Sự điều chỉnh của mối quan hệ cân bằng năng lượng bề mặt đất bằng cách giới thiệu độ dẫn nhiệt cảm ứng theo chiều dọc và dự trữ nhiệt trong đất trên Cao nguyên Loess

Science China Earth Sciences - Tập 55 - Trang 580-589 - 2011
Qiang Zhang1,2,3, HongYu Li3,1, JianHua Zhao1,3
1Key laboratory of Arid Climatic Change and Reducing Disaster of Gansu Province, Key Open Laboratory of Arid Climatic Change and Disaster Reduction, Institute of Arid Meteorology, China Meteorological Administration, Lanzhou, China
2Gansu Provincial Meteorological Bureau, Lanzhou, China
3College of Atmospheric Sciences, Lanzhou University, Lanzhou, China

Tóm tắt

Ít thông tin được biết đến về vấn đề cân bằng năng lượng bề mặt cho một bề mặt cơ bản phức tạp. Bằng cách sử dụng dữ liệu từ Thí nghiệm Các quá trình Bề mặt Đất Cao nguyên Loess (LOPEX) và điều tra các đặc điểm của cân bằng năng lượng bề mặt trên một bề mặt cơ bản phức tạp, bài báo này tính toán dự trữ nhiệt trong đất và sự dẫn nhiệt cảm ứng theo chiều dọc, phân tích những đóng góp của chúng vào sự mất cân bằng năng lượng bề mặt, và thảo luận cơ chế mà qua đó vận tốc chiều dọc và độ dốc nhiệt độ trong lớp bề mặt ảnh hưởng đến quá trình truyền dẫn nhiệt cảm ứng theo chiều dọc. Chúng tôi nhận thấy rằng vận tốc chiều dọc trong lớp bề mặt cung cấp năng lượng động cần thiết cho quá trình dẫn nhiệt cảm ứng theo chiều dọc, và độ dốc nhiệt độ tương đối mạnh là nguồn năng lượng tạo ra sự dẫn nhiệt cảm ứng theo chiều dọc. Trong điều kiện đi lên, tác động của sự dẫn nhiệt cảm ứng theo chiều dọc đến ngân sách năng lượng bề mặt trở nên rõ ràng hơn. Chúng tôi cũng phát hiện ra rằng khi thêm các thành phần dự trữ nhiệt trong đất và sự dẫn nhiệt cảm ứng theo chiều dọc vào phương trình cân bằng năng lượng, sự mất cân bằng được cải thiện rõ rệt. Đỉnh giá trị trung bình theo giờ của các phần còn lại giảm từ 125.1 xuống 41.5 W m−2, giá trị tuyệt đối trung bình hàng ngày của các phần còn lại giảm từ 59.0 xuống 26.4 W m−2, và sự đóng cửa cân bằng năng lượng bề mặt tăng từ 78.4% lên 94.0%.

Từ khóa

#cân bằng năng lượng bề mặt #dẫn nhiệt cảm ứng theo chiều dọc #dự trữ nhiệt trong đất #Cao nguyên Loess #sự mất cân bằng năng lượng bề mặt

