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1、 兰州大学硕士学位论文中国黄土高原半干旱地区地表能量收支分析姓名：李春为申请学位级别：硕士专业：大气科学 大气物理学与大气环境指导教师：傅培健20080601 摘 涡 旋相 关法 辐 射 地 表 能 量 平衡 本 声 明的 法律 责 任由 本 人承 担。 关 于学 位 论文 使 用 授权的 声 明 黑 河 地区 地一气 相 互 作 用 野 外 观 测实验 研究 虸 内 蒙古 半干旱和半干旱地区 的 湍流观 测。 但 这 两 个实验 是 在 绿 洲、草 原 以及 戈 壁上进 行 的 ，对 黄土 高原 这 种 典 型 的 半干旱地区 ，则 一直 没 有 较 为 系 统 和连 续 的 观 测。 数
2、值模式 的 发 展需要 不 同 类 型 下垫面 的 丰 富 校验 资料， 年 ，兰 州 大 学 大 气 科 学 学 院 在 榆 中 建 立 了 半干旱气 候和环 境 观 测站 瓵 目 前全 世 界范 围 内 ，国 际 能 量 和水分循环 观 测计划 第 一章 地表 通 量研 究 的 进 展等 过程 的 相 互 作 用对 全 球 气候 、 环境变 化影 响 的 重 要性 赪 国际 地圈 一生 物国外 主 要地气能量物质交换 实 验 表 我国地气能量物质交换 实 验 我国的 黄 土 高原 地区 属于 典 型 的 半 干 旱 区 ，对 这 一高原 地区 的 地气能量和 物质交换过 程 进 行 长期
3、的 监 测 ，将会加深我们 对 人 类 与 生 态环境之 间相 互 作 用的 理 解。 正 是 出于这 一考虑 ， 年，兰 州 大 学 大 气科 学 学 院在甘 肃榆 中 建立 了半 干 旱 气候 和 环境观 测站 ，该站 获 取 的 观 测 资 料 可以 用来 验 证 和 改进 目 前气候 和 天气预报模 式中 半 干 旱 地区 陆面过 程 、 辐 射 过 程 的 参 数 化方 案，对 于 研 究 区 域 能量和 水 分循环、 预测 我国西 北 干 旱 化等 自 然 灾 害 有 重 要作 用。 同 时 ，观 测 资 料 也可用于 研 究 土 地利 用、 水 资 源 利 用、 工 业 及城 市
4、污 染对 区 域 能量和 水 分循环的 影 响 ，为 西 北 干 旱 化趋 势 进 行 预测 ，为 干 旱 化评 估 和对 策研 究 提供第 一手 的 科 学 观 测 依据 ，也为 人 类 活动 与 干 旱 区 生 态效 应 的 关 联 提供评 估【 。 很 早， 天 然植 被 覆 盖 少 ， 大多 数 都 被 人 工植 被 所 代 替 ， 目前 天 然植 被 仅 存 于 土石 山地和石 质 山地， 分 布 比较 零 散 。而 且黄 土土质 疏松 多 孔 ， 易 遭 流水 的 侵 蚀【 。下垫 面情 况 十分 复杂 ， 由塬、川 、沟 、山、梁 、峁 、坪 等 地貌 组 成 ， 加 之 受高
5、耸 而 广 大的 青 藏高 原 影响 ， 使 该 下垫 面的 物 质 和 能 量 传 输过 程不 同于 其 它 地区， 这深刻 地影响 着 我国 西 北 干 旱气 候 的 形 成 和 季风 环 流的 活 动 ， 同时 也 会 在 一定 程度 上 作 用 于 全球 气 候 和 大气 环 流的 变 梦行 喙胤 獾玫母 腥 韧 俊 比韧 浚 芯 扛 肧 的 能 量 平 衡 特征 ，包 括 各分 量 的 日 变化特征 ， 季节变化特征 。计 算能 量 闭 合率和 波文 比。 参 考 文 献胡 隐 樵 ，高 由禧 黑 河 实验 6 愿珊 登 矫 婀 痰 囊恍 氯 鲜禰 气象学 报， ， 海 痗 甧 王
