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稻田和旱地湍流通量的观测试验与模拟

汪瑛  
【摘要】: 利用973暴雨项目2001年6月10日—7月20日在安徽境内旱地和稻田观测的近地层辐射平衡分量、涡动相关和廓线资料,计算分析了不同下垫面的辐射平衡、湍流通量和热量收支差异,并用实测的强迫变量和SiB2模式对稻田和旱地不同生长期的湍流通量进行模拟试验和对比。本文结果为进一步改进不同下垫面的陆面过程参数化提供了重要的认识和依据。主要结果如下: 观测期间,旱地和稻田的平均反射率差异不大,为0.16~0.17,主要差别是旱地的反射率随时间变化不大,而稻田反射率从分蘖期到抽穗期有明显的增大过程。旱地比稻田的净辐射大约10%,旱地的净辐射主要以感热通量和潜热通量为主,分别占16%和35%,其余为土壤热传导。稻田净辐射支出主要以潜热为主,占70%,其余为感热和土壤热传导。由此可见,稻田的潜热比旱地大一倍左右,旱地的感热和土壤热传导比稻田大。能量闭合误差(Rn-Qh-Qe-Gs)/Rn分析表明,整个观测期间,旱地和稻田都存在能量不闭合的问题,不闭合的原因很复杂,有待于进一步分析。旱地,白天能量闭合误差较小,而晚上较大,导致整体闭合误差较大;稻田,白天和晚上的闭合误差都很较大。观测期内稻田均从大气吸收CO_2,白天在光合作用下稻田吸收的CO_2明显大于夜间放出的CO_2,表明稻田是大气CO_2的汇,生长期内稻田净吸收的CO_2通量为1.963g/m~2h。 SiB2模式对稻田分蘖期的模拟效果最好,抽穗期次之,拔节期最差。其中净辐射的模拟最好,观测值与模拟值相关系数为0.98,平均低估4%;观测的潜热通量与模拟的潜热通量的相关系数达到0.97,高估13%。模式对土壤热通量和感热通量的模拟分别高估23%和40%。SiB2对旱地净辐射和感热通量的模拟分别低估7%和5%,而对潜热通量和土壤热通量的模拟分别高估27%和40%。表明SiB2对净辐射和潜热通量有较强的模拟能力,而对感热通量和土壤热通量的模拟需做进一步改进。


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