牛国跃,孙菽芬,洪钟祥. 1997. 沙漠土壤和大气边界层中水热交换和传输的数值模拟研究[J]. 气象学报, 55(4):398-407, doi:10.11676/qxxb1997.040
沙漠土壤和大气边界层中水热交换和传输的数值模拟研究
NUMERICAL SIMULATION ON WATER AND HEAT TRANSPORT IN THE DESERT SOIL AND ATMOSPHERIC BOUNDARY LAYER
投稿时间:1996-05-22  修订日期:1996-10-31
DOI:10.11676/qxxb1997.040
中文关键词:  沙漠  土壤和大气边界层系统  水热传输  数值模拟
英文关键词:Desert  Soil-atmospher esystem  Water and heat transport  Numerical simulation
基金项目:国家自然基金49475259;“青藏高原地-气系统物理过程观测和理论研究(攀登B)”项目
作者单位
牛国跃 中国科学院大气物理研究所大气边界层和大气化学国家重点实验室, 北京, 100029 
孙菽芬 中国科学院大气物理研究所大气边界层和大气化学国家重点实验室, 北京, 100029 
洪钟祥 中国科学院大气物理研究所大气边界层和大气化学国家重点实验室, 北京, 100029 
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中文摘要:
      为了解沙漠土壤和大气边界层系统中的水分和能量的交换和传输特征,本文发展了一个一维耦合模式,其中包括一个同时考虑土壤中液态水及气态水运动的沙漠土壤模式和一个基于非局地过渡湍流闭合方案的大气边界层模式.用这一耦合模式对沙漠土壤和大气界面的水热交换及沙漠土壤和大气边界层中的水热输送过程进行了模拟,同时与HEIFE(Heihe River Basin Field Experiment)沙漠站的有关资料进行了对比.模拟结果表明约65%的净辐射能以感热(50%)和潜热(15%)的形式提供大气,约35%的净辐射能以地热流量的形式进入土壤.土壤表层2cm的范围表现为水热传输的活跃层,水分和温度廓线呈现剧烈的日变化.模拟结果同时表明沙漠土壤中水分传输以气态水为主,如果忽略土壤中的气态水运动,地气界面的水汽通量计算及边界层内的湿度及水汽通量的计算会产生较大的误差.
英文摘要:
      In order to under stand the exchange and transfer processes of water and energy in the desert soil and the atmospheric boundary layer(ABL),A coupled model,in which a desert soil model including water movement of both liquid and vapor phase and an ABL model based on non-local transilient turbulence closure scheme are coupled together has been developed.With this model,the evolution of potential temperature and specific humidity,the distribution of netradiation among sensible,latent and soil heat flux,and the water and heat flux profiles both in the soil and ABL have been simulated.The HEIFE observation data are used to calibrate the calculation of the water and heat flux both in the soil and ABL.The sensible and latent heat contribute to warm and moisten the bottom grid box(100m) of the ABL,respectively,by this way,the ABL model and the model are coupled together.
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