Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tác động của sự thay đổi thảm thực vật đến một hệ thống đối lưu quy mô trung ở Tây Phi
Tóm tắt
Sự phát triển của các hệ thống đối lưu tạo mưa ở Tây Phi đã là một chủ đề nghiên cứu trong suốt ba thập kỷ qua và được cho là bị ảnh hưởng bởi sự tương tác giữa mặt đất và khí quyển. Nghiên cứu này dựa trên các nghiên cứu trước đó bằng cách xem xét độ nhạy của một hệ thống đối lưu quy mô trung (MCS) đối với sự thay đổi trong thảm thực vật bằng cách sử dụng một mô hình khí quyển khu vực có độ phân giải ngang cao. Giá trị thảm thực vật trong khu vực từ 10 đến 15°N đã tăng từ 10-30% trong 20 năm qua. Tác động của cả việc tăng và giảm thảm thực vật từ 10, 20 và 30% sẽ được điều tra. Trường hợp MCS được chọn xảy ra vào ngày 11 tháng 6 năm 2006 và đã được quan sát trong chiến dịch phân tích đa ngành mùa mưa châu Phi tại Dano, Burkina Faso. Mô hình có khả năng tái tạo những đặc điểm quan trọng nhất của MCS và môi trường khí quyển. Đối với trường hợp được điều tra, không tìm thấy phản ứng rõ ràng về lượng mưa của MCS đối với các kịch bản thảm thực vật đã áp dụng. Sự thay đổi về thảm thực vật đã làm thay đổi dòng chảy bề mặt trong những ngày trước khi MCS xuất hiện, điều này có tác động rõ rệt đến giá trị năng lượng tiềm năng có sẵn đối lưu (CAPE) được mô phỏng. Tuy nhiên, một liên kết giữa CAPE, lưu thông quy mô trung và lượng mưa không thể được chứng minh vì một cơ chế động học được phát hiện có tác dụng chống lại tín hiệu CAPE. Bằng cách sử dụng một mô hình quy mô km, một sự thay đổi trong động lực của vùng lạnh của MCS đã được phát hiện, điều này xuất phát từ sự thay đổi độ ẩm của tầng biên. Tác động của sự thay đổi thảm thực vật đối với MCS do đó không đơn giản và cần phải xem xét một sự tương tác phức tạp giữa các quá trình khác nhau.
Từ khóa
#thảm thực vật #hệ thống đối lưu quy mô trung #Tây Phi #năng lượng tiềm năng có sẵn đối lưu #khí quyểnTài liệu tham khảo
Allen SJ, Gash JHC, Sivakumar MVK, Wallace JS (1994) Measurements of Albedo Variation over Natural Vegetation in the Sahel. Int J Climatol 14:625–636
Braud I, Bessemoulin P, Monteny B, Sicot M, Vandervaere JP, Vauclin M (1997) Unidimensional modelling of a fallow savannah during the HAPEX-Sahel experiment using the SiSPAT model. J Hydrol 189:912–945
Charney JG (1975) Dynamics of deserts and drought in Sahel. Q J R Meteorol Soc 101:193–202
Chong M, Amayenc P, Scialom G, Testud J (1987) A tropical squall line observed during the Copt-81 experiment in West-Africa. 1. Kinematic structure inferred from dual-Doppler radar data. Mon Weather Rev 115:670–694
Clapp RB, Hornberger GM (1978) Empirical equations for some soil hydraulic-properties. Water Resour Res 14:601–604
Clark DB, Xue YK, Harding RJ, Valdes PJ (2001) Modeling the impact of land surface degradation on the climate of tropical north Africa. J Clim 14:1809–1822
Clark DB, Taylor CM, Thorpe AJ (2004) Feedback between the land surface and rainfall at convective length scales. J Hydrometeorol 5:625–639
Crook NA (1996) Sensitivity of moist convection forced by boundary layer processes to low-level thermodynamic fields. Mon Weather Rev 124:1767–1785
D’Amato N, Lebel T (1998) On the characteristics of the rainfall events in the Sahel with a view to the analysis of climatic variability. Int J Climatol 18:955–974
DeRidder K, Schayes G (1997) The IAGL land surface model. J Appl Meteorol 36:167–182
Findell KL, Eltahir EAB (2003a) Atmospheric controls on soil moisture-boundary layer interactions: three-dimensional wind effects. J Geophys Res Atmos 108:1–21
Findell KL, Eltahir EAB (2003b) Atmospheric controls on soil moisture-boundary layer interactions. Part I: framework development. J Hydrometeorol 4:552–569
Goutorbe JP, Lebel T, Dolman AJ, Gash JHC, Kabat P, Kerr YH, Monteny B, Prince SD J, Stricker JNM, Tinga A, Wallace JS (1997) An overview of HAPEX-Sahel: a study in climate and desertification. J Hydrol 189:4–17
Hanan NP, Prince SD (1997) Stomatal conductance of west-central supersite vegetation in HAPEX-Sahel: measurements and empirical models. J Hydrol 189:536–562
Hanan NP, Prince SD, Begue A (1997) Modelling vegetation primary production during HAPEX-Sahel using production efficiency and canopy conductance model formulations. J Hydrol 189:651–675
Herrmann SM, Anyamba A, Tucker CJ (2005) Recent trends in vegetation dynamics in the African Sahel and their relationship to climate. Glob Environ Chang Hum Policy Dimens 15:394–404
Houze RA (2004) Mesoscale convective systems. Rev Geophy 42:1–43
Jenkins GS, Adamou G, Fongang S (2002) The challenges of modeling climate variability and change in West Africa. Clim Change 52:263–286
