中國黃土高原半干旱地區(qū)地表能量收支分析

1、 蘭州大學碩士學位論文中國黃土高原半干旱地區(qū)地表能量收支分析姓名：李春為申請學位級別：碩士專業(yè)：大氣科學 大氣物理學與大氣環(huán)境指導教師：傅培健20080601 摘 渦 旋相 關法 輻 射 地 表 能 量 平衡 本 聲 明的 法律 責 任由 本 人承 擔。 關 于學 位 論文 使 用 授權的 聲 明 黑 河 地區(qū) 地一氣 相 互 作 用 野 外 觀 測實驗 研究 虸 內(nèi) 蒙古 半干旱和半干旱地區(qū) 的 湍流觀 測。 但 這 兩 個實驗 是 在 綠 洲、草 原 以及 戈 壁上進 行 的 ，對 黃土 高原 這 種 典 型 的 半干旱地區(qū) ，則 一直 沒 有 較 為 系 統(tǒng) 和連 續(xù) 的 觀 測。 數(shù)

2、值模式 的 發(fā) 展需要 不 同 類 型 下墊面 的 豐 富 校驗 資料， 年 ，蘭 州 大 學 大 氣 科 學 學 院 在 榆 中 建 立 了 半干旱氣 候和環(huán) 境 觀 測站 瓵 目 前全 世 界范 圍 內(nèi) ，國 際 能 量 和水分循環(huán) 觀 測計劃 第 一章 地表 通 量研 究 的 進 展等 過程 的 相 互 作 用對 全 球 氣候 、 環(huán)境變 化影 響 的 重 要性 赪 國際 地圈 一生 物國外 主 要地氣能量物質(zhì)交換 實 驗 表 我國地氣能量物質(zhì)交換 實 驗 我國的 黃 土 高原 地區(qū) 屬于 典 型 的 半 干 旱 區(qū) ，對 這 一高原 地區(qū) 的 地氣能量和 物質(zhì)交換過 程 進 行 長期

3、的 監(jiān) 測 ，將會加深我們 對 人 類 與 生 態(tài)環(huán)境之 間相 互 作 用的 理 解。 正 是 出于這 一考慮 ， 年，蘭 州 大 學 大 氣科 學 學 院在甘 肅榆 中 建立 了半 干 旱 氣候 和 環(huán)境觀 測站 ，該站 獲 取 的 觀 測 資 料 可以 用來 驗 證 和 改進 目 前氣候 和 天氣預報模 式中 半 干 旱 地區(qū) 陸面過 程 、 輻 射 過 程 的 參 數(shù) 化方 案，對 于 研 究 區(qū) 域 能量和 水 分循環(huán)、 預測 我國西 北 干 旱 化等 自 然 災 害 有 重 要作 用。 同 時 ，觀 測 資 料 也可用于 研 究 土 地利 用、 水 資 源 利 用、 工 業(yè) 及城 市

4、污 染對 區(qū) 域 能量和 水 分循環(huán)的 影 響 ，為 西 北 干 旱 化趨 勢 進 行 預測 ，為 干 旱 化評 估 和對 策研 究 提供第 一手 的 科 學 觀 測 依據(jù) ，也為 人 類 活動 與 干 旱 區(qū) 生 態(tài)效 應 的 關 聯(lián) 提供評 估【 。 很 早， 天 然植 被 覆 蓋 少 ， 大多 數(shù) 都 被 人 工植 被 所 代 替 ， 目前 天 然植 被 僅 存 于 土石 山地和石 質(zhì) 山地， 分 布 比較 零 散 。而 且黃 土土質(zhì) 疏松 多 孔 ， 易 遭 流水 的 侵 蝕【 。下墊 面情 況 十分 復雜 ， 由塬、川 、溝 、山、梁 、峁 、坪 等 地貌 組 成 ， 加 之 受高

5、聳 而 廣 大的 青 藏高 原 影響 ， 使 該 下墊 面的 物 質(zhì) 和 能 量 傳 輸過 程不 同于 其 它 地區(qū)， 這深刻 地影響 著 我國 西 北 干 旱氣 候 的 形 成 和 季風 環(huán) 流的 活 動 ， 同時 也 會 在 一定 程度 上 作 用 于 全球 氣 候 和 大氣 環(huán) 流的 變 夢行 喙胤 ú獾玫母 腥 韌 俊 比韌 浚 芯 扛 肧 的 能 量 平 衡 特征 ，包 括 各分 量 的 日 變化特征 ， 季節(jié)變化特征 。計 算能 量 閉 合率和 波文 比。 參 考 文 獻胡 隱 樵 ，高 由禧 黑 河 實驗 6 愿珊 登 矯 婀 痰 囊恍 氯 鮮禰 氣象學 報， ， 海

