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。     

黄土高原半干旱草地近地层湍流温湿特征及总体输送系数

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(简称SACOL站)2008年夏季晴天近地层湍流观测资料,分析了SACOL站近地层湍流温、湿统计特征,确定了大气动力学和热力学粗糙度长度,讨论了总体输送系数随大气稳定度的变化规律。结果表明,大气层结不稳定条件下,无量纲温度和比湿脉动方差与稳定度Z/L之间均满足-1/3次规律;大气层结稳定条件下,温湿脉动方差总体趋势是随大气稳定度增加而减小。水汽通量全天大于零,最大值为0.063 g·m-2·s-1,地表日平均蒸发量为1.9 mm。中性条件下,黄土高原半干旱草地动力学粗糙度长度为6.6×10-3m,热力学粗糙度为1.85×10-5m。大气层结不稳定条件下,CD平均值为4.4×10-3,CH平均值为3.9×10-3;中性条件下,CD和CH平均值分别为4.2×10-3和2.8×10-3;层结稳定条件下,CD平均值为3.1×10-3,CH平均值为2.1×10-3,表明总体输送系数随稳定度的增大而减小。     

陆面上总体输送系数的特征

利用气象铁塔的风、温梯度资料，对陆面上近地层湍流拖曳系数ＣＤ和总体输送系数ＣＨ（或ＣＥ）的大小和日变化规律进行研究。发现陆面上较粗糙的地表，ＣＤ和ＣＨ可以比海面上大一个量级左右。而且存在着明显的日变化。它们对地表面动力粗糙度变化的反应较敏感。本工作为气候及大气环流模式研究中陆面参数化过程提供了重要依据。     

青藏高原总体输送系数的特征

利用中日亚洲季风机制合作研究计划设在西藏的 4个自动气象站（AWS）获得的5a多（199年7月～1998年12月）时次密集、观测连续的近地层梯度资料,以最小二乘法确定出相应站点各季节的地表粗糙度,并应用廓线-通量法计算了4站逐日的总体输送系数,分析了其随时间的变化特征。结果表明:青藏高原动量输送系数的多年平均值为3.53×10-3～4.99×10-3,热量输送系数为4.67×10-3～6.73×10-3,并且两种输送系数都存在明显的日变化和季节变化,部分站点还存在较明显的年际变化。另外,还讨论了总体输送系数与近地层大气层结稳定度、地表粗糙度以及地面风速等因子的关系,初步建立了可用常规气象站地面观测资料计算青藏高原总体输送系数的拟合公式。     

高原降雨天气过程中总体输送系数的变化特征

以中日亚洲季风机制合作研究计划设在西藏的4个自动气象站（AWS）获得的近6年（1995年7月-1999年6月）观测连续、时次密集的近地层大气梯度观测资料为基础,选取了高原中、东部夏季雨季的一些典型降雨过程,应用廓线-通量法计算了这些站降雨过程中每隔20min一次的总体输送系数,分析了其随层结稳定度、地表粗糙度以及在降雨天气过程中的变化特征。结果表明：总体输送系数的变化与近地层大气层结稳定度、地表粗糙度具有确定的、密切的关系;总体输送系数对降雨天气过程有明显的响应,但在与降雨过程的雨量峰值、降雨时段的对应上,各站的规律性略有不同。     

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。     

那曲高寒草地总体输送系数及地面热源特征

利用中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站那曲/BJ观测点的野外观测数据,估算了青藏高原那曲地区典型高寒草地下垫面的热量和水汽总体输送系数以及地表大气相对湿度因子,在此基础上利用中国气象局那曲气象站1980-2016年的常规业务观测数据,采用总体输送法计算并分析了那曲高寒草地地表通量特征。研究结果表明:(1)那曲/BJ观测点地表大气相对湿度因子γ的数值在33%~62%,9月最大,2月最小,热量和水汽输送系数CH和Cλ的季节变化范围分别在1.6×10^-3~2.7×10^-3和1.0×10^-3~2.0×10^-3,两者存在较大的差异。(2)1980-2016年那曲高寒草地感热通量总体呈现减弱趋势,而潜热通量呈现增强趋势,导致地面热源变化趋势不明显;分阶段来看,感热通量的变化在2004年前后发生转折,转折点前后的趋势为先减弱后增加,潜热通量在1994-2005年下降趋势明显,这也导致地面热源在1995-2005年有一个明显的减少。(3)年内季节变化上潜热通量相较于感热通量更明显,地面热源的季节变化更依赖于潜热通量的季节变化。     

