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青藏高原湖-氣湍流通量的觀測(cè)與模擬研究獲進(jìn)展

作者: 2015年11月30日 來源:互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽量:
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作為“亞洲水塔”,青藏高原存在大量的湖泊,其中超過98%的湖泊的面積小于1km2。在全球氣候變暖的背景下,伴隨著降雨的增加和冰川的消融,青藏高原的湖泊數(shù)量在增多且大部分的湖泊面積在增大。由于湖泊水體較低的反

  作為“亞洲水塔”,青藏高原存在大量的湖泊,其中超過98%的湖泊的面積小于1km2。在全球氣候變暖的背景下,伴隨著降雨的增加和冰川的消融,青藏高原的湖泊數(shù)量在增多且大部分的湖泊面積在增大。由于湖泊水體較低的反照率、較大的熱容量和對(duì)太陽輻射的可穿透性,湖-氣之間的熱量和水分的傳輸交換與陸-氣間有明顯不同。湖-氣間湍流通量是湖泊邊界層生長的重要驅(qū)動(dòng)力,并且是數(shù)值氣候模型中湖-氣交換過程的重要變量。湖-氣間感熱通量和潛熱通量的觀測(cè)和模擬對(duì)區(qū)域能量平衡和水循環(huán)的研究意義重大。
  
  近期,中國科學(xué)院青藏高原地球科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員馬耀明課題組,以納木錯(cuò)小湖渦動(dòng)相關(guān)觀測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)(圖1),分析了該湖表面湖-氣能量通量的傳輸交換特征,并對(duì)湖-氣湍流通量傳輸交換模型(總體傳輸模型,BModel和多層模型,MModel)進(jìn)行了驗(yàn)證和分析。研究結(jié)果表明:水分的總體傳輸系數(shù)和粗糙度長度要高于熱量,在低風(fēng)速條件下尤其明顯;在自由對(duì)流條件下,潛熱通量與風(fēng)速間呈現(xiàn)明顯的均方根關(guān)系;在小湖的粗糙度和通量模擬中,波浪相對(duì)較短的波長引發(fā)低估的粗糙度長度,并導(dǎo)致潛熱和感熱通量的低估;適應(yīng)于該小湖粗糙度長度參數(shù)的查諾克數(shù)和粗糙雷諾數(shù)分別為0.031和0.54,優(yōu)化后的參數(shù)更加適合小湖湍流通量的模型模擬(圖2)。
  
  該研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)B和國家自然科學(xué)基金等的支持,研究結(jié)果發(fā)表在JGR-Atmosphere(待刊),王賓賓為第一作者和通訊作者。
  
  
   
  圖1.(a)納木錯(cuò)湖地區(qū);(b)研究區(qū)域,紅色三角和十字分別是渦動(dòng)相關(guān)儀器和納木錯(cuò)觀測(cè)站的位置,水平尺度3.5km×3.5km;(c)渦動(dòng)相關(guān)觀測(cè)系統(tǒng)。
  

  
  圖2.觀測(cè)和使用改進(jìn)參數(shù)模擬(總體傳輸模型(a-c)和多層模型(d-f))的感熱通量(H)、潛熱通量(LE)和摩擦速度(U*)的散點(diǎn)圖;1:1線和線性擬合線(擬合方程)分別顯示為點(diǎn)線和圓圈線。

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標(biāo)簽: 氣湍流通量傳輸交換

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