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基于互补理论的黑河流域不同下垫面蒸散发估算研究

巴净慧  
【摘要】:蒸散发是陆地表面水量平衡和能量平衡的纽带。蒸散发的计算对流域水资源评价和研究陆面对大气的反馈作用至关重要。由于陆面和大气之间的相互作用,近地层大气的温度、湿度、湍流强度等受下垫面蒸发的影响,而潜在蒸散发量又受近地层的大气状况的影响。蒸散发互补理论考虑了实际蒸散发与潜在蒸散发之间相互作用关系,可通过常规气象资料进行陆面实际蒸散发量的计算,为计算陆面实际蒸散发提供了一种有效的方法。因此,研究互补理论蒸散发计算模型具有重要科学和实际意义。本文根据地面数据的获取情况与互补模型研究的需要,选择水资源问题突出的黑河流域作为研究区,基于由涡动相关仪、气象站等仪器在黑河上游阿柔草地站、中游大满超级站、神沙窝沙漠站和巴吉滩戈壁站的获取的观测资料,分析了实际蒸散发和潜在蒸散发的时间变化及影响因素,发现由于地理位置、地面湿润程度、辐射能量等因素的差异,不同下垫面的潜在蒸散发与实际蒸散发的关系表现为不同的特征,但潜在蒸散与实际蒸散的互补关系能够得到验证。本文应用典型的AA模型和近期学者提出的应用较广泛的的两种互补模型:幂函数模型和多项式模型,采用无量纲化分析方法将不同的互补模型转为可比形式,对三个模型进行了理论分析与比较。分别在日尺度和月尺度上对不同下垫面下三种模型的计算精度进行了比较,并探讨了三种模型的适用性,研究发现阿柔草地站对模型的适应性最好,并且幂函数模型对干旱地区的模拟效果优于AA模型和多项式模型。另研究还发现湿润环境蒸散发公式中参数?表示蒸散发受平流和湍流影响,不应为定值,并对比分析了三种?的修正方法,考虑区域特性和互补模型原理综合逐月优化了?的取值,并应用到互补蒸散发模型中,结果表明,?经优化后,4个站点蒸发互补模型对实际蒸散发的估计精度均有所提高,其中大满站模型估算误差有明显的下降,对模型而言,AA模型和多项式模型对实际蒸散发计算的误差均有所降低。?逐月优化后提高了模型的估算精度。本文的研究结果对黑河流域水资源管理具有参考意义。


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