的平均感热、潜热输送以及对热量和水份的滞凝系数，对该地的平均热状况特征进行了研究，在张掖地区，感热通量及热量滞凝系数随高度增加，而潜热通量及水份滞凝系数则减小；热力参数与辐射参数一样，也存在着3—5天的中期振荡周期，热力参数及辐射参数相应振荡的位相差都很小，而谱相关则大多在50%以上。可以用辐射参数的平均值来估计近地面层感热和潜热输送的平均状况。张掖地区的热状况平均特征基本上与1979年QXPMEX结果一致。     

中国西北干旱区戈壁下垫面夏季的热力输送

以敦煌戈壁站2004年6月和2008年8月的常规观测和超声观测为例,分析了西北干旱区戈壁下垫面夏季热力输送的一般过程及特征。首先评价了湍流通量的观测质量以及仪器观测的地表能量通量闭合问题,结果表明敦煌戈壁站的观测在白天总体较好。夏季地表能量通量的平均日变化显示,潜热通量整天都很小,可以忽略,白天到达地表的短波辐射以及地表向上的长波辐射非常强,地表净辐射主要转化为感热输送（敦煌戈壁站在中午时平均分别达380W·m-2以上和250W·m-2以上）;夜间土壤释放热量以平衡地表的辐射冷却,感热通量略低于0。白天时地表大气经常触发自由对流活动,影响动量通量的观测质量,并有效输送地表热力至上层大气中,有助于形成超厚大气边界层。分析了戈壁下垫面的动量粗糙度特征和热力粗糙度特征（敦煌戈壁站动量粗糙度约为0．6mm）,热力粗糙度基本小于动量粗糙度一个量级,这符合目前对干旱区戈壁下垫面热力输送特征的初步认识。     

Spatio-temporal Variability of Surface-layer Turbulent Fluxes Over the Bay of Bengal and Arabian sea During the ICARB Field Experiment

We report the spatio-temporal variability of surface-layer turbulent fluxes of heat, moisture and momentum over the Bay of Bengal (BoB) and the Arabian Sea (AS) during the Integrated Campaign for Aerosols, gases Radiation Budget (ICARB) field experiment. The meteorological component of ICARB conducted during March – May 2006 onboard the oceanic research vessel Sagar Kanya forms the database for the present study. The bulk transfer coefficients and the surface-layer fluxes are estimated using a modified bulk aerodynamic method, and then the spatio-temporal variability of these air-sea interface fluxes is discussed in detail. It is observed that the sensible and latent heat fluxes over the AS are marginally higher than those over the BoB, which we attribute to differences in the prevailing meteorological conditions over the two oceanic regions. The values of the wind stress, sensible and latent heat fluxes are compared with those obtained for the Indian Ocean Experiment (INDOEX) period. The variation of drag coefficient (C _D ), exchange coefficients of sensible heat and moisture (C _H = C _E ) and neutral drag coefficient (C _DN ) with wind speed is also discussed.

---

     

敦煌绿洲-戈壁过渡带地表辐射与能量特征分析

利用"西北干旱区陆-气相互作用野外观测试验"2002年在敦煌加强期的资料, 分析了敦煌绿洲-戈壁过渡带的地表辐射和能量特征.研究表明 白天, 绿洲-戈壁过渡带的地表温度和近地层大气温度很高, 和戈壁的地表温度接近;在多数晴天夜晚, 绿洲-戈壁过渡带的地表温度和近地层大气温度要低于戈壁的值.总辐射, 反射辐射和地表长波辐射的值都很接近荒漠戈壁的值, 日积分通量分别为24.48, 6.1, 41.42 MJ*m+-2*d.绿洲-戈壁过渡带的感热、潜热和地表热通量的日积分值分别为6.58, 1.60和0.38 MJ*m+-2*d.同时, 在绿洲-戈壁过渡带有较强的水平湍流输送.     

Some evaluations of drag and bulk transfer coefficients over water bodies of different sizes

Three recent experiments allow evaluation of the bulk transfer coefficients for momentum, water vapour and sensible heat over water bodies of different sizes. As part of a study of evaporation rates from a swamp, measurements of latent and sensible heat fluxes were made over Lake Wyangan in southern N.S.W., Australia. This lake is of several kilometers diameter. In a later experiment, Reynolds stress and sensible heat transfer were measured from a natural-gas platform standing in Bass Strait, south of mainland Australia. The most recent experiment involved the direct measurement of each of these turbulent fluxes from a fixed tower erected in Lake Michigan, U.S.A.Perhaps the most important of the results is the finding that drag coefficients measured over Bass Strait are not significantly different from those over Lake Michigan, despite the obvious differences in depth, fetch, and hence surface wave structure. At both locations, drag coefficients are found to increase slightly with increasing wind speed, while at low wind speeds they are not significantly different from those corresponding to aerodynamic smoothness.Near-neutral bulk transfer coefficients for sensible heat and for water vapour are found to be similar. An average value of about 1.4 × 10^–3 is obtained.It is emphasized that stability effects should be considered in any discussion of drag coefficients or bulk transfer coefficients. Large errors can result if near-neutrality is incorrectly assumed.     