Tài liệu tham khảo

Ren Z Q. The discuss of some problems of climatic change at the present age (in Chinese). Adv Earth Sci, 1996, 6: 333–343 Foken T, Oncley S P. Result of the workshop “instrumental and methodical problems of land surface flux measurements”. Bull Amer Meteorol Soc, 1995, 76: 1191–1193 Oncley S P, Foken T, Vogt R, et al. The energy balance experiment EBEX-2000, Part I: Overview and energy balance. Bound-Layer Meteor, 2007, 123: 1–28 Moore C J. Frequency response corrections for eddy correlation systems. Bound-Layer Meteor, 1986, 37: 17–35 Nakai T, van der Molen M K, Gash J H C, et al. Correction of sonic anemometer angle of attack errors. Agric For Meteorol, 2006, 136: 19–30 Liebethal C, Huwe B, Foken T. Sensitivity analysis for two ground heat flux calculation approaches. Agric For Meteorol, 2005, 132: 253–262 Kanda M, Inagaki A, Letzel M O, et al. LES study of the energy imbalance problem with eddy covariance fluxes. Bound-Layer Meteorol, 2004, 110: 381–404 Gao Z, Fan X, Bian L. An analytical solution to one-dimensional thermal conduction-convection soil. Soil Sci, 2003, 168: 99–107 Guo J X, Bian L G, Dai Y J. Multiple time scale evaluation of the energy balance during the maize growing season, and a new reason for energy imbalance. Sci China Ser D-Earth Sci, 2009, 52: 108–117 Foken T, Wimmer F, Mauder M, et al. Some aspects of the energy balance closure problem. Atmos Chem Phys, 2006, 6: 4395–4402 Foken T. The energy balance closure problem: An overview. Ecol Appl, 2008, 18: 1351–1367 Wang J M, Wang W Z, Ao Y H, et al. Turbulence flux measurements under Complicated Conditions (in Chinese). Adv Earth Sci, 2007, 22: 791–797 Mahrt L. Flux sampling errors for aircraft and towers. J Atmos Ocean Technol, 1998, 15: 416–429 Lee X H. On micrometeorological observations of surface-air exchange over tall vegetation. Agric For Meteorol, 1998, 91: 39–49 Zhang Q, Zeng X B, Dickinson R E, et al. The study of influence of mesoscale enhancement on subgrid-scale sea surface fluxes of large-scale model (in Chinese). Acta Oceanal Sin, 2001, 23: 133–141 Zeng X B, Zhang Q, Johnson D, et al. Effect of precipitation and cloud on ocean surface fluxes at different spatial scales. Mon Weather Rev, 2002, 130: 2125–2133 Zhang Q, Wang S, Zhang J, et al. The progresses on land surface processes and atmospheric boundary layer in arid regions (in Chinese). Adv Earth Sci, 2009, 24: 1185–1194 Finnigan J J, Clement R, Malhi Y, et al. A re-evaluation of long-term flux measurement techniques. Part I: Averaging and coordinate rotation. Bound-Layer Meteorol, 2003, 107: 1–48 Cava D, Contini D, Donateo A, et al. Analysis of short-term closure of the surface energy balance above short vegetation. Agric For Meteorol, 2008, 148: 82–93 Zhang Q, Li H Y. The relationship between surface energy balance unclosure and vertical sensible heat advection over the Loess Plateau (in Chinese). Acta Phys Sin, 2010, 59: 716–723 Li H Y, Zhang Q, Zhao J H, et al. Research on characteristics of the surface energy imbalance and mechanisms causing it over the Loess Plateau in the middle part of Gansu (in Chinese). Plateau Meteorol, 2010, 29: 1153–1162 Finnigan J J. The storage term in eddy flux calculations. Agric For Meteorol, 2005, 136: 108–113 Zhang Q, Hu X J, Wang S, et al. Some technological and scientific issues about Loess Plateau Land-surface Processes Experiment (LOPEX) (in Chinese). Adv Earth Sci, 2009, 24: 365–371 Zhang Q, Wang S. On land surface processes and its experimental study in Chinese Loess Plateau (in Chinese). Adv Earth Sci, 2008, 23: 167–173 Huang J P, Zhang W, Zuo J Q, et al. An overview of the semiarid climate and environment research observatory over the Loess Plateau. Adv Atmos Sci, 2008, 25,6: 906–921 Zuo J Q, Wang J M, Huang J P, et al. Estimation of ground heat flux for a semiarid grassland and its impact on the surface energy budget (in Chinese). Plateau Meteorol, 2010, 29: 840–848 Huang H F. Research on Principles and Simulation of Interactions of Soil, Plant and Atmosphere (in Chinese). Beijing: China Meteorological Press, 1997. 163–164 Hu Y Q, Qi Y J, Yang X L. Preliminary analysis about characteristics of microclimate and heat energy budget in Hexi Gobi (Huayin) (in Chinese). Plateau Meteorol, 1992, 9: 1l3–l19 Pielke R A. Mesoscale Meteorological Modeling. New York: Academic Press, 1984. 612 Stull R B. Introduction to Boundary Layer Meteorology (in Chinese). Beijing: Meteorological Press, 1991. 719–720 Webb E K, Pearman G I, Leuning R. Correction of the flux measurements for density effects due to heat and water vapour transfer. Q J R Meteorol Soc, 1980, 106: 85–100 Twine T E, Kustas W P, Norman J M, et al. Correcting eddycovariance flux underestimates over a grassland. Agric For Meteorol, 2000, 103: 279–300 Sakai R K, Fitzjarrald D R, Moore K E. Importance of low-frequency contribution to eddy fluxes observed over rough surface. J Appl Meteorol, 2001, 40: 2178–2192 Brotzge J A, Crawford K C. Examination of the surface energy budget: A comparison of eddy correlation and Bowen Ratio measurement systems. J Hydrometeorol, 2003, 14: 160–178 Tanaka K, Tamagawa I, Ishikawa H, et al. Surface energy budget and closure of the eastern Tibetan Plateau during the GAME/Tibet IOP1998. J Hydrol, 2003, 283: 169–183 Zhang Q, Wang S. The characteristics of spatial disturbance of surface processes in oasis on the background of desert (in Chinese). Acta Ecol Sin, 2005, 25: 2459–2466 Zhang Q, Wang S. Comparison of atmospheric characteristics of near-surface layer between oasis and desert background in summer (in Chinese). J Glaci Geoc, 2005, 27: 879–886