6、介 民 陆面 过 程实验 和地 气相互作用 一从 絀 和 高 ， ： 观测 场 和仪 器 介 绍 ， 一谢 矿军一一萌 一一一一一一一一一一一 第 二章图 图 近地 面 层气 象观 测 塔及 观 测 场 周围 地 貌 以 及 测 量大气压 力 ， 芬 兰 徒邓 甃 ，和长 波 向 下 辐 射 ， 长 波 向 下 辐 射 衫 ， 分 别 埋 设 美 叵峦寥 范表 面 通 量观 测 采用 的 仪器 是三 维 超声仪 ， ， 参 考 文 献 搅鞒 虲 变 化 特 征 图 搅鞒 虲 变 化 特 征；童毫， 搅鞒 虲 变 化 特 征图 年 轮 月 温度 、 降 水量 年 变 化 搅鞒 虲 变 化 特 征
7、暑线 中 我们 可 以看出 ， 在夜间 ， 冉 细 撸 抑鸾 龃 螅 饺粘 龊 肿笥 孀 乓 雇 淼 睦 戳伲 珻 浓 度 又 开 始 恢 复 。 这 与郭 建侠 【 ， 现 的 不明 显。旨 搅鞒 虲 变 化 特 征 搅鞒 虲 变 化 特 征参 考 文 献 蛴牖肪 逞 芯 浚 琁 第 四章 袴 曲 餉 图 正 午 时 刻向 下 短波 辐 射 年 变 化 图图 薹 短 波 辐 射 的 突 然 增 大 ， 可 以 明 显 看出 这 一点 。 此 次 的 雪 情 比 盏 拇 螅 邓 看锏 绾 盏 牡乇矸 章 蚀锏搅 薕 ，地面 几 乎 反射 了全 部 的 太阳 短 波 辐 射 ， 在 月 日 之前
8、 ， 地表 反照率一直 大 于 。 其中 ，为 大 气 热 辐 射 系 数 ， K沟俜 摇 嚷 常数 ， 一 唬 篗 痬 土壤 特 征 类型 区域 不同 的现 象 ， 而 这也 必 然深刻 影响 到 地 表 能量 的分 配 和输 送 。 气 象， ， 第 五章地 表能 量 平衡是陆 气相互 作 用 的一条基本 原 则 ， 太 阳 活 动、地 核能 量 释 放 、生 态 环境和 人 类 活 动等自 然 或 人 为 因 素 对 气候变 化 的影 响 主 要 通过 对 地 表热量 和 辐 射 平衡的改 变 来 实 现， 从 微 气象学 的角 度揭 示 地 气间 水 热交 换 规律， 可 以 加深对
9、大气运动机 理的认 识 ， 对 于 发 展 数值预报 模 式具 有 极 为 重 要 的意 义 ， 有 助 于 进一步提高灾 害 性 天气和 气候预测水 平【 。为 ： 猼 鳯 潜热 通 量 的计 算公 式 为 ： 潜热 通量 逐 渐 减小 ，在 夜间 甚至 出现 负 值 鱿帜岫头 湃 攘。 潜热 通量 具 有明 显的 季节变化特征 ，在 冬 季，潜 热 通 量 在 ： 左右才 由 负 转 正 ，： 又 由 正 转 负 ，峰值 仅 有 ，约为 其它 季节的 一 半 。萎 土 壤热 通量 是 用 于 加热 或 冷却表层土 壤的能 量 ， 其 表达 式 为 ： 图 瘛“圳 “一 况 。 净 辐 射作
10、 为 土 壤 一 大 气 系 统 的 外部 驱动能 量 ， 主要 以 潜 热 通 量 、感 热 通 量 的 形 式 加热 大 气 边 界层 底 部 ， 也 将 部 分能 量 以 土 壤 热 通 量 的 形 式 传 入土 壤 ， 使 土 壤 的 温度 发生 变化 。 地 表能 量 平衡各项中， 在白天 净 辐 射数 值 最大 ； 其 次是感 热 通 量 ， 感 热 通 量 比潜 热通 量 要 大 很多 ； 夏 春 秋三 季 潜 热 通 量 大 于 地 表热 通 量 ， 而在冬 季 ， 潜 热 通 量 和 地 表热 通量 相 差 不 大 。可 以 用 来 检 验能 量 平衡的 闭合性， ；。卢：坐
11、 ： ： ： ： ： ： 旱 气候 区 ， 但 在夏 季 ， 西 北 黄土高 原 的 干 旱 情况比 后 者 严 重得 多。 通 榆当地 时间通 榆当地 时间 ： ： ： 参 考 文 献琓 主要 结 论土 壤温 度 日 变 化 表 现 为准 正 弦 曲 线 ，峰 值发 生 时 间随 土 壤深度 而 滞 后 ，日 变 化 振幅 利用 年 月 的观 测 资 料 ，对同 处 于半 干旱 区 的通 榆观 测 站 的地表 能 量平 衡相 差 很 多 ，可见 虽 然 同 属 半 干旱 区 ，但 在 夏 季 两 地的 地表 能 量分配 差 别 很 大问 题继 续 做深 入研 究 和 探 讨 。 在学期间 的研究成 果 珻 琩 ： 產