变分方法估算西北半干旱区地表热通量的适用性研究

利用2009年6-8月兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)的地表辐射观测资料,近地层大气温度、湿度和水平风速的三层梯度观测资料,以及热通量的涡动相关观测,比较了变分法估算的地表热通量与涡动相关观测值间差异,评估了不同相似函数对变分法估算地表热通量的影响.结果表明,变分法估算的地表热通量在时间变化趋势上与涡动相关观测值一致,但在中午前后时段还存在数值大小差异.不同相似函数对变分法估算热通量的影响不一样:当层结不稳定时,其对热通量估算的影响较大;当层结不稳定变弱时,影响会显著变小;当层结稳定时,影响非常小,与观测误差相比可以忽略.     

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。     

半干旱区不同下垫面近地层湍流通量特征分析

本文分析了2003～2005年半干旱区退化草地和农田下垫面近地层湍流通量日、季、年的变化特征, 探讨了不同年份的气候背景和下垫面土地覆被对地气交换过程的影响。结果表明: 半干旱区退化草地和农田近地层湍流通量具有明显的日变化、季变化周期; 地气间通量交换年际间的差异主要受当年的气候背景影响, 尤其是降水的影响; 同时还受到下垫面覆被的影响。潜热通量和感热通量的能量分配比率呈反位相变化, 且农田和退化草地的变化趋势相似, 在夏季潜热通量所占比例均超过感热通量; 两种下垫面的波恩比月均值变化趋势十分相似, 量级接近, 夏季低, 春、秋季高; 夏季退化草地和农田下垫面波恩比均小于或等于1。     

淮河地区水稻田下垫面整体输送系数的确定与讨论

利用1999年夏季淮河流域能量和水循环试验(HUBEX)补充加强观测期间寿县观测站探测资料,计算分析了水稻田下垫表面上的整体输送系数CD、CH和CE,并与能量平衡结果进行了对比研究.结果表明,尽管水稻田下垫面上的稳定度集中在一狭小区间内,但整体输送系数CD、CH和CE仍取决于稳定度参数z/L、观测高度z和地表粗糙长度z0.     

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。     

卫星遥感结合地面观测资料对中国西北干旱区地表热力输送系数的估算

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。     

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   

Characteristics of Momentum and Heat Transfer over Semiarid Grasslands with Different Grazing Intensities in Inner Mongolia, China

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.     

关于干旱和半干旱区陆面水分过程的研究

简要阐述了陆面水分过程的内涵,论述了干旱半干旱区陆面水分过程的独特性,提出了干旱半干旱区生态和土壤特性对陆面水分过程的敏感性。并且,总结了国内外陆面水分过程的研究现状,分析了干旱半干旱区陆面水分过程研究的不足之处,讨论了进一步开展干旱半干旱区陆面水分过程研究的思路。     

内蒙古奈曼流动沙丘下垫面湍流输送特征初步研究

分析了2000年7月21日～8月10日在内蒙古奈曼流动沙丘下垫面取得的近地面层湍流及辐射观测资料,讨论了无量纲湍流方差与稳定度参数z/L的关系,发现无量纲速度分量方差及无量纲温度、湿度脉动方差在不稳定层结下,均满足莫宁-奥布霍夫相似理论;同时还讨论近地面层能量的收支.发现流动沙丘下垫面感热通量与地表热通量最大值分别为170 W m-2及100 W m-2;潜热通量通常小于50 W m-2;流动沙丘净辐射最大值为400 W m-2左右.(Hs+Hl),与(Rn-G)的比值在晴天白天平均值为0.78左右,流动沙丘下垫面近地面层能量不平衡现象存在,其原因有待进一步研究.