关于棉田感热通量和潜热通量的几种计算方法

根据棉田的实测资料,选用四种常用的计算感染热通量的潜热通量的方法进行分析,发现空气动力学方法Ｉ和伯温比－能量平衡法的计算结果较一致,梯度扩散法略小,而布德科方法计算的潜热通量偏高、感热通量过低,因此得出结论：在计算棉花等作物的冠层通量时,选用空气动力学方法Ｉ最合适,其次是梯度扩散法。     

利用区域尺度气象模式模拟黑河地区地表能量通量的研究

应用中尺度区域模式RAMS (the regional atmospheric model system), 在40余组不同参数的条件下模拟中国干旱半干旱黑河地区的地表能量通量和土壤温度特征, 并以此探索模式在干旱半干旱地区的适用性。为了证明模拟结果的准确性和模式的稳定性, 模拟连续运行30天, 其中包含晴好和阴雨的天气过程。模拟结果表明: 即使使用较为可靠的NECP再分析气压层资料和实地探测资料, 进行初始场和参数的输入, RAMS的默认设置也很难较为合理地反演出地表能量通量, 只有合理地调整好其土壤特征参数, RAMS才能得到与实测资料符合得较好的结果。土壤特征参数对模拟结果影响较大, 影响因子的重要性依次为: 土壤含水量、 土壤层总厚度、 土壤温度。     

一次沙尘暴过程锋生函数和地表热通量的数值诊断

沙尘暴是我国西北地区春季常发生的一种灾害性天气现象。本文利用国家气象中心改进的PSU／NCAR的非静力中尺度模式MM5，对1995年5月16日我国西北地区发生的一次沙尘暴天气个例进行了锋生函数和地表热通量的诊断分析。结果表明，沙尘暴过程是冷锋在移至我国西北地区时产生的一种强烈锋生过程；地表感热通量明显大于地表潜热通量；有无地面热通量对比试验表明，热力因子在沙尘暴产生过程中具有重要作用。     

基于敦煌戈壁站观测对几套再分析产品夏季地表感热通量的评估

西北干旱区是欧亚大陆夏季感热输送的高值区,此区域感热输送对东亚季风气候系统的变异有重要影响。然而,再分析资料的感热通量在此区域存在很大的不确定性,影响该地区感热变化对东亚区域气候影响的认识。本文基于敦煌戈壁站2001~2014年夏季的观测数据,评估了NCEP/NCAR、NCEP/DOE、ERA-Interim和JRA-55这4套再分析产品的感热通量。敦煌戈壁站的感热通量是根据敦煌戈壁站常规观测数据和Y08方案计算得到,代表敦煌戈壁站的实际感热。结果显示,戈壁站夏季感热多年平均约为85.7 W m-2,但受局地降水的影响存在较大的波动;再分析资料的感热通量之间存在很大的不确定性,与观测相比,ERA-Interim的感热通量在大小和变化上好于其他再分析资料,在没有局地性降水的影响时比较接近观测。进一步分析了再分析感热与观测差异的原因。研究表明,再分析资料中的地表风速和地气温差与粗糙度设置和热力参数化方案相关联。各再分析资料均不同程度地低估了敦煌戈壁站的地气温差(观测值约6.5°C),这主要是由于再分析系统中对戈壁下垫面的粗糙度设置偏高以及热力参数化方案不太适用于戈壁下垫面造成的。相对而言,ERA-Interim的参数化方案在戈壁下垫面优于其他再分析产品的参数化方案,使得ERA-Interim的地气温差相对其他再分析资料更接近实际观测,感热通量较为合理。     

