【摘要】：瑪曲濕地是受氣候變化影響最為嚴(yán)重的地區(qū)之一,其生態(tài)環(huán)境正面臨嚴(yán)重威脅。本文以瑪曲濕地高寒草甸下墊面為研究對(duì)象,分析了2015年夏季觀測(cè)數(shù)據(jù);以黃河源區(qū)為模擬區(qū)域,設(shè)計(jì)了4組不同陸面過程參數(shù)化方案的模擬試驗(yàn),評(píng)估了WRF中尺度數(shù)值模式對(duì)黃河源區(qū)地表及近地層氣象要素的模擬效果,并計(jì)算了各項(xiàng)誤差,利用自動(dòng)氣象觀測(cè)站資料和GLDAS數(shù)據(jù)集對(duì)區(qū)域面氣象要素分布進(jìn)行了分析;利用瑪曲高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)CO_2通量和密度觀測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)其月變化和日變化、晴天和陰天的碳排放和吸收速率進(jìn)行了分析,并且對(duì)WRF-Noah-MP試驗(yàn)?zāi)M值進(jìn)行了評(píng)估。得出了以下幾點(diǎn)主要結(jié)論:(1)地表和近地層要素觀測(cè)和模擬對(duì)比:夏季瑪曲高寒草甸近地層氣溫與相對(duì)濕度具有明顯的晝夜變化特征,平均值分別為9.3℃和75.4%,晝夜差異較大。白天風(fēng)速顯著大于夜間,平均風(fēng)速為2.8 m·s~(-1),風(fēng)向以西風(fēng)為主。夏季降水日數(shù)較多,累計(jì)降水241.9 mm,集中在9月。土壤溫度呈準(zhǔn)正弦變化,較深層土壤升溫相比淺層土壤滯后,5 cm和10 cm土壤溫度分別為14.4℃和13.9℃。降水發(fā)生后淺層土壤濕度快速響應(yīng),較深層土壤稍滯后。5 cm和10 cm土壤濕度平均值分別為0.21 m~3·m~(-3)和0.19 m~3·m~(-3)。WRF模式能較好地模擬出日平均氣溫、相對(duì)濕度、土壤溫度和土壤濕度的變化情況,但氣溫和土壤溫度模擬值偏小,相對(duì)濕度和土壤濕度模擬值偏大。氣溫模擬結(jié)果與觀測(cè)值相關(guān)系數(shù)均大于0.94,WRF-RUC模擬值均方根誤差和偏差最小;WRF-Noah方案模擬的相對(duì)濕度均方根誤差和偏差均小于其它3組試驗(yàn),分別為5.0%和3.4%。模式模擬的主導(dǎo)風(fēng)向與觀測(cè)相反。(2)地表輻射平衡和地表反照率觀測(cè)結(jié)果:夏季瑪曲高寒草甸晴天向下短波輻射可達(dá)1200 W·m~(-2)左右,與鄂陵湖湖濱地區(qū)相近,大于那曲地區(qū)。向下長波輻射在217.0~383.7 W·m~(-2)之間變化,向上長波輻射和向上短波輻射最大值分別為520.7 W·m~(-2)和210.2 W·m~(-2)。7 9月平均地表反照率為0.20,與鄂陵湖湖濱、那曲、海北高寒草甸接近,大于理塘高寒草甸。(3)地表能量平衡各分量觀測(cè)和模擬對(duì)比:瑪曲高寒草甸下墊面凈輻射峰值可達(dá)845 W·m~(-2)左右,地表熱通量在-57.6~114.6 W·m~(-2)之間變化,平均值約為1.8 W·m~(-2)。夜間凈輻射和地表熱通量均有負(fù)值出現(xiàn),地表向大氣傳輸能量。潛熱通量和感熱通量平均值分別為55.7 W·m~(-2)和25.5 W·m~(-2),地表與大氣之間能量傳輸以潛熱輸送占主導(dǎo)。夜間感熱通量和潛熱通量均有負(fù)值出現(xiàn),大氣向地表傳輸能量。夏季能量閉合度平均值僅為0.67,主要是觀測(cè)誤差、植被冠層熱儲(chǔ)存、忽略了平流和中尺度對(duì)流等因素造成。WRF模式能較好地模擬出能量通量的日變化情況,但是對(duì)夜間負(fù)感熱和負(fù)潛熱模擬不夠。WRF-Noah-MP模擬的凈輻射和地表熱通量與觀測(cè)更接近。(4)地表和近地層各要素分布情況:除了WRF-RUC方案外,其余陸面方案均能較好地展現(xiàn)夏季黃河源區(qū)的氣溫、濕度和土壤溫濕度區(qū)域分布狀況。4組試驗(yàn)相比GLDAS,地表溫度、土壤溫度和感熱通量模擬值均稍微偏大。WRF-Noah和WRF-Noah-MP模擬的潛熱通量與GLDAS較吻合。(5)生態(tài)系統(tǒng)碳通量觀測(cè)和模擬對(duì)比:夏季瑪曲高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)CO_2通量平均值為-0.10 mg·m~(-2)·s~(-1),表現(xiàn)為弱的“碳匯”,碳吸收時(shí)長約為13 h。晴天和陰天CO_2通量平均值相差不大,但陰天碳排放速率顯著大于晴天。CO_2密度變化趨勢(shì)與CO_2通量對(duì)應(yīng),平均值為517.20 mg·m~(-3)。WRF-Noah-MP試驗(yàn)?zāi)茌^好地模擬出瑪曲地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)CO_2通量變化趨勢(shì)。
【圖文】：

土壤孔隙度 41.42%~45.65土壤有機(jī)質(zhì) 3.74~40.19 g k土壤全氮含量 0.42~3.47 g kg土壤全磷含量 0.34~0.58 g kg土壤全鉀含量 3.83~8.89 g kg土壤 pH 值 7.54~8.69介紹了研究區(qū)域（30.43°N~36.23°N，，98.19°E~105.115年7 9月每3小時(shí)一次的2 m氣溫和2 m相氣象局，已經(jīng)過一定的質(zhì)量控制。自動(dòng)氣象站分

曲馬場(chǎng)觀測(cè)場(chǎng) 2015 年 7 9 月觀測(cè)資料（詳見 2.2 層微氣象要素的日變化和月變化特征。要素特征2015年7 9月瑪曲高寒草甸近地層氣象要素日變化月變化情況（圖 3-1a）可以看出，瑪曲高寒草甸下墊大，最大日較差可達(dá) 20 ℃左右，顯著大于鄂陵湖湖原東坡地區(qū)[133]、金塔綠洲[134]和敦煌綠洲地區(qū)[135]的 9.3 ℃，最高氣溫為 23.0 ℃，最低氣溫為-2.3 ℃，間變化。每月平均氣溫分別為 9.5 ℃、9.6 ℃、8.7 ℃變化圖（圖 3-1b）可以看出，瑪曲地區(qū)日最低氣溫出月分別比7月滯后約0.5 h和1 h。最高氣溫大約出現(xiàn)溫速率明顯比 7 月和 8 月緩慢。
【學(xué)位授予單位】：成都信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P467

【參考文獻(xiàn)】

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7 褚琳;黃

本文編號(hào)：2637636