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Arid
黄土高原半干旱区陆面参数化方案对比分析及数值模拟试验
王晓霞
出版年2015
学位类型硕士
导师左洪超
学位授予单位兰州大学
中文摘要陆气相互作用不仅受气象条件的影响,而且下垫面的植被类型、植被覆盖度和土壤理化特征都会影响陆气间的交换过程。在陆面过程模式中,不同下垫面的地表反照率α、动力学粗糙度ZOm、附加阻尼kB-1和土壤热传导率λs等陆面特征参数均会影响地表和土壤中物质和能量通量交换。陆面过程模拟中,陆面特征参数的准确性对模式的性能是至关重要的。为了提高陆面过程模式在黄土高原半干旱区典型下垫面的模拟性能,本文利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University, SACOL)2007-2009年6-9月的观测数据,借助陆面过程模式Noah LSM,主要从以下三个方面进行了研究。首先基于扰动比率系数法,分析了α、λs、z0m和kB-1四个陆面特征参数扰动对Noah LSM模拟性能的影响；然后就实测资料对四个参数的特征及不同的参数化方案进行了分析和对比；最后对α、λs和kB-1三个陆面特征参数不同参数化方案进行组合,并就各组合在SACOL站的适用性进行了分析检验,最终给出了黄土高原半干旱区典型下垫面最优参数化组合方案。主要结论如下：(1) Noah LSM对陆面特征参数扰动的敏感性响应分析表明,a、λs、Z0m和kB-1四个陆面特征参数的扰动对陆面过程模式有重要影响。α扰动对能量通量、地表温度和土壤温度等模拟性能有显著影响,α增大会导致能量通量、地表温度和土壤温度都随之变小。λs扰动对土壤温度和土壤热通量模拟性能有重要影响,λs减小会导致土壤温度和土壤热通量减小。z0mn和kB-1的扰动对感热通量和地表温度的模拟性能有明显影响,ZOmn越小(或kB-1越大),会导致感热通量越小,地表温度越大。(2)陆面参数特征分析显示,SACOL站2007-2009年6-9月的α月均值依次为0.187、0.183、0.172和0.170,α与太阳高度角和土壤含水量均成反比。土壤5cm深度的λs月均值依次为0.381、0.371、0.543和0.599,凡与土壤含水量成正比。kB-1的月均值依次为6.65、6.24、5.44和4.20,kB-1与粗糙度雷诺数成正比。对比Chen(1993)、Yang(2008)和Shang(2010)提供的确定Z0m的三种方法发现,三种方法差异不大,取平均得到SACOL站的zOm为0.012 m。α、λs和kB-1的不同参数化方案的计算值与实测值对比可得：MULT方案的计算值与α实测值最为接近；J75_NOAH方案计算的λs月均值与实测值最接近；Y03方案估算的κB-1与感热通量反演得到的κB-1最接近。(3)通过对比各参数化组合方案对陆面过程模式模拟性能的影响可得：α参数化方案差异对模拟结果影响并不明显,W05方案相对较好：λs参数化方案的选择对土壤热通量、潜热通量、地表温度和深层土壤温度的模拟影响显著,J75_NOAH方案的模拟效果最好；kB-1参数化方案的选择对感热通量、净辐射通量和地表温度等物理量模拟结果影响显著,Y03对三者的模拟性能最优。α取W05方案、kB-1取Y03方案以及λs取J75_NOAH方案时,改进的Noah LSM在SACOL站的模拟性能最优,并对感热通量和地表温度的模拟效果有显著改善。
中文关键词黄土高原半干旱区 ; Noah LSM ; 参数化方案 ; 数值模拟 ; 陆面特征参数
语种中文
国家中国
URLhttp://kns.cnki.net/kns/detail/detail.aspx?FileName=1015347377.nh&DbName=CMFD2016
来源机构兰州大学
资源类型学位论文
条目标识符http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/256074
推荐引用方式
GB/T 7714		 王晓霞. 黄土高原半干旱区陆面参数化方案对比分析及数值模拟试验[D]. 兰州大学,2015.
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