收藏本站
《中国气象科学研究院》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

中国黄土高原地区陆面过程时空变化特征的观测与模拟研究

黄菁  
【摘要】:黄土高原的陆面过程对我国生态环境格局的形成以及东亚地区气候和大气环流的影响有十分重要的作用,在全球具有一定的独特性。以往的工作者对该地区的陆面过程做过一些初步的分析,但对于这一地区陆面过特征的认识还十分有限。为此,一方面,本文利用“黄土高原陆面过程观测试验(LOPEX)”区内的定西陆面过程综合试验观测站(DOLSP)的平行对比观测资料(观测时间2009年)分析了LOPEX试验的仪器精度和观测误差;然后,进一步利用LOPEX试验区内的榆中半干旱气候与环境观测站(SACOL)的历史观测资料(观测时间段2007年1月~2010年12月),分析了陆面水分过程的特征以及气候条件对其的影响。观测试验为陆面过程的研究提供了可靠的资料,但往往其在时长和时间连续性上不能满足需求,所以陆面模式在陆面过程的研究中发挥了无法替代的作用。另一方面,本文对CLM、Mosaic、Noah和CABLE在半干旱区SACOL站进行了模拟检验与对比;然后,选择CLM模拟分析了黄土高原地区陆面过程的长期变化和空间分布的特征。主要的结论如下: (1)观测试验的仪器精度和误差分析在大多数情况下,A301P型风杯风速计和HMP45D型温湿传感器对风温湿的观测偏差分别不超过±0.10m/s、±0.16oC和±1.00%;107型和109型温度传感器对土壤温度的观测偏差分别不超过±0.1oC和±0.03oC;HFP01型热通量板对土壤热通量的观测偏差不超过±11W/m2;涡动协方差系统(CAST3+Li7500)观测计算得到的感热、潜热和动量通量的偏差分别不超过±8W/m2、±8W/m2、±0.02kg/(ms2)。试验对于大气风速、温度、相对湿度、土壤湿度和温度、地表辐射以及地表通量这些要素的观测,相同型号仪器之间的数据都很一致;并且,不同型号仪器进行对比观测风速、土壤温度、净辐射、向下长短波辐射和土壤热通量,得到的结果也较一致;基本能够满足陆面过程观测的要求。 (2)陆面水分特征气候偏干年陆面蒸散量与降水的年变化趋势非常一致,蒸散量对降水的变化最敏感,两者呈现强正相关;而气候偏湿年只在干季陆面蒸散量与降水的年变化趋势比较一致,两者呈现弱正相关。陆面蒸散与气温都呈正相关,且相关性都较大,即气温高时,蒸散大,气温低时,蒸散小。但降水和气温对蒸散的综合影响远远大于降水或气温对蒸散的的单独影响。2007年陆面水分不平衡问题十分突出,全年不平衡度高达24.8%左右,而2008~2010年水分不平衡问题相对不明显,可能原因是降水未迅速蒸发而下渗转化为了土壤湿度。至于土壤湿度,在降水比较少的干季,上层土壤湿度持续比较低;夏季开始降水增多,土壤湿度也迅速增加,并且整个雨季土壤湿度都较高,一直到秋末土壤湿度开始逐渐减小;而深层土壤湿度的年变化趋势相对比较平坦;夏半年的土壤湿度更多地受降水影响,而与温度的关系不大;而冬半年土壤湿度的变化相对夏半年复杂,降水和温度的共同作用对土壤湿度的影响比单独降水或温度的影响更大。 (3)模拟资料检验分析两类模式都可以较好地模拟出该地区陆气间能量通量的年变化和季节变化。但模式间还是有差异的,一方面由于模式本身对物理过程处理的差异以及土壤分层的不同,不同模式在该地区的模拟性能有较大的差异;另一方面,驱动模式的强迫资料不同也造成了模式模拟的差异。对比CLM、Mosaic和Noah三个模式对该地区陆面过程的模拟性能可知:除了对反射短波辐射的模拟,CLM次于Noah;对于地表温度、出射长波辐射、净辐射以及感热和潜热通量的模拟,CLM表现最好。CABLE与上述三个模式的驱动资料不同,对比两类模式的模拟结果可知:对于地表温度、出射长波辐射、反射短波辐射、净辐射和潜热通量的模拟,CABLE的模拟值比前三个模式模拟值更接近观测值;考虑到CABLE和CLM对以上几个物理量的处理方法相似,初步推测造成两者差异的很大一部分原因是驱动资料不同。而CABLE对冬季感热的模拟的有问题,可能是其对冬季土壤冻结过程的描述不够准确造成的。 (4)陆面过程特征的模拟分析在地表通量的年际变化方面,该地区感热通量的气候平均值几乎是潜热通量的2倍,感热通量在地表热量平衡中起主导作用;春季和夏季感热通量的年际变化比较相似,从20世纪80年代开始,感热通量一直较小;90年代末开始,感热通量有增强的趋势;秋季感热通量没有明显的规律;冬季感热通量在80年初期比较大,80年代中期开始持续减弱。在地表通量的空间变化方面,潜热通量呈现从东南到西北随纬度增加而减少,而感热通量呈现从西南到东北随纬度增加而增大;另外,潜热通量在105.5°E以东随经度的增加而有增加的趋势,感热通量在108.5°E以东随经度的增加而有减小的趋势。在地表通量与降水的关系方面,两者的空间分布相关比年际变化相关更一致。
