用于非均匀地表通量估计的一种积分算子

在文献[1]的基础上,将Giorgi(1996)提出的通量计算方案进一步推广为非对称分布的简化形式,求得非均匀地表区域平均通量。以土壤水分饱和度为例,求解出土壤水分通量区域值的数学解析解形式,用随机仿真数据和实测资料对该方案进行数值模拟试验,验证其适用性。     

非均匀地表陆面过程参数化研究

地表固有的非均匀性影响近地层大气的垂直结构,甚至改变局地天气条件,亦使得大气数值模式大尺度网格面积水热通量的计算对其具有较强的敏感性。为了提高气候模式性能,非均匀陆面过程参数化已是当前大气边界层和陆面过程模式研究的热点和难点问题之一。本文在调研国内外大量文献的基础上,综述了近年来非均匀地表陆面过程参数化的研究现状,分析和比较了不同的参数化方法的优缺点以及数值模式模拟结果对它们的响应,提出了目前尚待继续探讨和解决的几个关键性问题。     

地表通量的计算问题

该文简略地评述了地表通量（动车，感热和潜热通量）计算的用途，方法，某些结果以及不同方法的优缺点，对于未来的工作也提出了建议。     

非均匀地表条件下区域蒸发散通量计算方法的研究

文章改进了计算蒸发散通量的 Kotada-Barton模式（K-B模式)。经长江三角洲地区和淮河流域试验区各种不同陆面条件（水面，森林，麦田和水稻田）下的实际应用并通过和其它方法比较，认为该方法计算精度与涡动相关法及鲍恩比法相当，不论是计算蒸发散通量的瞬时值或日值都具有较高的可信度。该方法的最大优点在于它仅仅依赖于土地资源遥感信息、常规气象资料和基础地理信息如地面高程，而到目前为止上述资料均可以通过卫星等手段及常规观测得到。利用此方法计算了长江三角洲地区各种地表面上1995年各月的蒸发散量及该地区的区域平均蒸发散量。结果证明此方法具有较高的精确度，且基础资料容易得到，是一种估计不同地表覆盖条件下的蒸发散量和具有复杂的地形和土地利用条件下的区域平均蒸发散量的有用工具。     

非均匀地表条件下区域平均径流率的一种参数化方法及其模拟试验

从陆面水文过程的物理机制出发，引进概率统计分布理论，推导出一种由非均匀土壤含水量及降水气候强迫所形成的次网格尺度非均匀径流率的解析表达式，从而将通常的次网格尺度地表径流的参数化方案（mosaic方法）改进为考虑网格区整体非均匀性的统计-动力参数化方案。文中用仿真模拟资料验证了该方案的可靠性与可行性，并作数值试验。结果表明，该方案切实可行。     

西北干旱区及高原上卫星遥感非均匀地表区域能量通量研究

介绍了目前利用Landsat TM和NOAA/AVHRR遥感资料进行非均匀地表区域地表能量通量和蒸发(蒸散)量研究的进展和存在的难点问题，并提出了解决问题的可能途径。     

非均匀地表通量的一种双参量统计-动力参数化方案

本文提出了一种非均匀地表通量的双参量统计-动力参数化方案,并根据该方案,以遥感资料反演的地表温度和土壤湿度为参量,对长江三角洲地区的日区域平均蒸发散通量进行了数值试验。     

干旱半干旱区非均匀地表区域能量通量的卫星遥感参数化

卫星遥感在估算非均匀地表区域能量通量时有其独到的作用。文中介绍了利用Landsat TM资料估算非均匀地表区域地表能量通量和蒸发(蒸散)量的参数化方案、研究结果和存在的难点问题。并提出了解决问题的可能途径。     

地表物理过程参数化方案的研究进展

文章罗列了当前国内外研究的并已得到应用的各种地表物理过程参数化方案，归纳了它们的共同点，从而简述各种方案的土壤热力学和水文学方程的基本原理，并对方案中的几个重要参数化方面，即裸地感热和潜热输送过程，植被作用进行了概括的描述。     

非均匀下垫面边界层的观测和数值模拟研究（Ⅱ）：逆湿现象的数值模拟研究

研究了逆湿现象，针对陆面过程模式的缺陷，利用文献[1]给出的逆湿现象形成的物理模型，设计了新的陆面过程参数化方案。该新方案成功地模拟出厂发生在绿洲附近的沙漠上的逆湿现象，模拟结果与实际观测的结果相互吻合，这表明所建立的新的陆面过程参数化方案是可行的。这些结论将为今后非均匀陆面过程研究提供有益的启示。     

陆面气象要素非均匀分布对模式计算的影响及其参数化初步探讨

为改进陆面过程的参数化，初步探讨了模式中陆面气象要素次网格尺度不均匀性分布对模拟计算结果的影响。应用平均化方法初步探讨陆面过程的参数化，并分析了气象要素次网格尺度不均匀性分布对计算结果的影响特征。结果表明，次网格尺度不均匀性分布对模式的计算结果会产生一定的偏差，可用平均化方法对陆面过程次网格尺度不均匀性分布进行初步参数化。     

珠峰复杂地表区域能量通量的卫星遥感

珠峰地区地表状况十分复杂,既有冰川(雪山)、高寒草垫,又有裸露山地及荒漠戈壁.如何确定这样复杂下垫面上的地气间的区域能量通量,一直是困扰国内外科学家的难题.本文提出了一个利用卫星遥感资料结合地面观测求取珠峰地区区域地表特征参数(地表反射率与地表温度)、植被参数(NDVI、植被覆盖度、修正的土壤调整植被指数MSAVI及叶面指数LAI)和地表能量通量(净辐射通量、土壤热通量、感热通量及潜热通量)的参数化方案,并讨论了此方案的优缺点.     