黄土高原影响LAS观测感热通量的物理因素分析

利用2010年1月和6月黄土高原定西和庆阳两站大孔径闪烁仪(LAS)的观测数据,结合涡动相关系统(EC)、辐射观测、梯度塔等观测系统的同步观测资料,分析了不同下垫面LAS和EC观测感热通量的时空差异及其与下垫面净辐射、风向、风速和稳定度等物理量的关系。结果表明,LAS和EC观测感热通量值之间的差异(HLAS-HEC)大小与下垫面的不均匀性有关,相对复杂的下垫面HLAS-HEC较大。净辐射Rn是感热通量的主要驱动因子,HLAS-HEC在生长季大于非生长季,并与Rn成正相关。风向对LAS和EC观测感热通量值有显著影响。对流边界层低频涡旋的存在导致EC通量统计值偏低,HLAS/HEC随着风速的增大而减小,随着稳定度z/L的增大而增大。     

GAME/Tibet实验中感热通量计算方法的讨论

回顾了前人对感热通量的分析研究，详细分析了计算感热通量公式的推导过程。结合GAME／Tibet那曲近地面通量观测站1998年6月6日到9月13日的观测资料验证了近地面层逆梯度热输送现象的存在；并比较了两种不同计算感热通量的方法。同时，对简化生物圈模式(SiB2)计算感热通量方案进行了分析。主要结论有：(1)由于用涡旋相关法测量得到的总体感热通量本身已经包含了非局地热(冷)泡运动的影响，所以在非均匀下垫面上，传统的闭合方案必然会“遭遇”能量不平衡。这里，非均匀下垫面可能是导致能量不平衡的关键所在。(2)在今后的有关热通量研究中，有必要仔细研究非局地热(冷)泡运动对热通量的贡献，而为了更好地理解这种贡献，应用陆面过程模式研窑能量平衡是必需的。     

乾安地区盐碱地显热通量的测量

文中给出了用大孔径闪烁仪在 2 0 0 0年生长季观测到的盐碱地区显热通量的主要结果 ,并初步计算了当地的水热平衡状况。结果表明 :乾安盐碱地区显热通量占净辐射量的百分比在干旱、非生长季达到 6 5 % ,在多雨、植被生长季仅为 11% ;显热通量因降水而明显降低 ,幅度与降水强度有关 ,反映了当地的气候和土壤特征。文中还把LAS的测量结果与传统的梯度法作了比较 ,结果基本一致。     

河西走廊地-气之间感热交换的年变化与年际变化

本文利用1971～1980年河西走廊12站地面月半均气候资料,计算并分析了河西走廊地-气之间感热交换的时空变化特征。结果表明:河西走廊各站地面感热通量的年变化与地面净辐射能收支的年变化完全一致,此特点与高原不同;在该区内地面感热通量的年变化有明显的地域差异;功率谱分析发现,该区月平均地面感热通量有显著的准3年周期波动。     

青藏高原及其邻近地区旬感热通量基本气候特征

利用１９７９～１９９５年美国ＮＣＥＰ再分析资料中逐旬感热通量,对高原及其邻近地区旬感热通量季节变化、年际变化特征及冬、夏季感热通量旬异常的年际变化和季节变化进行了分析。结果表明：青藏高原感热通量有明显的季节变化,可分为科季型（１０月下旬～３月上旬）和夏季型（３月中旬～１０月中旬）,感热通量季节变化的明显区在高原北侧的荒原沙漠和南部珠峰一带,高原感热异常多发生在３～１５旬和２６～３６旬。冬季感热通量     

SPATIO-TEMPORAL VARIATION OF SENSIBLE HEAT FLUX OVER SOUTHERN CHINA

The spatio-temporal variation of surface sensible heat flux (SHF) in southern China (SC) is studied based on the data evaluated from conventional observational meteorological data. There exist prominent increasing trends in all seasonal surface sensible heat fluxes in the western SC and decreasing trends in the central-eastern part of southern China. The variations of surface sensible heat flux in all seasons are dominant on interannual time-scales. The land-air temperature difference and the near-surface wind speed are two key factors for the interannual variations of SHF, but the former is more important. The first two major anomalous patterns of SHF are presented as the region-wide in-phase anomalies and the east-west dipole anomalies, respectively, based on the EOF analysis results.     

