留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

土壤湿度异常对区域短期气候影响的数值模拟试验

李巧萍 丁一汇 董文杰

李巧萍, 丁一汇, 董文杰. 土壤湿度异常对区域短期气候影响的数值模拟试验. 应用气象学报, 2007, 18(1): 1-11.
引用本文: 李巧萍, 丁一汇, 董文杰. 土壤湿度异常对区域短期气候影响的数值模拟试验. 应用气象学报, 2007, 18(1): 1-11.
Li Qiaoping, Ding Yihui, Dong Wenjie. A numerical study on effects of the soil moisture upon the regional short-term climate. J Appl Meteor Sci, 2007, 18(1): 1-11.
Citation: Li Qiaoping, Ding Yihui, Dong Wenjie. A numerical study on effects of the soil moisture upon the regional short-term climate. J Appl Meteor Sci, 2007, 18(1): 1-11.

土壤湿度异常对区域短期气候影响的数值模拟试验

资助项目: 

国家自然科学基金项目 40231004

国家重点发展基础研究项目 2006CB400503

A Numerical Study on Effects of the Soil Moisture upon the Regional Short-term Climate

  • 摘要: 用区域气候模式 (RegCM_NCC) 对江淮流域地区春季初始土壤湿度异常导致的区域气候效应进行了数值模拟分析, 结果表明:土壤湿度异常变化对区域降水的影响非常显著, 土壤湿度的正异常使得异常区域内降水增大, 地面空气增湿、蒸发加大, 与此相应, 地表气温迅速降低, 土壤湿度的负异常有与之相反的结果, 这种区域气候响应是通过改变地表辐射平衡及地-气系统能通量而实现的; 区域土壤湿度异常对短期气候的影响在一个月之内较明显, 它的影响可持续至以后的几个月, 但强度逐渐减弱; 区域土壤湿度异常的气候响应不仅仅局限于异常区域内部, 而且可以通过次级环流影响到其他区域的降水、温度等变化。
  • 图  1  长江中下游 (a)、华南地区 (b) 区域平均降水, 长江中下游地区 (c)、华南地区 (d) 区域平均气温的模拟与实况比较

    Fig. 1  Comparison between simulation and observation of regional mean precipitation over the mid-lower Yangtze basins (a) and South China (b), regional mean temperature over the mid-lower Yangtze basins (c) and South China (d)

    图  2  湿土壤试验与控制试验的降水差值图 (单位: mm·d-1)

    (a) 4月, (b) 5月, (c) 6月, (d) 7月, (e) 8月, (f) 夏季平均

    Fig. 2  Rainfall difference between wet soil experiment and control run (unit:mm·d-1)

    (a) April, (b) May, (c) June, (d) July, (e) August, (f) summer mean

    图  3  湿土壤试验与控制试验的地面气温差值图 (单位:℃)

    (a) 第1时期平均, (b) 第2时期平均

    Fig. 3  Temperature difference between wet soil experiment and control run (unit:℃)

    (a) mean during the first period, (b) mean during the second period

    图  4  试验区湿土壤试验与控制试验的平均物理量差值时间演变

    (十字线为降水, 单位: mm·d-1; 空心圆圈线为地面空气湿度, 单位:g/kg; 实心圆圈线为地表径流, 单位: mm; 空心方框线为地面气温, 单位:℃)

    Fig. 4  Time evolvement of average variables difference between wet soil experiment and control run

    (reticle curve denotes precipitation, unit: mm·d-1; open circle curve denotes surface humidity, unit: g/kg; solid circle curve denotes surface run off, unit: mm; open pane curve denotes surface air temperature, unit:℃)

    图  5  湿土壤试验中夏季平均垂直速度偏差的经向-高度剖面 (a) 和纬向-高度剖面图 (b) (单位: Pa·s-1)

    Fig. 5  Meridional-height section (a) and zonal-height section (b) of vertical wind speed difference between wet soil experiment and control run (unit: Pa·s-1)

    图  6  干土壤试验与控制试验的降水差值图 (单位: mm·d-1)

    (a) 4月, (b) 5月, (c) 6月, (d) 7月, (e) 8月, (f) 夏季平均

    Fig. 6  Rainfall difference between wet soil experiment and control run (unit: mm·d-1)

    (a) April, (b) May, (c) June, (d) July, (e) August, (f) summer mean

    图  7  干土壤试验与控制试验的地面气温差值图 (单位:℃) (a) 第1时期平均, (b) 第2时期平均

    Fig. 7  Temperature difference between dry soil experiment and control run (unit:℃) (a) mean during the first period, (b) mean during the second period

    图  8  试验区干土壤试验与控制试验的平均物理量差值时间演变

    (十字线为降水, 单位: mm·d-1; 空心圆圈线为地面空气湿度, 单位: g·kg-1; 实心圆圈线为地面径流, 单位:mm; 空心方框线为地面气温, 单位:℃)

