干旱、半干旱区陆面过程气候特征及其对比分析

摘要

本文利用西北极端干旱区敦煌2000年9月-2001年8月陆面过程观测资料，河西走廊干旱区中部张掖地区2005年11月-2006年10月的陆面过程观测资料，黄土高原半干旱区“定西陆面过程综合观测试验站”2004年11月-2005年10月的陆面过程资料以及兰州大学半干旱气候与环境观测站2008年11月-2009年10月的陆面过程观测资料，综合分析了各个气候区的土壤温、湿度，降水量，地表反照率，地表辐射分量和能量平衡分量等物理量的年变化和日变化分布特征及其影响机制，研究了地表反照率与降水量及土壤湿度的相关关系。对四个不同气候区的陆面过程特征进行了综合的比较与对比。并得出以下几点结论：　　 1.对于西北极端干旱区敦煌，其地表温度年较差超过42℃；地表反照率年变幅较大；净辐射夏季是冬季的4倍左右；日变化中向下和向上长波辐射的变化趋势比短波辐射滞后1小时左右。　　 2.对于河西走廊干旱区中部，冬季土壤湿度变化对降水的响应要滞后1-2个月；地表反照率随土壤湿度的增大是减小的，两者的相关系数达到了0.7346；土壤冬季向大气输出热量而夏季转变为大气向土壤输入热量，且输入的热量要大于输出；随季节变化土壤热通量的日最大值冬季出现最晚，夏季最早。　　 3.对于黄土高原半干旱区榆中，10cm土壤湿度最大，5-10cm以及20-40cm土壤深度范围内有逆湿存在；地表反照率与随壤湿度的增大而减小，而随降雪量的增大而增大；潜热通量秋季是冬季的6倍左右；土壤温度日波形向下传播速度约为1.5h-3h/10cm；净辐射日积分值仅占总辐射的33％，而土壤热通量还不到净辐射的1％。典型晴天时地表反照率上午大于下午；有降雨发生时地表反照率日变化比较平缓，且数值偏低；降雪天气状况下地表反照率日变化明显增大，并且波动较大。　　 4.黄土高原半干旱区定西的土壤温度日波形向下传播速度约为2.5h-3.5h/10cm；地表反照率与土壤湿度相关系数为0.5348，而与降雪量的相关系数为0.6307；年平均日变化中地表和大气对太阳辐射加热大约需要1个小时的响应时间；潜热通量夏季是冬季的5倍多，感热通量有了两个比较明显的峰值，潜热通量、感热通量和土壤热通量的日峰值比挣辐射滞后30min-1h。　　 5.干旱区各层土壤温度年变化均比半干旱区剧烈；半干旱区土壤湿度在整体上要比干旱区大很多；全年地表反照率是敦煌最大，定西次之，张掖最小；除净辐射以外，敦煌的各辐射通量年变幅均最明显，半干旱区的相对较小；半干旱区的净辐射年变幅要比干旱区的大，定西要超出敦煌将近50％；由Bowen比可以看出定西地区比榆中偏旱。定西地区地表反照率的日变化波动不如榆中的明显；榆中地区的净辐射的日积分在总辐射中所占比例相对最大，定西地区比榆中的小16.8％左右，张掖的最小；定西地区几乎全天Bowen比均小于1。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1引言

1.2陆面过程国内外研究进展

1.2.1陆面过程观测试验

1.2.2陆面过程数值模式

1.3目前陆面过程观测试验和数值模拟中存在的问题

1.4本文研究内容

第二章 研究区概况与资料说明

2.1敦煌观测点

2.1.1敦煌地理概况与气候背景特征

2.1.2敦煌观测数据

2.2张掖观测点

2.2.1张掖地理概况与气候背景特征

2.2.2张掖观测数据

2.3榆中观测点

2.3.1榆中地理概况与气候背景特征

2.3.2榆中观测数据

2.4定西观测点

2.4.1定西地理概况与气候背景特征

2.4.2定西观测数据

2.5数据处理

2.5.1地表反照率

2.5.2 Bowen比

第三章 干旱区陆面过程特征

3.1西北极端干旱区敦煌陆面过程特征

3.1.1陆面水热特征

3.1.2地表辐射平衡特征

3.2河西走廊干旱区中部陆面过程特征

3.2.1陆面水热特征

3.2.2陆面辐射特征

3.3小结

第四章 半干旱区陆面过程特征

4.1黄土高原半干旱区榆中陆面过程特征

4.1.1陆面物理量年变化特征

4.1.2陆面物理量日变化特征

4.2黄土高原半干旱区定西陆面过程特征

4.2.1陆面温度特征

4.2.2陆面辐射特征

4.2.3陆面能量平衡特征

4.3小结

第五章 干旱区与半干旱区陆面过程特征对比分析

5.1陆面过程特征年变化的比较

5.1.1陆面水热特征的比较

5.1.2地表辐射特征的比较

5.1.3能量平衡特征的比较

5.2陆面过程特征年平均日变化的比较

5.2.1陆面水热特征的比较

5.2.2地表辐射特征的比较

5.2.3能量平衡特征的比较

5.3小结

第六章 结论与展望

6.1主要结论

6.2不足与展望

参考文献

致谢

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