Kain JS, Fritsch JM (1990) A one-dimensional entraining detraining plume model and its application in convective parameterization. J Atmos Sci 47:2784–2802
Lauwaet D, De Ridder K, van Lipzig NPM (2008) The influence of soil and vegetation parameters on atmospheric variables relevant for convection in the Sahel. J Hydrometeorol 9:461–476
Lauwaet D, van Lipzig NPM, De Ridder K (2009) The effect of vegetation changes on precipitation and mesoscale convective systems in the Sahel. Clim Dyn 33:521–534
Lucas C, Zipser EJ, Ferrier BS (2000) Sensitivity of Tropical West Pacific Oceanic Squall Lines to Tropospheric Wind and Moisture Profiles. J Atmos Sci 57:2351–2373
Mathon V, Laurent H, Lebel T (2002) Mesoscale convective system rainfall in the Sahel. J Appl Meteorol 41:1081–1092
McCaul EW, Cohen C (2002) The impact of simulated storm structure and intensity of variations in the mixed layer and moist layer depths. Mon Weather Rev 130:1722–1748
Mohr KI, Baker RD, Tao WK, Famiglietti JS (2003) The sensitivity of West African convective line water budgets to land cover. J Hydrometeorol 4:62–76
Monkam D (2002) Convective available potential energy (CAPE) in northern Africa and tropical Atlantic and study of its connections with rainfall in Central and West Africa during Summer 1985. Atmos Res 62:125–147
Monteny BA, Lhomme JP, Chehbouni A, Troufleau D, Amadou M, Sicot M, Verhoef A, Galle S, Said F, Lloyd CR (1997) The role of the sahelian biosphere on the water and the CO2 cycle during the HAPEX-Sahel experiment. J Hydrol 189:516–535
Redelsperger JL, Thorncroft CD, Diedhiou A, Lebel T, Parker DJ, Polcher J (2006) African monsoon multidisciplinary analysis—an international research project and field campaign. Bull Am Meteorol Soc 87:1739–1746
Rotunno R, Klemp JB, Weisman ML (1988) A theory for strong, long-lived squall lines. J Atmos Sc 45(3):463–485
Roux F, Testud J, Payen M, Pinty B (1984) West-African Squall-Line Thermodynamic Structure Retrieved from Dual-Doppler Radar Observations. J Atmos Sci 41:3104–3121
Rowell DP, Blondin C (1990) The influence of soil wetness distribution on short-range rainfall forecasting in the West African Sahel. Q J R Meteorol Soc 116:1471–1485
Schultz P (1995) An explicit cloud physics parameterization for operational numerical weather prediction. Mon Weather Rev 123:3331–3343
Shinoda T, Uyeda H (2002) Effective factors in the development of deep convective clouds over the wet region of eastern China during the summer monsoon season. J Meteorol Soc Jpn 80:1395–1414
Smedsmo JL, Foufoula-Georgiou E, Vuruputur V, Kong F, Droegemeier K (2005) On the vertical structure of modeled and observed deep convective storms: Insights for precipitation retrieval and microphysical parameterization. J Appl Meteorol 44:1866–1884
Sogalla M, Kruger A, Kerschgens M (2006) Mesoscale modelling of interactions between rainfall and the land surface in West Africa. Meteorology and Atmospheric Physics 91:211–221
Taylor CM, Clark DB (2001) The diurnal cycle and African easterly waves: a land surface perspective. Q J R Meteorol Soc 127:845–867
Taylor CM, Lambin EF, Stephenne N, Harding RJ, Essery RLH (2002) The influence of land use change on climate in the Sahel. J Clim 15:3615–3629
Vandervaere JP, Peugeot C, Vauclin M, Jaramillo RA, Lebel T (1997) Estimating hydraulic conductivity of crusted soils using disc infiltrometers and minitensiometers. J Hydrol 189:203–223
Visser SM, Sterk G, Karssenberg D (2005) Wind erosion modelling in a Sahelian environment. Environ Model Softw 20:69–84
Wallace JS, Holwill CJ (1997) Soil evaporation from tiger-bush in south-west Niger. J Hydrol 188–189:426–442
Wittich KP, Hansing O (1995) Area-averaged vegetative cover fraction estimated from satellite data. Int J Biometeorol 38:209–215
Xue YK, Shukla J (1993) The influence of land-surface properties on Sahel climate. 1. Desertification. J Clim 6:2232–2245
Xue M, Droegemeier KK, Wong V (2000) The advanced regional prediction system (ARPS)—a multi-scale nonhydrostatic atmospheric simulation and prediction model. Part I: Model dynamics and verification. Meteorol Atmos Phys 75:161–193
Xue M, Droegemeier KK, Wong V, Shapiro A, Brewster K, Carr F, Weber D, Liu Y, Wang D (2001) The advanced regional prediction system (ARPS)—a multi-scale nonhydrostatic atmospheric simulation and prediction tool. part II: model physics and applications. Meteorol Atmos Phys 76:143–165
Yang MJ, Houze RA (1995) Sensitivity of squall-line rear inflow to ice microphysics and environmental humidity. Mon Weather Rev 123:3175–3193
Zeng N, Neelin JD, Lau KM, Tucker CJ (1999) Enhancement of interdecadal climate variability in the Sahel by vegetation interaction. Science 286:1537–1540