在干旱區(qū),為了增加農(nóng)作物產(chǎn)量,通常使用地膜覆蓋地表用以抑制蒸發(fā),提高水分利用率。從陸氣相互作用角度而言,大面積地膜覆蓋顯著改變了地表陸面參數(shù),并阻斷了土壤與大氣間的水分交換,因而會(huì)影響該地區(qū)陸面過(guò)程,并可能對(duì)區(qū)域氣候產(chǎn)生一定的影響。本文利用中國(guó)西北干旱區(qū)古浪非均勻下墊面近地層觀測(cè)實(shí)驗(yàn)(Gulang Heterogeneous Underlying Surface Layer Experiment,GHUSLE)地膜覆蓋情形下的觀測(cè)資料,并結(jié)合NOAH LSM(簡(jiǎn)稱為NOAH)陸面過(guò)程模式和WRF區(qū)域氣候模式,模擬研究了地膜覆蓋對(duì)陸面過(guò)程和區(qū)域氣候的影響。得到如下結(jié)論:首先,分析了 GHUSLE實(shí)驗(yàn)中地膜覆蓋農(nóng)田下墊面的陸面過(guò)程特征,并檢驗(yàn)了 NOAH模式對(duì)這類特殊下墊面的模擬性能。資料分析結(jié)果表明:干旱區(qū)地膜覆蓋下墊面的水熱傳輸特征為淺層變化劇烈,受太陽(yáng)輻射的強(qiáng)烈影響,具有顯著的日變化,而深層變化較為平緩;其輻射四分量均呈現(xiàn)明顯的單峰型,地表綜合反照率均呈現(xiàn)U型,其中,向上短波輻射受地膜影響較為顯著,觀測(cè)前期地表綜合反照率較觀測(cè)后期高,農(nóng)田站能量平衡特征為潛熱通量占主導(dǎo)地位,主要與植被蒸騰作用有關(guān):數(shù)值模擬結(jié)果表明:NOAH模式模擬的所有陸面特征變量與觀測(cè)值間均具有較大偏差,說(shuō)明該模式不能合理地刻畫這種特殊的下墊面的陸面過(guò)程特征。其次,考慮了地膜覆蓋對(duì)地表綜合反照率和蒸發(fā)的影響,并利用人工智能粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)算法,優(yōu)化了 NOAH 模式中的陸面參數(shù),形成了適用于地膜覆蓋下墊面的NOAH__MULCH模式。通過(guò)與觀測(cè)資料的對(duì)比發(fā)現(xiàn):NOAH__MULCH顯著的提高了對(duì)地膜覆蓋下墊面的陸面過(guò)程特征的模擬能力,模擬的向上短波、向上長(zhǎng)波、感熱、潛熱通量與觀測(cè)值更為接近。通過(guò)與原NOAH模式的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)地膜覆蓋會(huì)顯著影響輻射平衡、湍流通量和土壤溫濕度。最后,將NOAH__MULCH模式耦合到WRF模式中,模擬研究了大面積地膜覆蓋對(duì)區(qū)域氣候的影響。對(duì)比有無(wú)地膜覆蓋模擬的氣象要素和陸面過(guò)程特征差異,得到以下結(jié)論;大面積地膜覆蓋后土壤濕度增加0.009-0.090m3.m-3;土壤溫度下降0.2-1.6K;潛熱通量減少2-15W·m-2;感熱通量減少10-45W·m-2;凈輻射通量增加12-23W·m-2地表比濕下降,最大達(dá)到0.16g/kg,地表溫度下降,最大達(dá)到為1.6K,地表氣壓上升,最大為11Pa。說(shuō)明大面積地膜覆蓋對(duì)該地區(qū)氣象要素和陸面特征均有一定影響。
【學(xué)位單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：P461
【部分圖文】：

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２．２模式簡(jiǎn)介??為了研究地膜覆蓋對(duì)陸面過(guò)程的影響，本文使用離線運(yùn)行的一維陸面模式??ＮＯＡＨ?ＬＳＭ，而為了評(píng)估大面積地膜覆蓋對(duì)區(qū)域氣候的影響，使用區(qū)域氣候模??式ＷＲＦ，下面將分別對(duì)這兩個(gè)模式進(jìn)行詳細(xì)的介紹。??２．２．１?ＮＯＡＨ?ＬＳＭ模式簡(jiǎn)介??ＮＯＡＨ?ＬＳＭ的研究開始于１９９０年，最先由ＮＣＥＰ提出，此后由不同的研宄??機(jī)構(gòu)不斷擴(kuò)展，發(fā)展成為一個(gè)包含復(fù)雜物理過(guò)程的陸面過(guò)程模式，可以用于模擬??土壤溫濕度、湍流通量以及輻射等。該模式己在不同的下墊面進(jìn)行過(guò)模擬驗(yàn)證，??并已經(jīng)稱合進(jìn)?ＷＲＦ（ｔｈｅ?Ｗｅａｔｈｅｒ?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?＆?Ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ?Ｍｏｄｅｌ）、??ＰＳＵ／ＭＭ５Ｐｅｎｎｓｌｖａｎｉａ?Ｓｔａｔｅ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ／?ｔｈｅ?Ｆｉ他－Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?Ｐｅｎｎ?Ｓｔａｔｅ／ＮＣＡＲ??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2836759