《现代自然地理小论文马建勇.docVIP

沙漠地区近地层能量交换特征 姓名:马建勇 专业:自然地理 沙漠地区是陆地表面重要的地貌单元之一,而我国干旱地区面积超过100万km2, 占国土面积的11%, 荒漠是干旱区的主要景观。研究沙漠地区同大气间的能量交换机制对于探索大气边界层能量输送特征具有重要的实践意义。多年来各国学者对其进行了大量研究。大气边界层中离地面大约100 m左右最近地面的这一层称为近地面层, 在近地面层中, 大气受下垫面的影响最大, 气象要素的日变化最大, 湍流的变化也剧烈。注重近地面湍流的研究主要与这一层中大气与下垫面的相互作用非常强烈有关, 而且描述湍流动量、热量和水汽的输送比较容易; 近地层还可以看作大气最大的风洞, 许多在实验室难以研究的流体力学问题可以在近地层中研究 。已有的研究主要针对近地层地气间湍流能量交换, 尤其是热量水汽、动量等的输送, 沙漠特有的近地层湍流能量交换特征, 沙漠边界层逆湿现象 以及特殊的深厚大气边界层 , 辐射收支中的矿物气溶胶效应, 沙尘天气下的湍流特征的研究等等 。本文试图总结关于沙漠地区近地层大气湍流能量交换特征的研究成果, 对近几十年来前人在沙漠大气边界层内尤其是近地层湍流能量交换特征方面的工作以及结论做简单的回顾与总结。 1 国内外研究进展 沙漠地区大气边界层研究开始于20世纪70年代, 自20世纪80 年代始, 科学家们日渐关注沙漠陆面过程的研究, 开展了许多科学实验。这些实验虽然取得了巨大成就, 但对不同下垫面陆气之间物质与能量交换描述不精确, 也制约了数值预报的准确性。在我国, 20世纪80年代苏从先等首次发现了干旱区边界层绿洲/冷岛效应0结构特征 。20世纪80年代末至90年代初中日合作在甘肃黑河流域开展的/黑河地区地) 气相互作用野外观测实验研究 ,是真正以研究干旱地区热量和辐射平衡过程为主的陆面过程试验, 是国际上首次真正的干旱区陆面过程观测试验,并由此得出干旱荒漠地表典型晴天热量平衡和辐射平衡以感热为主。由于干旱地区缺少水分, 其陆面过程的物理机制同湿润地区有质的差异。对河西走廊黑河流域中段的近地面层湍流通量和行星边界层结构、地面辐射能收支和辐射物理性质、行星边界层的数值试验等方面进行的综合研究 ,胡隐樵等和张强首次发现了邻近绿洲的荒漠大气逆 湿, 并总结提出了绿洲与荒漠相互作用下热力内边界层的特征, 同时还对局地相似性理论在非均匀下垫面近地面层的适应性做了研究 。王俊勤、胡隐樵、陈家宜等于1991年8,10月在 实验区的3种下垫面(农田绿洲、戈壁和沙漠)上进行了边界层探测, 分析结果表明, 绿洲/冷岛效应明显 。刘树华利用二维大气边界层模式研究了平坦、均匀戈壁下垫面对流大气的位温和比湿廓线及其时间变化的垂直结构 。朱平、蒋瑞宾利用黑河实验所取得的资料, 对比分析了绿洲、沙漠及戈壁边界层中风、温、湿分布规律 。张强、赵鸣等对黑河计划IOP期间在戈壁站观测的湍流脉动资料及有关梯度资料进行了分析, 得到了湍流脉动强度、湍流感热、潜热通量和温、湿梯度等的若干特征。马志福,谭芳, 候勤东对塔克拉玛干沙漠地区地区冬、夏季平均温度、相对湿度、气压分布规律进行了系统研究,建立了冬季平均温度预测方程 。阎宇平, 王介民等采用区域大气模拟系统模拟了黑河实验区沙漠戈壁上空的/逆湿, 并研究了/逆湿发生时沙漠戈壁大气边界层结构 。李江风等对沙漠气候及其数值模拟等方面进行了综合性研究 。奥银焕、吕世华、陈玉春 张强等利用/ 我国西北干旱区陆) 气相互作用试验 2000年5月 6月在甘肃敦煌进行的野外观测资料, 对西北干旱区临近绿洲荒漠戈壁大气湿度特征和在绿洲影响下大气的逆湿和负水汽通量与风向和大气稳定度的关系进行了分析研究。刘树华等建立了一个研究荒漠下垫面陆面物理过程与大气边界层相互作用的模式, 并模拟了荒漠下垫面的土壤环境物理、地面热量通量、蒸发、蒸散及大气边界层结构特征, 还对主要的环境物理参数进行了敏感性实验 。梅凡民利用风温廓线法在毛乌素沙漠的一块平坦沙地上进行了观测试验, 并分别计算了中性、稳定、不稳定大气层结的空气动力学粗糙度。何清等研究了沙漠绿洲交界处肖塘地区的空气动力学粗糙度, 得出粗糙度随下垫面性质变化明显, 与稳定度呈正相关, 与风速呈负相关, 摩擦速度随粗糙度增大而减小。 2 沙漠地区大气边界层特征 2. 1 边界层特征 沙漠边界层与湿润地区相比, 其边界层厚度、干燥和沙尘含量等都是非常独特的。首先沙漠地区少云, 地表干燥, 以致地表往往能达到很高的温度, 输送到大气