土壤水热耦合模型研究进展

《土壤水热耦合模型研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、土壤水热耦合模型研究进展干旱气象Vol.27No・4第27卷第4期Dec,20092009年12月JournalofAridMeteorology文章编号：1006-7639(2009)-04-0373-08土壤水热耦合模型研究进展1,222孙昭萱，张强，王胜(1.兰州大学大气科学学院，甘肃兰州730000;2•小国气彖局兰州干旱气彖研究所，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，廿肃兰州730020)摘耍：土壤水热耦合模型的研究是20世纪50年代在等温水分运动模型的基础上发展起来的，与大气环流、水资源利用、农业及遥感

2、技术的应用密切相关，具有广泛的应用价值，已经成为陆面过程研究中的重点。本文介绍了目前流行的儿种土壤水热耦合模型及其特点，分析了这些模型在一些特定区域的检验效果及作用趋势，并讨论了土壤水热耦合模型存在的问题及未來发展方向。关键词：水热耦合；数值模型；研究进展中图分类号：s152・4文献标识码：A能确切地反映温度变化条件下土壤中的水分运移。引言因此，土壤水热耦合运移的数值模型研究逐渐兴起土壤内水分含里、土壤表而蒸发量和土壤:温度并不断得到发展0进入2(：）世纪80年代后，国内夕卜变化及感执八、、通量是十分重要的陆面参量，它与大气研究者除在实验室内对封闭和蒸发条件

3、下的模型进环流、水资源利用、农业及遥感技术的应1用密切相行修正外更;4-重-于:土:壤水热：运移与作物生长状关0以往研究者们为揭示水分运动规律，建立了各况相联系因而发展T不同覆盖条件下、不同耕作措种水分迁移过程的模型用于定量预测土壤水分的[6]施下的土壤水执八、、耦合、•移模型，：就覆盖物而言，变化，主要有2种模型：等温模型及耦合模型。传统有沙漠、裸土、塑膜、森林、作物冠层、植物残渣等，并的等温模型在土壤比较湿润的区域似乎是比较合理在一维土壤水热耦合模型的基础上发展了二维土壤的，因为在湿润地区土壤以液态水的迁移为主，这时水执八、、耦合模型Q本文对国内外土壤水

4、执八、、耦合数值模的水蒸汽运动、相变和其它—-些因索对水分和能JSL里型的进展和存在的问题进行T综合分析为进一步平衡并不产生多大影响O对于干燥的土壤八、、发可发展土壤水执八、、耦合模型提供参考0能不仅发生在土壤表面也-可i能：发1主；在:土体内[1]部。在一般情况下，水、热等温模型在极大多数1模型的发展包含生物圈过程的陆面过程模式中被广泛使用。但1.1空间均匀土壤耦合模型在土壤较干燥或很干燥时，土壤内部温度梯度（或[7]早在20世纪50年代，Philip和DeVries开创能量通量）对蒸发会产生影响，液态水运动就变得性地将土壤蒸发看作土壤内部能量与水分交换共

5、同比较次要，这时气态水的作用和其他一些影响就可作用的结果，考虑了非等温条件下的土壤蒸发，提突现1\运动研究的深入，研究立在质?气？热耦合运移理量是相互影响、相互作运动不可忽视的因素，所以的等温模型就不壤含水量的函数)烝汽上卜坯:2009-09-03;□期：2009-10用的，土壤中执八、、里的差异和改变引起水分迁移和转[2-5]下的运:动-型!,发展了耦合模型O耦合包含2重意化,特别是水汽的扩散0同时土壤水分通过改思:土壤内有局地饱和八、、汽压差(既:是「土：嚷｝S度论，并提II!土壤液气2相水流在水热梯度共同作用变土壤热特性来影响土壤温度。于温度是影响水

6、由:国家自然科学基金重点项目面过程观测与试验研究”(40830957)益性行业科研专项“西北地区旱作农业对气候变暖的响应特征及其预警和应对技术研究(GYHY20080621)共同资助作者简介：孙昭萱(1983-)，女，陕四富平人，硕士研究生，主要从事陆面过程研究.E-mail:szhx・117@163・Com37'4干旱气象27卷动及发生相变这会引起水的输运或能量的传递，从移进行研究0而影响水分平衡及能量平衡•影卩恂土壤水势的表1.3植被土壤耦合模型②[15]面张力和影响土壤水导率的粘性系数都是温度的函孙菽芬等在包含了植被效应的土壤分层陆数，所以土壤水的力学

7、特性也是温度的函数。Philip地水文模式的基础上，提出了一个可与大气环流模[7]和DeVries的水热耦合方程是以含水量和温度为式耦合的陆地水热交换模式，强化了植被层对水热[16]未知函数，由于温度的变化可引起土壤水的相变，如交换过程的细节，并用至ijDeardorff为GCM作的在冻融条件下液态水和固态水和互转化；蒸发条件关于地面及大气间水热交换的大气边界层内参数化下液态水转化为气态水等，采用以土壤水势和温度建议。对于入渗率则利用了具有清楚物理概念的[17]作为未知函数的方程表示土壤水分和热量守衡过Green-Ampt公式来计算。[1][18]程，更能符

8、合实际。但Philip以及Philip和De郭庆荣等