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1、第13章沙沙漠－漠－绿绿洲洲生生态系统态系统陆陆－气－气相相互互作用作用和和绿洲绿洲效效应应的的数值数值模拟模拟outline一、引言二、资料来源三、模式介绍四、结果分析研究意义在干旱条件下，千百万年来，是什么原因使得有的绿洲萎缩消失了，有的引绿洲则生存了下来，并且有所扩展，一定有其原因所在，既有外因、也有内因；什么尺度的绿洲及绿洲植被覆言盖度多大最有利于绿洲的维持等是要探索的关键问题。我们利用数值模拟的方法在研究了绿洲荒漠地区水热输送、动力学机理的基础上，对以上问题进行了系列数值模拟和灵敏度因子检验，得到了一些值得思考的结果。陆面物理与大气耦合模式
2、•本模式：参考了Deardorff地-气相互作用参数化方案Noilhan土壤含水量参数化方案Dickinson生物圈大气圈模式参数化方案Sellers简单生物圈模式参数化方案完善了陆面物理过程参数化模式完成了陆面物理过程与大气边界层模式的耦合资料来源-黑河实验•在水平尺度50km的模式中，应用了1991年夏季HEIFE实验野外观测基本观测实验（FOP）•张掖站(绿洲）：平坦开阔，春小麦、玉米套种；化音站（戈壁）：水平均匀戈壁；沙漠站（沙漠）：起伏沙丘06时的平均资料作为初始场资料；•在水平尺度100km的模式中，应用了1991年夏季HEIFE实验野外
3、观测IOP—2观测中小屯(绿洲)、化音（戈壁）的月平均资料拟合，作为绿洲、戈壁地区的模式初始场资料陆面过程参数化地表能量收支平衡短波辐射长波辐射感热潜热土壤热通量通量通量通量通量入射太阳反射大气地面感热水汽土壤深层土壤短波辐射短波辐射射向地面射向大气输送系数通量热力系数温度太阳地表大气长波地表地表土壤常温层高度角反照率放射系数温度蒸发温度大气植被大气地表光学厚度覆盖率温度含水量天空叶面积空气大气漫反射指数饱和比湿湿度层结植被稳定度蒸腾深层土壤含水量微分方案及模式模拟区域•时间微分：向前差分（时间步长为10s）•空间网格：1、50×20个格点，水平1－
4、15荒漠，16－35绿洲，36－50荒漠2、100×20个格点，水平1－30戈壁，31－70绿洲，71－100戈壁水平方向：间隔为1000m垂直方向：0,10,20,50,80,100,150,200,250,300,400,500,750,1000,1250,1500，2000,2500,3000,4000结果分析绿洲-荒漠地区地表辐射平衡HeatBalanceonOasisHeatBalanceonGobi12001200QKQK800800RnRn)2)2/mLE/mGW400W400t(t(aaeeHHGHHLE00QRQR-400-4006
5、7891011121314151617186789101112131415161718Time(h)Time(h)800.00HEATFLUXLegendTitle(W/m2)800.00QHQHQEQEQ*Q*600.00QswQsw600.00QGQG400.00400.00200.00200.00HLE0.00H0.00LEt-200.004.008.0012.0016.0020.0024.004.008.0012.0016.0020.0024.00desertoasisDiurnalvariationofgroundsurfaceheatba
6、lanceoverdesertandoasisareas荒漠和绿洲地表热量平衡的日变化潜热通量地表温度与土壤含水量3300.340.44w2gobi0.320.439320wgoasis0.3)))0.43833(K310/m/m33T0.28mm((g2wW0.4370.263000.4360.242900.220.43567891011121314151617186789101112131415161718Time(h)Time(h)绿洲-荒漠地表温度日变化图绿洲土壤含水量日变化图543)(KT-2106789101112131415161718
7、Time(h)上下游荒漠之间地表温度差800.00HEATFLUXLegendTitle(W/m2)800.00QHQHQEQEQ*Q*600.00QswQsw600.00QGQG400.00400.00200.00200.00HLE0.00H0.00LEt-200.004.008.0012.0016.0020.0024.004.008.0012.0016.0020.0024.00desertoasisFig.1Diurnalvariationofgroundsurfaceheatbalanceoverdesertandoasisareas图1荒漠和
8、绿洲地表热量平衡的日变化绿洲－荒漠地区温度、湿度和风速的垂直输送特征Veg=0.7500Veg=0.5400