【学位授予单位】:中国气象科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P461

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王澄海;黄波;潘保田;;祁连山地区能量平衡特征的模拟分析研究[J];冰川冻土;2010年01期
2 陈燕,蒋维楣,徐敏,王晓云;城市规划中绿化布局对区域气象环境影响的数值试验研究[J];地球物理学报;2005年02期
3 刘辉志,洪钟祥;青藏高原改则地区近地层湍流特征[J];大气科学;2000年03期
4 张强,黄荣辉,王胜,卫国安,曹晓彦,侯旭宏,吕世华,胡泽勇,马耀明,韦志刚,聂彦将,高洪春,高红梅,阎宇平;西北干旱区陆—气相互作用试验(NWC-ALIEX)及其研究进展[J];地球科学进展;2005年04期
5 张强;王胜;;关于黄土高原陆面过程及其观测试验研究[J];地球科学进展;2008年02期
6 张强;胡向军;王胜;刘宏谊;张杰;王润元;;黄土高原陆面过程试验研究(LOPEX)有关科学问题[J];地球科学进展;2009年04期
7 李远;孙睿;刘绍民;徐自为;白洁;;大孔径闪烁仪观测数据在陆面模式验证中的应用初探[J];地球科学进展;2010年11期
8 张强;张之贤;问晓梅;王胜;;陆面蒸散量观测方法比较分析及其影响因素研究[J];地球科学进展;2011年05期
9 牛国跃,洪钟祥,孙菽芬;陆面过程研究的现状与发展趋势[J];地球科学进展;1997年01期
10 吕达仁,陈佐忠,陈家宜,王庚辰,季劲钧,陈洪滨,刘钟龄,张仁华,乔劲松,陈有君;内蒙古半干旱草原土壤植被大气相互作用(IMGRASS)综合研究[J];地学前缘;2002年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 柴雯;高寒草甸覆盖变化下土壤水分动态变化研究[D];兰州大学;2008年
2 孙昭萱;干旱、半干旱区陆面过程气候特征及其对比分析[D];兰州大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 于伟娟;邱洋;姜万涛;刘全华;;汤阴县45年降水气候时间变化特征分析[J];安徽农业科学;2010年25期
2 任朝霞;杨达源;王丽霞;;近50年西北干旱区的气温差异分析[J];安徽农业科学;2011年11期
3 普布次仁;赵林;除多;;珠峰自然保护区的气象要素变化特征分析[J];安徽农业科学;2012年01期
4 李瑞锋;李兴飞;周丽洁;朱续斌;张雪艳;王巍巍;;玉米开花期间的边界层特征分析[J];安徽农业科学;2012年03期
5 ;Properties of Solar Radiation over Chinese Arid and Semi-Arid Areas[J];Atmospheric and Oceanic Science Letters;2009年03期
6 ;A Case Study of the Impacts of Dust Aerosols on Surface Atmospheric Variables and Energy Budgets in a Semi-Arid Region of China[J];Atmospheric and Oceanic Science Letters;2010年03期
7 ;Simulation of the Bare Soil Surface Energy Balance at the Tongyu Reference Site in Semiarid Area of North China[J];Atmospheric and Oceanic Science Letters;2010年06期
8 曹梅盛;高亚洲积雪变化趋势预测[J];冰川冻土;1996年S1期
