涡动相关法的不足是导致地表能量不平衡的重要原因。本文对文献中提出的能显著提升涡动相关法计算精度,并能使地表能量实现平衡的大涡平均法与Durand法展开研究,在白天通过5组试验对比研究了两者的异同、综合效应与改进方法。结果发现:...涡动相关法的不足是导致地表能量不平衡的重要原因。本文对文献中提出的能显著提升涡动相关法计算精度,并能使地表能量实现平衡的大涡平均法与Durand法展开研究,在白天通过5组试验对比研究了两者的异同、综合效应与改进方法。结果发现:(1)白天地表能量闭合水平与序列长度有一定关系,序列长度过长,闭合水平变差;过短,闭合水平则不一致,两者之间存在一个转折点。在此转折点长度上,闭合水平可达最优。(2)原始的能量闭合率(Energy balance ratio,简称EBR)为0.80,能量残差(Residual,简称Res)为64.9 W m^(-2),占可用能量的23.8%,远未平衡。(3)考虑大涡平均法后,EBR提高了0.18,达到0.98,Res降低到可用能量的5.3%(14.5 W m^(-2)),达到平衡。(4)考虑Durand法后,EBR提高了0.15,达到0.95,Res降低到25.1 W m^(-2),占可用能量的9.2%,效果逊于大涡平均法。(5)既考虑大涡平均法、又考虑Durand法后,EBR提高到1.17,Res降低到-35.1 W m^(-2),严重过闭合。分析发现,严重过闭合的原因是Durand法的感热附加项在白天过度累加了气体膨胀做功项所致。(6)去除Durand法的感热附加项这一累加部分,只考虑其潜热附加项,并同时考虑大涡平均法,结果可使EBR达到1.0,Res降低到只占可用能量3.2%(8.7 W m^(-2))的理想闭合状况。分析发现,大涡平均法是实现地表能量闭合的主导因素。展开更多
三江源区作为中国重要的水源涵养区,其广泛分布的高山湿地扮演着维持区域水文与气候稳定的关键角色。针对土壤湿度异常对降水的反馈机制在不同环境条件下存在相互竞争的现象,本研究基于WRF(Weather Research and Forecasting Model)气...三江源区作为中国重要的水源涵养区,其广泛分布的高山湿地扮演着维持区域水文与气候稳定的关键角色。针对土壤湿度异常对降水的反馈机制在不同环境条件下存在相互竞争的现象,本研究基于WRF(Weather Research and Forecasting Model)气象模型开展控制试验和敏感性试验,结合CTP-HI_(low)(Convective Triggering Potential-Humidity Index)框架和CAPE(Convective Available Potential Energy)指数,评估土壤湿度异常条件下的降水响应态势,初步分析土壤湿度异常对区域天气尤其是降水过程的影响特征和反馈机制。值得注意的是,依据瞬态的简化蒸发实验及反演方法,WRF模拟分析中使用了来自研究区域内多个实地采样土壤的水力学测量结果。结果表明,湿地土壤的水力学性质显著影响地表热力性质和能量分配,采用简化蒸发方法获取的土壤水力学参数显著改善了模型对潜热通量、感热通量、地表温度、2 m气温以及2 m比湿等要素的模拟。土壤湿度异常对短期降水过程有显著影响,在土壤湿度异常背景下,CAPE值和CTP值显著升高,而HI_(low)值降低,伴随大气不稳定度增大及水汽含量升高,降水呈现明显的正反馈响应;而干异常背景下,CAPE值和CTP值略有下降,而HI_(low)值升高,伴随大气不稳定度降低以及水汽含量减少的特征,降水对土壤湿度并未表现出明确的反馈态势。湿地土壤的水力学特性通过调节地表能量分配和水汽通量,显著影响局地及区域尺度的降水过程,尤其在土壤湿度异常条件下,湿地土壤的水文调控作用对降水反馈机制具有重要影响,进一步凸显了其在维持区域水文与气候稳定性中的关键地位。展开更多
文摘涡动相关法的不足是导致地表能量不平衡的重要原因。本文对文献中提出的能显著提升涡动相关法计算精度,并能使地表能量实现平衡的大涡平均法与Durand法展开研究,在白天通过5组试验对比研究了两者的异同、综合效应与改进方法。结果发现:(1)白天地表能量闭合水平与序列长度有一定关系,序列长度过长,闭合水平变差;过短,闭合水平则不一致,两者之间存在一个转折点。在此转折点长度上,闭合水平可达最优。(2)原始的能量闭合率(Energy balance ratio,简称EBR)为0.80,能量残差(Residual,简称Res)为64.9 W m^(-2),占可用能量的23.8%,远未平衡。(3)考虑大涡平均法后,EBR提高了0.18,达到0.98,Res降低到可用能量的5.3%(14.5 W m^(-2)),达到平衡。(4)考虑Durand法后,EBR提高了0.15,达到0.95,Res降低到25.1 W m^(-2),占可用能量的9.2%,效果逊于大涡平均法。(5)既考虑大涡平均法、又考虑Durand法后,EBR提高到1.17,Res降低到-35.1 W m^(-2),严重过闭合。分析发现,严重过闭合的原因是Durand法的感热附加项在白天过度累加了气体膨胀做功项所致。(6)去除Durand法的感热附加项这一累加部分,只考虑其潜热附加项,并同时考虑大涡平均法,结果可使EBR达到1.0,Res降低到只占可用能量3.2%(8.7 W m^(-2))的理想闭合状况。分析发现,大涡平均法是实现地表能量闭合的主导因素。
文摘三江源区作为中国重要的水源涵养区,其广泛分布的高山湿地扮演着维持区域水文与气候稳定的关键角色。针对土壤湿度异常对降水的反馈机制在不同环境条件下存在相互竞争的现象,本研究基于WRF(Weather Research and Forecasting Model)气象模型开展控制试验和敏感性试验,结合CTP-HI_(low)(Convective Triggering Potential-Humidity Index)框架和CAPE(Convective Available Potential Energy)指数,评估土壤湿度异常条件下的降水响应态势,初步分析土壤湿度异常对区域天气尤其是降水过程的影响特征和反馈机制。值得注意的是,依据瞬态的简化蒸发实验及反演方法,WRF模拟分析中使用了来自研究区域内多个实地采样土壤的水力学测量结果。结果表明,湿地土壤的水力学性质显著影响地表热力性质和能量分配,采用简化蒸发方法获取的土壤水力学参数显著改善了模型对潜热通量、感热通量、地表温度、2 m气温以及2 m比湿等要素的模拟。土壤湿度异常对短期降水过程有显著影响,在土壤湿度异常背景下,CAPE值和CTP值显著升高,而HI_(low)值降低,伴随大气不稳定度增大及水汽含量升高,降水呈现明显的正反馈响应;而干异常背景下,CAPE值和CTP值略有下降,而HI_(low)值升高,伴随大气不稳定度降低以及水汽含量减少的特征,降水对土壤湿度并未表现出明确的反馈态势。湿地土壤的水力学特性通过调节地表能量分配和水汽通量,显著影响局地及区域尺度的降水过程,尤其在土壤湿度异常条件下,湿地土壤的水文调控作用对降水反馈机制具有重要影响,进一步凸显了其在维持区域水文与气候稳定性中的关键地位。
