本文關鍵詞：干旱區(qū)城市化與生態(tài)環(huán)境交互脅迫過程研究進展及展望，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《蘭州大學》 2008年

中國西北干旱半干旱區(qū)上空水汽收支和傳輸?shù)臄?shù)值模擬研究

陳磊  

【摘要】： 利用中尺度模式WRF,首先對以蘭州為中心包括周圍數(shù)十公里的地區(qū)進行了一系列的敏感性數(shù)值試驗。在數(shù)值實驗中分別對不同區(qū)域減少了植被覆蓋或改變下墊面性質(zhì),以對半干旱地區(qū)植被和下墊面發(fā)生改變后大氣產(chǎn)生的局地和非局地的響應進行分析研究;然后論文進一步以干旱區(qū)中的一個孤立綠洲-興隆山區(qū)為研究對象,選取興隆山地區(qū)有降水而蘭州城區(qū)無降水的幾個個例進行了實況模擬,對比分析了影響蘭州地區(qū)和興隆山地區(qū)空中云水分布和收支差異主要因素。診斷分析結(jié)果表明: 植被變化對區(qū)域內(nèi)溫度的影響比較復雜,并有明顯的日變化。相比于區(qū)域城市化形成的強而穩(wěn)定的增溫中心,植被減少只會在區(qū)域形成較弱而間斷的增溫中心并敏感地依賴于地面凈能量在感熱、潛熱和土壤熱通量之間的分配。區(qū)域內(nèi)植被變化和下墊面特性的改變導致的局地溫度變化在背景風場的作用下向區(qū)域外傳播,其傳播的細節(jié)與風場的特征和地形密切相關。在適當?shù)沫h(huán)流背景下,迎風坡下墊面改變導致的溫度變化可在背景風場的輸送下,繞過很高的山脊在背風坡形成一個持久的變溫中心。植被減少導致的變溫中心會在原有的環(huán)流形式上疊加一個強迫的二級環(huán)流,這一環(huán)流深度約為1.1 km。區(qū)域植被的減少,一方面減少了地面向上的水汽輸送,導致了區(qū)域內(nèi)氣柱水汽含量的減少;另一方面增溫引起的強迫二級環(huán)流會使區(qū)域外水汽向內(nèi)輸送,部分地補償了地面向上輸送水汽的減少,但是二者總體的效果是區(qū)域內(nèi)的氣柱水汽總量減少。在實驗區(qū)域之外,上風向趨于增濕而下風向趨于減濕。 在興隆山地區(qū),以植被為主的下墊面向大氣的水汽輸送較強,有明顯的季節(jié)變化,以夏季的個例為最大。除春季外,山區(qū)主要受東南方向的較濕潤的氣流影響,同時在所有研究個例中該地區(qū)與周圍區(qū)域都有較強的水汽交換,可以獲得區(qū)域外的水汽輸入。山區(qū)上空水汽充沛,云水和雨水含量較高,降水可能性較大;在蘭州城區(qū),以城市為主的下墊面對大氣有穩(wěn)定的水汽輸送,沒有明顯季節(jié)變化,在夏秋季個例中遠低于興隆山區(qū)。城區(qū)一直處于來自北方、東北方的較干氣流的影響,同時與周邊地區(qū)的水汽交換微弱,水汽的平流輸入小。城區(qū)上空云水和雨水含量都較小,降水概率比興隆山地區(qū)小。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：P434.5
【目錄】：

摘要4-5

Abstract5-9

第一章 緒論9-13

1.1 研究背景9-10

1.2 國內(nèi)研究狀況10

1.3 本文的主要工作10-13

第二章 WRF模式介紹及模式檢驗13-19

2.1 WRF模式介紹13-16

2.1.1 WRF模式簡介13

2.1.2 WRF模式的動力框架13-14

2.1.3 WRF模式的物理模塊14-16

2.2 WRF模式的檢驗16-19

2.2.1 資料來源16-17

2.2.2 參數(shù)化方案的選擇17

2.2.3 模式檢驗17-19

第三章 半干旱區(qū)植被減少與城市化對大氣的局地和非局地影響的數(shù)值模擬研究19-40

3.1 數(shù)值實驗設計19-21

3.2 模擬結(jié)果分析21-38

3.2.1 植被變化和城市化引起的局地地面熱通量及溫度變化21-24

3.2.2 植被變化和城市化引起的非局地風場變化24-28

3.2.3 敏感性實驗區(qū)域的溫度異常向區(qū)域外的傳播28-32

3.2.4 植被變化和城市化引起的實驗區(qū)域內(nèi)的水汽變化32-38

3.3 結(jié)語和討論38-40

第四章 干旱區(qū)中孤立綠洲上空水汽收支和傳輸?shù)哪M分析40-65

4.1 數(shù)值實驗設計40-43

4.2 模擬結(jié)果及分析43-63

4.2.1 水汽廓線與模式的水汽調(diào)整43-46

4.2.2 溫度場與環(huán)流形勢分析46-51

4.2.3 地面水汽通量和水汽平流引起的氣柱水汽變化51-59

4.2.4 水與雨水分布59-63

4.3 結(jié)論及討論63-65

第五章 總結(jié)與展望65-68

5.1 植被減少和城市化的局地和非局地影響65

5.2 興隆山-蘭州地區(qū)降水形勢分析65-66

5.3 不足與展望66-68

參考文獻68-73

致謝73

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