9 赖祖铭;气候变化对青藏高原大江河径流的影响[J];冰川冻土;1996年S1期
10 蓝永超,康尔泗;河西内陆干旱区主要河流出山径流特征及变化趋势分析[J];冰川冻土;2000年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 薛彦广;高志球;李煜斌;沙文钰;;北京蟒山森林区稀疏短草地表湍流通量观测和估算[A];“2010年北京气象学会中青年优秀论文评选”学术研讨会论文集[C];2011年
2 史敏华;;生态修复在晋西黄土丘陵区植被恢复中的作用[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
3 陈海平;黄顺祥;;日本遗弃化学武器挖掘回收工程风险评估理论体系概述[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集(中卷)[C];2006年
4 杨理;侯向阳;;以草定畜的理论研究[A];中国草业可持续发展战略——中国草业可持续发展战略论坛论文集[C];2004年
5 杨理;侯向阳;;以草定畜的理论研究[A];中国草业可持续发展战略论坛论文集[C];2004年
6 高学杰;罗勇;林万涛;赵宗慈;Filippo Giorgi;;土地利用变化对我国区域气候影响的数值试验[A];“土地变化科学与生态建设”学术研讨会论文集[C];2004年
7 朱延林;贠超;;成熟杨树人工林土壤微生态环境分析[A];第二届中国林业学术大会——S4 人工林培育理论与技术论文集[C];2009年
8 吕世华;;西北干旱区绿洲-沙漠环流形成机理的数值模拟[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“气候系统与气候变化”分会论文集[C];2003年
9 马耀明;李茂善;马伟强;王介民;高峰;文军;苏中波;Massimo Menenti;;利用TM和AVHRR资料估算非均匀地表区域能量通量[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“地球气候和环境系统的探测与研究”分会论文集[C];2003年
10 孟宪红;吕世华;张宇;张堂堂;;使用LANDSAT-5 TM数据反演金塔地表温度[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘金婷;多陆面模式、多驱动场对新疆地区陆面过程模拟研究及结果集成[D];中国海洋大学;2010年
2 王润元;中国西北主要农作物对气候变化的响应[D];兰州大学;2010年
3 解静;黄土高原半干旱区草地生态系统碳交换的观测研究[D];兰州大学;2010年
4 文仕知;桤木人工林生态系统结构及功能过程[D];中南林业科技大学;2010年
5 仕玉治;气候变化及人类活动对流域水资源的影响及实例研究[D];大连理工大学;2011年
6 张芳;大气CO_2、CH_4和CO浓度资料再分析及源汇研究[D];中国气象科学研究院;2011年
7 葛东媛;重庆四面山森林植物群落水土保持功能研究[D];北京林业大学;2011年
8 韩磊;黄土半干旱区主要造林树种蒸腾耗水及冠层蒸腾模拟研究[D];北京林业大学;2011年
9 王胜;黄土高原不同气候区陆面特征及地表凝结水研究[D];兰州大学;2011年
10 王婵;下垫面非均一性影响边界层垂直速度场的数值模拟研究[D];兰州大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡孔飞;湘北桤木人工林土壤水分动态及影响因素研究[D];中南林业科技大学;2009年
2 马海英;环青海湖区沙漠化土地景观格局变化分析[D];青海师范大学;2010年
3 吉中会;城市化对长江下游沿江城市气候影响的对比研究[D];安徽师范大学;2010年
4 曾剑;中国北方地区陆面过程特征和参数化及其与气候关系[D];中国气象科学研究院;2011年
5 陈姗姗;上海城市蒸散量的遥感分析[D];华东师范大学;2011年
6 崔哲伟;不同时间尺度下刺槐林地土壤水分变化规律[D];北京林业大学;2011年
7 张东;黄土半干旱区水土保持林生态效应研究[D];北京林业大学;2011年
8 殷正雄;水资源及其变化的区域环境影响机制[D];华中师范大学;2011年
9 凌肖露;沙尘气溶胶对中国半干旱区近地层气象要素影响的特征分析[D];兰州大学;2011年
