长江三峡水库气候效应数值模拟.pdfVIP

维普资讯 第 13卷第 2期 长江流域资源与环境 V01．13NO．2 2004年 3月 ResourcesandEnvironmentintheYangtzeBasin Mar．2004 文章编号：1004—8227(2004)02—0133—05 长江三峡水库气候效应数值模拟 张洪涛 ，祝 昌汉 ，张 强 (1、中国气象局 国家卫星气象中心．北京 100081；2、中国气象局 国家气候 中心 ，北京 100081) 摘 要 ：在地形坐标系 中建立了一个三维静力平衡 的大气一土壤耦合模式，模式详细考虑 了复杂地形、植被和水面 的热力、动力过程 。与其它中、小尺度模式相 比其独特之处是：此模式在地表与植被冠层建立 的辐射平衡方程和能 量平衡方程 中．均详细地考虑了坡度 、坡向的影响。观测表明，长江三峡江面水温的 日变化小于 3C。长江三峡段水 流湍急，江水上下交换十分剧烈 ，各处水深变化较大．使模拟江水 的动力、热力过程变得十分 困难 。所 以，在研究 中 忽略了江水温度的 日变化 ，模式 中作为动力、热力外强迫因子 ．水库建成后的改变仅为水面海拔高度 的升高和水面 区域的扩大，水面温度是常数 。用此模式模拟研究长江三峡建成前后气象要素场的 日变化过程 ，通过计算它们的差 别来分析水库 的小气候效应。结果表明风 、温 、湿气象要素场在方 圆近 10km范 围内均有不 同程度 的改变 ，但变化 幅度不大。 关键词 ：静力平衡 ；三维大气～土壤耦合模式 ；三峡水库 ；气候效应 文献标识码：A 长江三峡水库坝区江段处在长江三峡西陵峡庙 鉴于我们关心的主要是建库前后库区及其周围气候 南开阔段，江面宽度 500～l000m，目前水位 约 6O 的变化而非精确地再现实况 ，我们假设水温在一天 m，大坝建成后库区水位视枯、丰水期变化于 l35～ 之内的变化可以忽略，水库建成前后的差异仅仅是 l75m之间；受山势 、地形所限，库 区水域 的宽度增 随着蓄水量的增加，水域面积按水库水位沿等高线 加不大 ，对局地气候的影响属于河陆风的研究范畴， 扩大而已。本文在地形坐标系中建立了一套准静力 即不仅要考虑水、陆之间的差异 ，而且要考虑周围山 平衡的三维大气一土壤耦合模式，模式 中详细考虑 势地形的影响。 了山区地形 、植被 的动力 、热力效应，其突出的特点 国内外关于山谷环流和海陆环流的研究已有很 是林冠及地表的辐射、能量平衡方程均采用 山地有 多[2]，但关于河陆风的研究却为之甚少 。黄荣辉、 坡度地形的形式 。利用本模式对三峡坝区建库前后 严邦 良L1利用一个二维非弹性静力平衡模式模拟研 的气象要素场进行模拟，并在此基础上计算 了它们 究了长江三峡某河段河陆风 的 日变化，模式 中包括 的差值 ，分析了建库后 的气候效应。 了太阳辐射；地一气系统的长波辐射 ；地表面、河表 面向大气的感热与潜热输送以及地表面向土壤层的 1 模式的建立 热传导等物理过程 ；关于水面以下 的物理过程文 中 认为江水充分混合，水温的 日变化为 0。模 式较好 1．1 模式的动力学框架 地模拟了河陆风的 日变化过程 ，但 由于使用的是二 在坡度远小于 45。，而且没有强烈的对流运动 维模式，这使其结果过于理想化 。 发生时，大气在垂直方 向以十分精确 的程度满足准 关于水温的 日变化，遥感监测表明长江水面温 静力平衡关系。研究三峡水库小气候效应问题基本 度存在 日变化，但幅度很小，不大于 3C。长江三峡 满足这一条件 ，所 以本文 中大气系统三维动力学方 水流湍急，江中水的流动主要为湍流，且湍流的特征 程组采用准静力平衡方案。土壤系统采用一维的土 尺度及其深度视不同区段地形 的不 同而变化，这给