对陆面过程的初步认识课件.ppt

1、对陆面过程模型的初步认识 资源与环境科学学院地理系 报 告 人：李火青 指导老师：刘永强学习报告报告内容什么是陆面过程？l天气、气候或环境系统的重要组分-气候与陆地系统的反馈机制：1.陆面与近地表大气之间能量、动量、的水分、CO2和其它微量气体；2.路面状态（土壤温度、土壤湿度、冠层温度）；3.陆面特征（反照率、粗糙度、比辐射率、土质特征、植被覆盖等）l 天气、气候、水文和环境预报关键因素。陆面过程的内容陆面过程应包含发生在陆面上所有的物理、化学、生物过程，以及这些过程与大气的关系。陆面过程涉及三大成分，研究时讲其 分为多个部分或单元，量化并系统的处理，然后再模拟它的整体综合过程。陆面过程涉及

2、的学科和技术物理模型理论基础地理生物过程分析化学数学 建模方法计算机为什么要研究陆面过程？l陆地约占有全球表面30%的面积,它与大气之间的动量、热量和水分的交换,在陆面过程中必须考虑到，所以面对以下问题：1.随着人类改造自然的能力增大,为满足更多需求：亚马孙流域的热带雨林是否可以砍掉去种粮食作物?2.全球气候模拟？3.数值化天气预报？4.l为了回答这些问题,这就迫切需要科学家们去探索气候与陆地系统的反馈机制,以及气候对陆面状况的变化的敏感性程度。陆面过程研究的历史及现状50年代开始研究陆-气的相互作用的微气象模式。80-90陆面生物圈物理过程模式(BM，UKMO,SSiB等模式)雪盖模式(Ma

3、x-Planck,GISS等模式)观测研究(ISLSCP-International Satellite Land-Surface Climatology Project,GEWEX-Global Energy and Water Balance Experiments)现在，在以往模式基础上观测研究并实现模型参数化或优化，即第三代陆面过程方案。存在的问题研究动态陆面过程模型-大师.中国学者在陆面过程研究中的贡献中国学者主要从三个方面开展陆面过程的研究工作：陆面过程机制陆面面反照率、粗糙度和土壤含水量的大尺度变化可能导致的陆一气相互反馈机制：土壤水分减少土壤水分减少日辐射量增加日辐射量增加地表

4、吸收的净辐射量增加地表吸收的净辐射量增加地表发射率增加地表发射率增加正反馈正反馈负反馈负反馈陆面面反照率因素：陆一气相互反馈机制陆面面反照率因素：陆一气相互反馈机制陆面过程机制陆面面反照率、粗糙度和土壤含水量的大尺度变化可能导致的陆一气相互反馈机制：降水、水汽幅合增大降水、水汽幅合增大降水、水汽幅合减少降水、水汽幅合减少沙漠化沙漠化促进植被生长促进植被生长地表粗糙度因素：陆一气相互反馈机制地表粗糙度因素：陆一气相互反馈机制大气柱增温大气柱增温正反馈正反馈负反馈负反馈陆面过程机制陆面面反照率、粗糙度和土壤含水量的大尺度变化可能导致的陆一气相互反馈机制：表面吸收的表面吸收的净辐射量增加净辐射量增加

5、土壤水含量因素：陆一气相互反馈机制土壤水含量因素：陆一气相互反馈机制正反馈正反馈日辐射量增加日辐射量增加土壤含水量减少土壤含水量减少负反馈负反馈陆面-大气相互作用什么是陆面过程模型陆面过程模型l大气模型下边界条件 大气边界层模拟 气候模拟 数值天气预报 4-D资料同化(四维同化就是求代价函数的条件极值)l水文模型的上边界条件 水资源估算 作物用水 径流模型l 大气/水文/生态水文模型交界面 区域生态模型 全球碳平衡陆面过程定量化水分平衡方程(Water Balance Equations)jkkkjkjkjwzSUUtt2121jkjkjkjkzSUUzt)()(2121)/)(3mKgvji

6、w它等于多孔介质中水分总密度)/()21(221kmKgkjnodalindexUj相水分通量流出的从控制体积上界面相水分源控制体积中的kSjk)/()21-(221-kmKgkjnodalindexUj相水分通量流出的从控制体积下界面陆面过程定量化植被冠层内的水分平衡方程(Water balance equation in canopy)vwgcacvWEEEzt)()(c其中上标其中上标c是冠层控制体积结点是冠层控制体积结点)/(2smKgEw 湿润页面的水分蒸发率)/(2smKgEac间的水汽湍流运输通量植被冠层与观测高度之)/(2smKgEgc量之间的水汽湍流运输通进入冠层的冠层与地面

7、)/(2smKgEv冠层叶子的水分蒸发率陆面过程定量化 土壤介质中的水分平衡方程(Water balance equations in soil)jtrjivjiljljljljlEzMzMUUzt,2121)()()(1其中，其中，j=nsoil,nsoil 表示土壤介质顶部层结点指标表示土壤介质顶部层结点指标)/(zE2smKgjtr,l中提取的液相水分通量植被蒸腾从控制体积)/(zE2smKgjil中固相水分的变化率控制体积)/(zE2smKgjlv中固相水分的汽化率控制体积文献阅读l 本次阅读文献有：戴永久 曾庆存.陆面过程研究J.水科学进展.1996.7(9),41-53.戴永久.中国科学院大气物理研究所-陆面过程模式(IAP94)M,1994.戴永久 曾庆存 王斌.个简单的陆面过程模式J.1997,21(6),705-716.国跃 洪钟祥 孙菽芬.陆面过程研究的现状与发展趋势J.地球科学进展.1997,12(1),20-25.杨兴国 牛生杰 郑有飞.面过程观测试验研究进展J.干旱气象,2003,21(3),83-89.致谢