10 胡清静;甘肃省1959-2006年气候及主要河流径流特征分析[D];兰州大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曾群柱,谢应钦;青藏高原陆面可能蒸发量和干湿状况的研究[J];冰川冻土;1986年02期
2 王绍令,罗祥瑞,郭鹏飞;青藏高原东部冻土分布特征[J];冰川冻土;1991年02期
3 王绍令,赵秀锋,郭东信,黄以职;青藏高原冻土对气候变化的响应[J];冰川冻土;1996年S1期
4 赵文智,程国栋;生态水文学——揭示生态格局和生态过程水文学机制的科学[J];冰川冻土;2001年04期
5 李述训,南卓铜,赵林;冻融作用对系统与环境间能量交换的影响[J];冰川冻土;2002年02期
6 施雅风,沈永平,胡汝骥;西北气候由暖干向暖湿转型的信号、影响和前景初步探讨[J];冰川冻土;2002年03期
7 王根绪,沈永平,钱鞠,王军德;高寒草地植被覆盖变化对土壤水分循环影响研究[J];冰川冻土;2003年06期
8 杨建平,丁永建,沈永平,刘时银,陈仁升;近40a来江河源区生态环境变化的气候特征分析[J];冰川冻土;2004年01期
9 张立杰,江灏,李磊;土壤中热量传输计算的研究进展与展望[J];冰川冻土;2004年05期
10 张强,王胜;绿洲与荒漠背景夏季近地层大气特征的对比分析[J];冰川冻土;2005年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王一博;江河源区冷生土壤环境对高寒生态系统变化的响应与环境效应研究[D];兰州大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 谌志刚;近地层大气湍流参数求解方法的比较及其应用[D];中国气象科学研究院;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苏凤阁,郝振纯;一种陆面过程模式对径流的模拟研究[J];气候与环境研究;2002年04期
2 胡隐樵;陆面过程野外观测试验的进展[J];地球科学进展;1992年03期
3 林朝晖,杨小松,郭裕福;HUBEX试验期间淮河流域陆面过程特征的初步分析[J];自然科学进展;2001年06期
4 林朝晖,杨小松,郭裕福;陆面过程模式对土壤含水量初值的敏感性研究[J];气候与环境研究;2001年02期
5 姚洁;陈海山;朱伟军;;北半球陆面过程对全球变暖响应特征的初步分析[J];大气科学学报;2010年02期
6 齐丹;赵平;屠其璞;王开存;;区域气候模式中径流计算方案的数值试验[J];南京气象学院学报;2006年06期
7 汤剑平,赵鸣,苏炳凯,赵得明;MM5BATS对东亚夏季气候及其变化的模拟试验[J];高原气象;2005年01期
8 杨传国;林朝晖;郝振纯;余钟波;刘少峰;;大气水文模式耦合研究综述[J];地球科学进展;2007年08期
9 胡隐樵,左洪超;黑河实验(HEIFE)研究获重大成果[J];中国科学院院刊;1996年06期
10 刘树华,文平辉,张云雁,洪钟祥,胡非,刘辉志;陆面过程和大气边界层相互作用敏感性实验[J];气象学报;2001年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡小明;刘树华;;山丘地形的陆面过程及边界层特征模拟[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“农业气象与生态环境”分会论文集[C];2003年
2 曾剑;张强;王胜;;中国北方不同气候区不同天气陆面过程区域特征差异[A];第27届中国气象学会年会干旱半干旱区地气相互作用分会场论文集[C];2010年
3 席朝笠;杨学成;;陆面非均匀研究进展[A];第二届长三角气象科技论坛论文集[C];2005年
4 汤剑平;赵鸣;苏炳凯;赵得明;;区域气候模拟中不同陆面过程方案的比较试验[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“气候系统与气候变化”分会论文集[C];2003年
5 周祖刚;谈哲敏;;陆面过程对梅雨锋暴雨数值模拟影响的研究[A];全国中尺度气象学术研讨会摘要文集[C];2008年
