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陇中黄土高原自然植被下垫面陆面过程及其参数对降水波动的气候响应

张强 李宏宇 张立阳 岳平 史晋森

陇中黄土高原自然植被下垫面陆面过程及其参数对降水波动的气候响应

张强, 李宏宇, 张立阳, 岳平, 史晋森
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  • 作为气候敏感区和生态脆弱区, 黄土高原地区的陆面物理过程受气候波动影响十分明显. 目前, 虽然对黄土高原特定气候条件下的陆面物理过程有了一定认识, 但对其随气候波动的动态变化规律认识却非常有限. 本文利用黄土高原陆面过程观测试验在陇中黄土高原榆中SACOL站5年多的观测资料, 系统分析了该地区自然植被下垫面陆面水分收支和能量平衡及地表反照率、 土壤热传导率和粗糙度长度等陆面过程参数对气候波动的响应规律, 发现陇中黄土高原自然植被下垫面的陆面过程特征及其参数对降水的气候波动十分敏感, 不仅对降水量波动响应显著, 而且与降水性质也密切相关.土壤湿度并不完全随年总降水量波动, 而是随有效降水量增加而增大; 陆面水分收支和土壤水分收支也随有效降水量波动变化明显;近地层垂直感热平流通量随年总降水量增加而减弱, 地表能量不平衡差额却随年总降水量增加而增大. 夏半年平均反照率随有效降水量增加而减小, 但全年平均地表反照率却受冬季积雪时数影响十分明显, 而且随积雪时数增加而增大;土壤热传导率和粗糙度长度均随年有效降水量增加而增加.并且, 降水量越小, 陆面过程参数对降水波动的响应就越敏感.不过, 陆面过程参数基本在荒漠气候平均值和农田气候平均值之间波动, 并没有突破气候约束, 能够用拟合关系来表示它们对降水因子波动的响应规律, 这种动态参数化关系可用来改善以往数值模拟或微气象分析时由于使用非动态陆面过程参数所带来的误差.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 40830957, 41075008, 41075009)、国家重点基础研究发展计划(批准号: 2013CB430206) 和国家公益性行业科研专项(批准号: GYHY200806021)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-03-31
  • 修回日期:  2012-07-29
  • 刊出日期:  2013-01-05

陇中黄土高原自然植被下垫面陆面过程及其参数对降水波动的气候响应

  • 1. 中国气象局兰州干旱气象研究所, 甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室, 中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室, 兰州 730020;
  • 2. 甘肃省气象局, 兰州 730020;
  • 3. 兰州大学 大气科学学院, 兰州 730000
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 40830957, 41075008, 41075009)、国家重点基础研究发展计划(批准号: 2013CB430206) 和国家公益性行业科研专项(批准号: GYHY200806021)资助的课题.

摘要: 作为气候敏感区和生态脆弱区, 黄土高原地区的陆面物理过程受气候波动影响十分明显. 目前, 虽然对黄土高原特定气候条件下的陆面物理过程有了一定认识, 但对其随气候波动的动态变化规律认识却非常有限. 本文利用黄土高原陆面过程观测试验在陇中黄土高原榆中SACOL站5年多的观测资料, 系统分析了该地区自然植被下垫面陆面水分收支和能量平衡及地表反照率、 土壤热传导率和粗糙度长度等陆面过程参数对气候波动的响应规律, 发现陇中黄土高原自然植被下垫面的陆面过程特征及其参数对降水的气候波动十分敏感, 不仅对降水量波动响应显著, 而且与降水性质也密切相关.土壤湿度并不完全随年总降水量波动, 而是随有效降水量增加而增大; 陆面水分收支和土壤水分收支也随有效降水量波动变化明显;近地层垂直感热平流通量随年总降水量增加而减弱, 地表能量不平衡差额却随年总降水量增加而增大. 夏半年平均反照率随有效降水量增加而减小, 但全年平均地表反照率却受冬季积雪时数影响十分明显, 而且随积雪时数增加而增大;土壤热传导率和粗糙度长度均随年有效降水量增加而增加.并且, 降水量越小, 陆面过程参数对降水波动的响应就越敏感.不过, 陆面过程参数基本在荒漠气候平均值和农田气候平均值之间波动, 并没有突破气候约束, 能够用拟合关系来表示它们对降水因子波动的响应规律, 这种动态参数化关系可用来改善以往数值模拟或微气象分析时由于使用非动态陆面过程参数所带来的误差.

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