發(fā)布時(shí)間：2018-01-21 03:15

  本文關(guān)鍵詞： 凍融界面 水熱耦合模型 運(yùn)動(dòng)邊界問題　出處：《中國科學(xué):地球科學(xué)》2014年07期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：土壤的凍結(jié)和融化是土壤內(nèi)部的重要物理過程,其凍融界面位置的移動(dòng)影響土壤水熱特性以及陸面和大氣之間的水分能量交換,從而對(duì)陸面水熱過程產(chǎn)生重要影響.本研究將土壤凍結(jié)和融化問題歸結(jié)為考慮水熱耦合的多運(yùn)動(dòng)邊界問題,利用局部自適應(yīng)變網(wǎng)格法進(jìn)行數(shù)值離散,發(fā)展了考慮凍結(jié)和融化界面位置的移動(dòng)對(duì)水熱過程影響的土壤水熱耦合模型.該模型基于陸面模式分層結(jié)構(gòu)的敏感性試驗(yàn)表明:它能同時(shí)連續(xù)地追蹤多個(gè)凍融界面,克服了等溫線法在同一土壤層不能同時(shí)模擬多個(gè)凍融界面的困難,比高分辨率情形下的計(jì)算效率提高數(shù)倍且計(jì)算穩(wěn)定.利用站點(diǎn)觀測對(duì)土壤凍融界面的位置、土壤溫度和未凍水含量所進(jìn)行的模擬驗(yàn)證,進(jìn)一步表明了該模型的合理性以及應(yīng)用于陸面過程模式的模擬潛力.
[Abstract]:The freezing and melting of soil is an important physical process within the soil. The movement of the freezing and thawing interface affects the water and heat characteristics of the soil and the water energy exchange between the land surface and the atmosphere. In this study, the problem of soil freezing and melting is reduced to a multi-moving boundary problem considering the coupling of water and heat, and the local adaptive variable mesh method is used to discretize the soil. A soil hydrothermal coupling model considering the effect of freezing and melting interface movement on the hydrothermal process is developed. The sensitivity test of the model based on the land surface model layer structure shows that:. It can continuously track multiple freeze-thaw interfaces simultaneously. It overcomes the difficulty that the isotherm method can not simulate several freeze-thaw interfaces simultaneously in the same soil layer, which is several times more efficient and stable than that in the case of high resolution. The simulation of soil temperature and unfrozen water content shows the rationality of the model and the potential of its application to the land surface process model.
【作者單位】： 中國科學(xué)院大氣物理研究所大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;北京信息科技大學(xué)理學(xué)院;中國科學(xué)院大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院;Department
【基金】：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào):91125016) 國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào):2010CB951001,2010CB428403)資助
【分類號(hào)】：P642.14
【正文快照】： 土壤的凍結(jié)和融化是土壤內(nèi)部的重要物理過程,其凍融界面位置(深度)(齊布利斯基和基塔耶夫,1992)的改變影響土壤水熱特性以及陸面和大氣之間的水分能量交換,從而對(duì)陸面水熱過程產(chǎn)生重要影響.在季節(jié)性凍土區(qū),最大凍結(jié)界面深度是路基高度設(shè)計(jì)為防止凍脹所考慮的一個(gè)重要參數(shù)(DeGa

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本文編號(hào)：1450293