半干旱区不同下垫面类型陆-气相互作用特征分析.docx

0 0 半干旱区不同下垫面类型陆 - 气相互作用特征分析 本文利用兰州大学半干旱气候与环境观测站（SACOL占）和兴隆山站2011 年 5 月至 2012 年 10 月的观测资料， 分析对比了原生植被下垫面和农田、 森林下 垫面陆气相互作用的特征及差异。结果表明：SACOLM温度和风速的数值和变化 都要较大，兴隆山站的降水量和湿度均相对较大； SACOL占的净辐射量要略大于 兴隆山站， 感热通量各个季节平均值都偏大， 潜热通量的变化二者较相似且和降 水变化呈正相关，土壤热通量的变化二者较为一致；兴隆山站的CO2!量在夏季 要明显大于SACOL占，其他季节则相对较小；SACOL占接收到的太阳辐射以及地 表发射的长波辐射都要较多， 二者大气逆辐射的变化基本一致， 11 月 --4 月 SACOL 站的地表反射辐射要大一些其他月份的则较小，净辐射 SACOL占在夏季要略大， 其他季节二者差异较小。 关键字：SACOL占；兴隆山站；下垫面；通量；辐射 第一章 引言 半干旱区不同下垫面类型陆气相互作用研究的目的及意义 全球陆地面积约占地球表面积的 30%,而干旱、半干旱区约占世界陆地面积 的 40%，由于干旱、半干旱区下垫面不均一性等特性的影响，使得它与其它下垫 TOC \o 1-5 \h \z 面相比，对气候变化的响应非常敏感 [1]。 陆地作为大气的下边界， 它与大气在不同的时间和空间尺度上相互作用、 相 互影响， 在陆地与大气的交界面上 , 由于大气环流的驱动和太阳辐射的强迫 , 使得 在它们交界面的上下两侧不断发生着物质、能量和动量的交换，这就称为陆地 - 大气的相互作用， 简称陆气相互作用。 陆气相互作用主要表现为这三个方面： 一 是地表与大气之间的辐射交换过程， 二是表面粗糙元等对大气运动的摩擦拖曳作 用，三是地表与大气间感热和潜热的交换 [7] 。 陆气相互作用除了受到太阳辐射和大气环流的影响之外， 还在很大程度上受 到地表特征的影响，由于地表粗糙度，反照率，地形，植被类型等因素直接影响 了陆地和大气间的物质、 能量和动量的交换与输送过程， 进而也间接影响了大气 的运动和气候的变化。 经过研究证实干旱化表现最为剧烈的地区不是在干旱区的 腹地，而是在半干旱区 [4] ，半干旱区作为气候和生态系统的过渡带，由于其下垫 面类型复杂多样， 使得它对气候变化和土地利用的改变非常敏感， 它的变化 （干 旱化加剧， 冷季增温 [13]等） 也就直接反应了全球气候的变化趋势。 因此研究陆表 不同下垫面类型与大气之间相互作用将会对气候变化的模拟效果和对未来气候 变化预测的提高有十分重要的意义， 同时对于研究全球变化也有非常深远的意义。 半干旱区陆气相互作用研究的现状及进展 陆气相互作用的研究从上个世纪六十年代开始（如Charney等人进行的土壤 湿度等的变化对气候、水文影响的敏感性实验 [9] 等） ，已经有五十多年的历史。 自上个世纪八十年代开始由James Hansen提出全球变暖这个概念后，关于陆气 相互作用的研究和试验开始在世界气候研究计划等机构的组织和协调下大量的 开展起来并且得到了人们的高度重视。 我国自 1979年开始至今这 30年间相继在青藏高原、 黑河地区、 江淮暴雨区、 内蒙古草原、通榆、黄土高原等地区开展了许多陆面过程的综合观测试验 [1-3] ， 这期间取得了大量宝贵的观测实验资料和研究成果，如刘和平等发展了 MSiB陆 面模式较好解决了不同下垫面陆气之间的水、 热交换的计算问题 [11]； 黑河实验首 次发现在干旱区存在逆温（沙漠效应）和逆湿 （ 冷岛效应 ） 等现象 [6] ；内蒙古半干 旱草原土壤-植被-大气相互作用（IMGRASSH目研究了典型的半干旱区草原下垫 面陆气交换和大气边界层结构以及它与生态演化的关系 [12]； 中国西北干旱区陆气 相互作用观测试验（NWC-ALIEX）在近几年的研究中提出了一些关于敦煌干旱区 的重要路面过程参数 [14]等。 这些研究成果都表明我国在干旱半干旱区陆气作用的 研究中已经取得了一系列的进展和突破， 但由于缺乏长时间连续的观测资料以及 干旱半干旱区下垫面类型复杂多样等问题的影响， 对于干旱半干旱区陆气相互作 用的进一步了解还有待我们进行更全面和深入的研究。 第二章 观测站点、项目、仪器及方法介绍 站点介绍 2.1.1SACOL 观测站 兰州大学半干早气候与环境观测站 (Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University, SACOL) ，于 2005年建成，它位于我国西 北部甘肃省兰州市东南方向，距离市区48 km的兰州大学榆中校区翠英山山顶(35 57 N ,104 0 08 E),