邊界條件和下墊面強(qiáng)迫

邊界條件和下墊面強(qiáng)迫第1頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1974年：氣候系統(tǒng)概念陸地表面約占地球表面三分之一，是全球氣候系統(tǒng)重要而最為復(fù)雜的組成部分.陸面自然生態(tài)系統(tǒng)+人類(lèi)活動(dòng)相關(guān)的LULCC第一節(jié)地表強(qiáng)迫引起非定常變化第2頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四氣候系統(tǒng)示意圖氣候系統(tǒng)包括:

大氣圈水圈冰雪圈巖石圈生物圈第3頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四陸面構(gòu)成及其復(fù)雜陸氣相互作用的復(fù)雜性全球陸面構(gòu)成的分布第4頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四植被（1）幾何特性(如高度、粗糙度)（2）結(jié)構(gòu)特性(如冠層的葉面積指數(shù)及冠層內(nèi)葉片空間和朝向的分布、根的分布)（3）物理特性(如熱力學(xué)和水力學(xué)特性)、（4）化學(xué)特性（4）光學(xué)特性（如反照率、透射率和吸收率）（5）生理生化特性(如光合作用與大氣的輻射、溫度、濕度及co2濃度等的關(guān)系)等。第5頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四土壤

包括質(zhì)地、結(jié)構(gòu)特性(如孔隙度、顆粒大小)、物理特性(如熱力學(xué)特性、水力學(xué)特性)和光學(xué)特性(如反照率)。第6頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四●水文過(guò)程：植被和土壤質(zhì)地的性質(zhì)和它們的分布外，還要給定地形及地貌特征(如高程、坡度和坡向、流域分布、河網(wǎng)水系)。這些特性的定性和定量確定既隨不同下墊面的類(lèi)型和性質(zhì)而變，也隨時(shí)間和空間而受，同時(shí)，還受空間非均勻性和變異度的影響；從現(xiàn)有的知識(shí)水平以及已掌握的資料和信息來(lái)看，它們中很多還帶有很大的不確定性，這給陸氣相互作用研究帶來(lái)很大的困難。第7頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第8頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四陸－氣相互作用示意圖（1）熱力過(guò)程

（2）動(dòng)量交換過(guò)程（3）水文過(guò)程 （4）物質(zhì)交換過(guò)程 （5）陸面過(guò)程和陸面狀態(tài)的描述。第9頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一地表輻射收支平衡太陽(yáng)短波輻射地氣長(zhǎng)波輻射地表輻射及能量平衡示意圖第10頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四EinEoutIE(internalenergy)基本的能量平衡公式:EinDt=DIE+EoutDt地表能量平衡第11頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四某單一地表能量平衡過(guò)程:Rsi+RLi

=Rsh

+RLh

+H+lE+CpDT+miscellaneous其中Rsi=入射太陽(yáng)短波輻射；RLi=向下的大氣長(zhǎng)波輻射Rsh=反射的短波輻射；RLh=向上的地表長(zhǎng)波輻射H=感熱通量；l=汽化潛熱E=蒸發(fā)率；Cp=地表熱容DT=溫度變化量

miscellaneous

=土壤冰凍過(guò)程，生物化學(xué)過(guò)程以及降水對(duì)熱量的存儲(chǔ)過(guò)程等消耗的熱量,等等.RsRs

RL

RL

HlET第12頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四DiurnalSurfaceRadiationBudgetArya(2001)第13頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四長(zhǎng)波的測(cè)量

RLPyrgeometerKippandZonenCG4RLdependsoneffectiveatmospherictemperatureEffectiveBlackbodyTemperatureTeff=(RL/s)1/4KippandZonenCG4EppleyPIR第14頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四大氣Rs

diffuseRs

directSun地面esT4RsaorRs凈輻射

(RN)=RsN+RLNRL

(1-e)RLRL第15頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四OtherNetRadiometersKippandZonenNRLitePyradiometerREBSPyradiometerSource:CampbellScientific第16頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四地表溫度Ts的測(cè)量ExtrapolatetemperatureprofilemeasurementsnearthesurfaceLargeerrors,unlessverywindyInfraredthermometer(remotelysensed)PyrgeometerThenmustknowemissivityforsurfaceFinewirethermocouple(insitu)CampbellScientificFW3is0.003"indiameter,FW1is0.001",FW05is0.0005"Smallsensorsdonotabsorbasmuchsolarradiation第17頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四地表能量收支平衡輻射收支方程能量平衡方程

凈輻射地表反射太陽(yáng)輻射入射太陽(yáng)輻射地表向上長(zhǎng)波輻射地表吸收大氣逆輻射凈輻射感熱潛熱土壤熱通量地表儲(chǔ)熱第18頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四下墊面能量平衡示意圖第19頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四南京城市地表能量平衡示意2006年夏季第20頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四MeasuringQG第21頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四HGRNHHLMidNightHGRNHHLMidDay白天和夜間的能量平衡condensationevaporationThinboundary第22頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四城市地表能量平衡

H+HL+HG+HS=Qf+RN

Qf：人為熱通量交通，工業(yè)，居民生活等釋放

第23頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四不同年份人為熱日變化第24頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期四邊界層研究的主要方法對(duì)地表能量平衡的影響