TEST OF A SENSIBLE HEAT FLUX – RADIOMETRIC SURFACE TEMPERATURE RELATIONSHIP FOR HAPEX-SAHEL

The estimation of the sensible heatflux from thermal infrared temperature requires anestimate of the excess resistance to be added to theaerodynamic resistance to the transfer of heat fromthe surface. This excess resistance can be expressedin terms of kB-1. An earlier studysuggested that the sensible heat flux over semi-aridregions could be derived from satellite thermalinfrared temperature using a value of kB-1= 7. Values of kB-1 were derived frommeasurements of sensible heat flux, radiometricsurface temperature, air temperature and wind speedtaken over millet, savannah and open forest sitesduring HAPEX-Sahel. These were comparable to valuesderived over similar sites during a previous study. Sensible and latent heat fluxes were estimated usingno excess resistance, kB-1 = 7 andkB-1 set to the values derived from theHAPEX-Sahel data set. There was an improvement on theestimated fluxes when an excess resistance wasincorporated. However, there was no apparentdifference between the errors in the estimated fluxeswith kB-1 set to either the derived orfixed values. This provides additional support forthe use of kB-1 = 7 in the derivation ofsurface fluxes from satellite data for sparsecanopies.     

通量-方差法估算沿海近地面层的湍流通量分析

利用通量-方差法,通过确定速度和温度归一化标准差与稳定度之间的变化关系,估算出东南沿海地区的湍流动量通量和感热通量。我们发现在中性条件下 并不像Tillman等认为是常数,而是随稳定度参数按指数形式变化。与涡动协方差相关测量系统测量结果进行比较发现,通量-方差方法估算结果与测量值两者符合得较好,相关性高,动量通量的相关系数为0.87,而感热通量的为0.95。利用该方法估算沿海近地面层的湍流通量具有一定的代表性。     

CHARACTERISTICS OF HEAT FLUX OVER THE TROPICAL WESTERN PACIFIC DURING THE IOP OF TOGA-COARE

Based on the surface meteorological and radiosonde data during the IOP of TOGA-COARE (Tropical Ocean Global Atmospheric-Coupled Ocean Atmospheric Response Experiment) at the observation site (2°15′S, 158°E)of "R/V Shiyan 3", characteristics of the heat flux, especially that pertaining two WWBs (westerly wind bursts)over the tropical western Pacific for the IOP, are exhaustively analyzed. Meanwhile, the relationships among large-scale circulation and mid-and-high latitude circulation are discussed. The results show that the latent and sensible heat fluxes from sea surface to air over the tropical western Pacific are very strong in both the WWBs,and that their causes of formation have important relations with cross-equatorial flow from the winter hemisphere,and the heat exchange over sea surface varies with different weather condition.     

估算地表热通量和近地层土壤含水量的变分方法

提出一种反演地表感热通量、潜热通量和近地层土壤含水量的变分方法,该方法把不同高度上的风速、位温以及湿度梯度的观测资料与Monin-Obukhov相似理论计算值的偏差、土壤水分蒸发参数化方案估算的蒸发潜热与由相似理论导出值的偏差在地表能量平衡的约束下融合到一个目标泛函数中,采用最优化算法寻求问题的解.利用2001年6月中国暴雨试验与研究项目在安徽肥西观测资料进行了数值验证,结果表明该方法估算的通量值与Bowen比法具有很好的相关性且又能克服当Bowen比等于-1时计算通量出现的不稳定;同时能克服用廓线法求解热通量与地表能量平衡条件有较大出入的缺点.对观测误差的敏感性试验也表明变分方法是3类方法中最稳定的.反演的近地层土壤含水量对降水具有很好的响应并与观测的0-15 cm深度上平均土壤湿度的变化趋势具有很好的一致性,其绝对偏差小于0.03 m3/m3.