Evaporation over a Heterogeneous Land Surface: EVA_GRIPS and the LITFASS-2003 Experiment—An Overview

The Evaporation at Grid/Pixel Scale (EVA_GRIPS) project was realised in order to determine the area-averaged evaporation over a heterogeneous land surface at the scale of a grid box of a regional numerical weather prediction or climate model, and at the scale of a pixel of a satellite image. EVA_GRIPS combined surface-based and airborne measurements, satellite data analysis, and numerical modelling activities. A mesoscale field experiment, LITFASS-2003, was carried out in the heterogeneous landscape around the Meteorological Observatory Lindenberg (MOL) of the German Meteorological Service in May and June, 2003. The experiment was embedded in the comprehensive, operational measurement program of the MOL. Experimental determination of surface fluxes on a variety of spatial scales was achieved by employing micrometeorological flux stations, scintillometers, a combination of ground-based remote sensing instruments, and the Helipod, a turbulence probe carried by a helicopter. Surface energy fluxes were also derived from satellite data. Modelling work included the use of different Soil–Vegetation–Atmosphere Transfer schemes, a large-eddy simulation model and three mesoscale atmospheric models. The paper gives an overview on the background of EVA_GRIPS, and on the measurements and meteorological conditions during LITFASS-2003. A few general results are discussed.     

降水气候强迫下非均匀地表区域平均径流的一种参数化方案

将任一中尺度区域的平均瞬间径流率考虑为区域平均降水量和地表土壤层水分渗透垦的余项.根据降水量在地理空间上分布的实测资料拟合其空间概率密度函数(PDF),并结合土壤入渗物理过程的数学描述及其经验公式,精确估计出地表土壤渗透率及其空间分布,由此建立区域地表径流率的统计-动力学估计方案.换言之,区域内地表产流率可视为区域平均降水量与区域平均的土壤下渗量之差值,而区域内土壤的平均下渗量又町分为非饱和区和饱和区两部分的下渗量来分别计算.就陆面水分循环的物理过程而言,地表入渗现象是在一定的下垫面特性基础上,由一定的水分供应源而形成的.根据大气降水向地表层输送水分的物理过程,在满足植被表层覆盖需水(截流水)和地表层土壤人渗水基础上,多余的降水量才会形成地表径流.凶此,推求地表产流率的主要关键在于地表土壤层需水量.为此奉文根据土壤水分通量方程推导出水分入渗公式.又从描述土壤水分和降水的空间PDF出发,推导出非均匀土壤含水量及降水气候强迫所形成的次网格尺度区域平均径流率计算公式.利用长江三角洲地区1996年降水量和土壤特性等实测资料建立区域平均地表径流率的估计公式,并对其影响凶素进行敏感性试验.结果表明,该方法与用Mosaic方法计算的区域径流率(或产流率)结果十分接近.由此可见,该文提出的降水气候强迫下非均匀地表区域平均径流的这种统计-动力参数化方案,具有相当的可靠性与可行性.     

Interaction between Wind and Temperature Fields in the Planetary Boundary Layer for a Spatially Heterogeneous Surface Heat Flux

Interaction between wind and temperature fields in the planetary boundary layerfor a spatially heterogeneous surface heat flux has been investigated using large-eddysimulation. It is shown that a substantial difference exists in the wind and temperaturefields, depending on whether the directions of the background wind and the surfaceheat flux variation are parallel or perpendicular.When they are parallel to each other, two-dimensional plumes induced by theheterogeneous surface heat flux are easily destroyed by the background wind,and the velocity field is strongly modified by convective eddies compared tothe case when they are perpendicular to each other. This leads to a substantialdifference in the profiles of turbulent kinetic energy and its flux.It also results in a difference between the two cases in the bulk properties of theplanetary boundary layer, such as the entrainment at the top of the planetary boundarylayer and the drag at the bottom, which have important implications for boundary-layermodelling. The difference between the two cases exists even when the background windspeed is as large as 15.0 m s^-1. Meanwhile, the contrast between two cases is weakened by the Coriolis force.     

地表湿度及粗糙度非均匀分布情况下整体输送方法的初步研究

利用一个裸土与Pielke中尺度边界层的耦合模式，对大气环流模式网格尺度的地表湿度和粗糙度的非均匀分布情况下整体输送系数的平均方法进行了初步研究。首先估算了将单点陆面模式应用到大气环流模式的非均匀网格时所产生的误差，并且构造了一种有效阻抗的平均方法，与其他几种方法相比，它可以更有效地消除这种误差。