黑河下游绿洲近地层湍流输送特征研究

分析2003年9月5-27日在黑河下游额济纳绿洲取得的近地面层湍流观测资料,讨论无量纲湍流方差与稳定度参数Z/L的关系.无量纲风速分量σu/u*、σv/u*和σw/u*在不稳定层结与稳定度Z/L满足1/3次方时,符合Monin-Obkuhov相似理论.在近中性时,σu/u*、σw/u*值比平坦下垫面的略小些,σv/u*值比平坦下垫面的略大.无量纲温度脉动方差和湿度脉动方差在对流状态下与Z/L满足-1/3次方,在稳定和不稳定层结下,随|Z/L|减小而增大.地面热量以感热输送为主,感热通量峰值约为250 W/m2,潜热通量的峰值为170 W/m2;夜间潜热通量较小,感热通量则出现负值.动量通量日间平均在0.2-0.3 N/m2,峰值为0.31 N/m2.黑河下游绿洲柽柳林动力学粗糙度比HEIFE戈壁及其他绿洲下垫面的大,中性时z0m=0.47551 m.中性状态下动量整体输送系数CD=22.2×10-3,不稳定层结时平均值CD=10.3×10-3,稳定层结时平均值CD=7.2 × 10-3.热量整体输送系数CH,中性状态下CH=3.2 × 10-3,不稳定层结时平均值为CH=3.3×10-3,稳定层结时平均值为CH=2.7×10-3.     

Assessment of the performance of the drag and bulk transfer method in estimating sensible and latent heat fluxes in a tropical station

The performance of the general bulk formulation in estimating sensible heat flux at Nigerian Micrometeorological Experimental site was assessed. Reliable sensible heat flux was estimated with the use of accurate diurnal values of transfer coefficient of sensible heat. The performances of one α, two β and a modified α formulations in the estimation of latent heat flux were also assessed at the station. The Lee and Pielke (β), modified Kondo (α), Jacquemin and Noilhan (α) and Noilhan and Planton (β) parameterizations gave good estimation of latent heat flux. The coefficient of determination (R ²) of the models between measured and estimated values were greater than 0.7. Low diurnal mean absolute error and root mean squared error values were found between measured and estimated fluxes. All the parameterizations gave reliable latent heat flux when diurnal values of transfer coefficients of moisture were used.     

THE CHARACTERISTICS OF TURBULENT TRANSPORT IN THE SURFACE LAYER OVER EASTERN TIBET DURING SUMMER 1986

The turbulent fluxes for sensible and latent heat and momentum are computed and analyses are carried outabout the factors in terms of the fluxes,with the profile methods,based on the data from the Tibetan(Xi-zang)Plateau Meteorological Experiment in 1986(TIPMEX-86).It is shown that the fluxes of various kindshave evident diurnal variation,and each decade mean diurnal variation is quite different from others.Thesensible heat flux is about 2/3 less in July than in June.The results indicate that the averaged drag coefficient,C_d,and the averaged bulk transfer coefficient of sensible heat,C_h,are 0.0052 and 0.0075 respectively,for theperiod 13 to 28 in June for Nagqu.But for Lhasa,the mean C_d is 0.0056,and the mean C_h is 0.0085,for the period of June 11 to July 20.It is found that C_d and C_h are not only the function of wind velocity,but also influenced by stability conditions and wind and temperature gradients.     

关于用台站资料估算西北干旱区夏季感热通量的热力参数化比较

气象台站观测的气象要素可能受城市化等因子的影响而与野外试验站的观测存在一定的差异,这影响野外试验获取的热力参数直接应用于西北干旱区台站感热通量的估算。本文选取了一些常用的热力参数化方案(包括Z10、B82、Z98、Y08和Z12等方案),通过敦煌站夏季估算的感热通量与野外观测的比较以及对整个西北干旱区夏季感热通量的估算,评价了这些热力参数化对动量粗糙度的敏感性和在西北干旱区的适用性。结果显示,热力输送系数取定值的方案计算西北干旱区的感热通量可能存在较大不确定;台站的动量粗糙度可能受城市化等因子的影响,但在感热通量计算时建议取台站下垫面的动量粗糙度;Y08方案估算的感热通量相对比较合理,可以用来研究西北干旱区的夏季地表感热输送特征。