6 周丽;徐祥德;陈联寿;卞林根;;两极海冰与高原陆面过程“耦合”特征[A];大气科学发展战略——中国气象学会第25次全国会员代表大会暨学术年会论文集[C];2002年
7 陈海山;俞淼;R.E.Dickinson;戴永久;;东亚区域陆面过程多模式集合模拟系统及初步结果分析[A];第七次全国动力气象学术会议论文摘要[C];2009年
8 齐丹;赵平;;二维水文径流模式对区域气候模拟的影响[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
9 孟春雷;张朝林;郑祚芳;程丛兰;;道面气象条件的数值预报模型及性能检验研究[A];第七次全国动力气象学术会议论文摘要[C];2009年
10 张佳华;;全球及区域模式中陆面过程的植被分类方案研究[A];大气科学发展战略——中国气象学会第25次全国会员代表大会暨学术年会论文集[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李明心;黄土高原变暖速度快于其他地区[N];西部时报;2007年
2 采访人 本报记者 倪永强;影响天气气候的重要角色[N];中国气象报;2011年
3 记者 冯颖;陆面模式研究获突破[N];中国气象报;2000年
4 记者 苏玉君;西太平洋地球物理会议在京举行[N];中国气象报;2006年
5 张强 杨兴国;解读干旱气候观测系统[N];中国气象报;2003年
6 记者 倪永强 通讯员 杨启国;专家研讨干旱气候变化[N];中国气象报;2009年
7 甘肃省气象局局长 宋连春;发挥比较优势 实现跨越发展[N];中国气象报;2003年
8 李国昌;定位未来发展方向[N];中国气象报;2003年
9 记者侯铁中;西北干旱区陆气如何相互作用[N];科技日报;2002年
10 陈磊;淮河流域能量与水分循环研究结硕果[N];中国气象报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨启东;干旱半干旱区两种典型下垫面的陆面过程模拟研究[D];兰州大学;2012年
2 刘金婷;多陆面模式、多驱动场对新疆地区陆面过程模拟研究及结果集成[D];中国海洋大学;2010年
3 薛根元;基于GIS & RS的长江流域区域地表水循环研究[D];南京信息工程大学;2007年
4 孟春雷;陆面过程模式中土壤蒸发与水热耦合传输的进一步研究[D];北京师范大学;2006年
5 崔洋;青藏高原陆面过程与亚洲夏季风系统联系的研究[D];兰州大学;2010年
6 陆其峰;陆面下边界对区域气候模拟的影响(LAI为例)及区域气候模式(CWRF+CLM)陆面遥感参数预处理研究[D];南京信息工程大学;2006年
7 涂钢;半干旱区不同下垫面地气相互作用研究[D];中国科学院研究生院(大气物理研究所);2007年
8 周文艳;陆面过程模式中植被冠层四流辐射传输参数化方案的理论及应用研究[D];南京信息工程大学;2007年
9 苏凤阁;大尺度水文模型及其与陆面模式的耦合研究[D];河海大学;2001年
10 陈晋北;非平衡态线性热力学在大气湍流中的应用[D];兰州大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄菁;中国黄土高原地区陆面过程时空变化特征的观测与模拟研究[D];中国气象科学研究院;2012年
2 曾剑;中国北方地区陆面过程特征和参数化及其与气候关系[D];中国气象科学研究院;2011年
3 杨兴国;半干旱雨养农业区陆面过程观测试验研究[D];南京气象学院;2003年
4 蒋晓武;气候变暖背景下北半球陆面过程响应特征预估分析[D];南京信息工程大学;2011年
5 朱司光;MCAR_CLM系列陆面模式对全球和区域陆面过程模拟的对比研究[D];南京信息工程大学;2012年
6 赵玲;植被对气候响应的初步数值试验[D];南京气象学院;2003年
7 赵海英;AREM中尺度暴雨模式及其陆面、边界层方案的数值模拟研究[D];南京信息工程大学;2006年
8 陈晓丽;不同复杂程度陆面过程对中国夏季降水数值预报的影响[D];中国气象科学研究院;2009年
9 司东;陆面过程模式中径流计算方案的改进及其模拟试验研究[D];南京信息工程大学;2007年
10 李鹏;NOAH陆面模式在GRAPES中的应用[D];中国气象科学研究院;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026