6、痗 甧 王 介 民 陸面 過 程實驗 和地 氣相互作用 一從 絀 和 高 ， ： 觀測 場 和儀 器 介 紹 ， 一謝 礦軍一一萌 一一一一一一一一一一一 第 二章圖 圖 近地 面 層氣 象觀 測 塔及 觀 測 場 周圍 地 貌 以 及 測 量大氣壓 力 ， 芬 蘭 徒鄧 甃 ，和長 波 向 下 輻 射 ， 長 波 向 下 輻 射 衫 ， 分 別 埋 設 美 叵巒寥 范表 面 通 量觀 測 采用 的 儀器 是三 維 超聲儀 ， ， 參 考 文 獻 攪鞒 虲 變 化 特 征 圖 攪鞒 虲 變 化 特 征；童毫， 攪鞒 虲 變 化 特 征圖 年 輪 月 溫度 、 降 水量 年 變 化 攪鞒 虲 變

7、 化 特 征暑線 中 我們 可 以看出 ， 在夜間 ， 冉 細 擼 抑鸞 齟 螅 餃粘 齪 腫笥 孀 乓 雇 淼 睦 戳伲 珻 濃 度 又 開 始 恢 復 。 這 與郭 建俠 【 ， 現(xiàn) 的 不明 顯。旨 攪鞒 虲 變 化 特 征 攪鞒 虲 變 化 特 征參 考 文 獻 蠐牖肪 逞 芯 浚 琁 第 四章 袴 曲 餉 圖 正 午 時 刻向 下 短波 輻 射 年 變 化 圖圖 薹 短 波 輻 射 的 突 然 增 大 ， 可 以 明 顯 看出 這 一點 。 此 次 的 雪 情 比 盞 拇 螅 鄧 看锏 綰 盞 牡乇矸 章 蝕锏攪 薕 ，地面 幾 乎 反射 了全 部 的 太陽 短 波 輻 射 ， 在

8、月 日 之前 ， 地表 反照率一直 大 于 。 其中 ，為 大 氣 熱 輻 射 系 數(shù) ， k溝俜 搖 嚷 常數(shù) ， 一 唬 篗 痬 土壤 特 征 類型 區(qū)域 不同 的現(xiàn) 象 ， 而 這也 必 然深刻 影響 到 地 表 能量 的分 配 和輸 送 。 氣 象， ， 第 五章地 表能 量 平衡是陸 氣相互 作 用 的一條基本 原 則 ， 太 陽 活 動、地 核能 量 釋 放 、生 態(tài) 環(huán)境和 人 類 活 動等自 然 或 人 為 因 素 對 氣候變 化 的影 響 主 要 通過 對 地 表熱量 和 輻 射 平衡的改 變 來 實 現(xiàn)， 從 微 氣象學 的角 度揭 示 地 氣間 水 熱交 換 規(guī)律， 可

9、以 加深對 大氣運動機 理的認 識 ， 對 于 發(fā) 展 數(shù)值預報 模 式具 有 極 為 重 要 的意 義 ， 有 助 于 進一步提高災 害 性 天氣和 氣候預測水 平【 ¨。為 ： 猼 鳯 潛熱 通 量 的計 算公 式 為 ： 潛熱 通量 逐 漸 減小 ，在 夜間 甚至 出現(xiàn) 負 值 魷幟岫頭 湃 攘。 潛熱 通量 具 有明 顯的 季節(jié)變化特征 ，在 冬 季，潛 熱 通 量 在 ： 左右才 由 負 轉(zhuǎn) 正 ，： 又 由 正 轉(zhuǎn) 負 ，峰值 僅 有 ，約為 其它 季節(jié)的 一 半 。萎 土 壤熱 通量 是 用 于 加熱 或 冷卻表層土 壤的能 量 ， 其 表達 式 為 ： 圖 瘛“圳 “

10、一 況 。 凈 輻 射作 為 土 壤 一 大 氣 系 統(tǒng) 的 外部 驅(qū)動能 量 ， 主要 以 潛 熱 通 量 、感 熱 通 量 的 形 式 加熱 大 氣 邊 界層 底 部 ， 也 將 部 分能 量 以 土 壤 熱 通 量 的 形 式 傳 入土 壤 ， 使 土 壤 的 溫度 發(fā)生 變化 。 地 表能 量 平衡各項中， 在白天 凈 輻 射數(shù) 值 最大 ； 其 次是感 熱 通 量 ， 感 熱 通 量 比潛 熱通 量 要 大 很多 ； 夏 春 秋三 季 潛 熱 通 量 大 于 地 表熱 通 量 ， 而在冬 季 ， 潛 熱 通 量 和 地 表熱 通量 相 差 不 大 。可 以 用 來 檢 驗能 量 平衡的 閉合性， ；。盧：坐 ： ： ： ： ： ： 旱 氣候 區(qū) ， 但 在夏 季 ， 西 北 黃土高 原 的 干 旱 情況比 后 者 嚴 重得 多。 通 榆當?shù)?時間通 榆當?shù)?時間 ： ： ： 參 考 文 獻琓 主要 結(jié) 論土 壤溫 度 日 變 化 表 現(xiàn) 為準 正 弦 曲 線 ，峰 值發(fā) 生 時 間隨 土 壤深度