    Fig. 8  Time evolvement of average variables difference between dry soil experiment and control run

    (reticle curve denotes precipitation, unit: mm·d-1; open circle curve denotes surface humidity, unit: g/kg; solid circle curve denotes surface run off, unit: mm; open pane curve denotes surface air temperature, unit:℃)

    图  9  试验区敏感性试验与控制试验的平均地表热平衡差值时间演变 (单位: W·m-2)

    (a) 湿土壤试验, (b) 干土壤试验 (十字线为净长波辐射, 空心圆圈线为地表净短波吸收, 实心圆圈线为感热通量, 空心方框线为潜热通量)

    Fig. 9  Time evolvement of surface heat fluxes difference between experiments and control run (unit: W·m-2)

    (a) wet soil experiment, (b) dry soil experiment (reticle curve denotes net long wave radiation, open circle curve denotes net short wave radiation, solid circle curve denotes sensible heat flux, and open pane curve denotes latent heat flux)

  • [1] Christoph Schär, Daniel Lüthi, Urs Beyerle. The soil-precipitation feedback: A process study with a regional climate model. J Climate, 1999, 12: 722-741. doi:  10.1175/1520-0442(1999)012<0722:TSPFAP>2.0.CO;2
    [2] 马柱国, 符淙斌, 谢力, 等.土壤湿度和气候变化关系研究中的某些问题.地球科学进展, 2001, 16(4): 563-568. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DXJZ200104019.htm
    [3] Chahine T M. The hydrological cycle and its influence on climate. Nature, 1992, 359: 373-380. doi:  10.1038/359373a0
    [4] Kurbatkin G P, Manabe S, Hahn D G. The moisture content of the intensity of summer monsoon circulation. Soviet Meteorology and Hydrology, 1979, 11: 5-11.
    [5] Shukla J, Mintz Y. Influence of land-surface evapotranspiration on the earth climate. Science, 1985, 215: 1498-1501. http://science.sciencemag.org/content/215/4539/1498
    [6] 朱乾根, 兰红平, 沈桐立.土壤湿度和地表反射率变化对我国北方气候影响的数值研究.气象学报, 1996, 54(4): 493-500. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXB604.011.htm
    [7] 王万秋.土壤湿度异常对短期气候影响的数值模拟试验.大气科学, 1991, 15(2): 23-31. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YYQX200701000.htm
    [8] Yeh T C, Wetherald R T, Manabe S. The effect of soil moisture on short-term climate and hydrology change—a numerical experiment Ⅰ. Mon Wea Rev, 1984, 12: 474-490. doi:  10.1175/1520-0493%281984%29112%3C0474%3ATEOSMO%3E2.0.CO%3B2
    [9] Rowntree P R, Bolton J A. Simulation of the atmospheric response to soil moisture anomalies over Europe. Quart J R Met Soc, 1983, 109: 501-526. doi:  10.1002/(ISSN)1477-870X
    [10] 丁一汇, 钱永甫, 颜宏, 等.高分辨率区域气候模式的改进及其在东亚持续性暴雨事件模拟中的应用∥国家"九五"重中之重项目执行专家组.短期气候预测业务动力模式的研制.北京:气象出版社, 2000: 217-231.
    [11] 丁一汇, 刘一鸣, 宋永加, 等.我国短期气候动力预测模式系统的研究及试验.气候与环境研究, 2002, 7(2): 236-246. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QHYH200202010.htm
    [12] Liu Yiming, Ding Yihui. Simulation of heavy rainfall in the summer of 1998 over China with regional climate model. Acta Meteorologica Sinica, 2002, 16(3): 348-362.
    [13] 李巧萍, 丁一汇.区域气候模式对东亚季风和中国降水的多年模拟与性能检验.气象学报, 2004, 62(2): 140-153. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXB200402001.htm
    [14] 孙丞虎, 李维京, 张祖强, 等.淮河流域土壤湿度异常的时空分布特征及其与气候异常关系的初步研究.应用气象学报, 2005, 16(2): 129-138. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20050217&flag=1
    [15] 杜华武, 颜宏.下垫面特征对一次短期天气过程影响的数值试验 (Ⅱ).应用气象学报, 1993, 4(4): 385-393. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=19930467&flag=1
    [16] Sellers P J. Biophysical Models of Land Surface Processes∥Trenberth K E. Climate System Modeling. Cambridge: Cambridge University Press, 1992: 451-490.
  • 加载中
图(9)
计量
  • 文章访问数:  2657
  • HTML全文浏览量:  523
  • PDF下载量:  1314
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2005-11-14
  • 修回日期:  2006-07-06
  • 刊出日期:  2007-02-28

目录

    /

    返回文章
    返回