基于LAS观测的城镇感热通量时空特征及影响因素

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:dillydally
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感热通量是地气交换的重要组成部分,准确测量地表感热通量对于了解大气运动及局地气候特征的形成机制十分重要。近年来,不断加快的城镇化进程显著改变了下垫面类型,从而导致城镇区域地气之间水热平衡的明显变化,城镇感热通量的观测研究十分必要。本项研究利用2018年4月~2019年4月南京盘城大孔径闪烁仪(Large Aperture Scintillometer,LAS)观测数据,分析了城镇感热通量的时间变化特征及空间代表性,探讨了环境因子、地表参数对城镇感热通量的影响。主要研究结论为:(1)南京城镇感热通量呈单峰型日变化特征,白天显著大于夜间;白天晴天大于多云天和阴天,夜间晴天略小于多云天和阴天,晴、多云、阴天年平均感热通量分别为60.82±71.04 W·m-2、55.70±54.91 W·m-2、48.31±42.01 W·m-2。白天感热通量春、夏季接近,夏季明显大于冬季;夜间四季差异较小;8月昼、夜均值分别为112.19、23.54 W·m-2,2月昼、夜均值分别为35.57、11.57 W·m-2。(2)晴天白天条件下,不同风向的城镇感热通量存在显著差异,大于150 W·m-2的感热通量值多分布在建筑物和人为活动的高密度风向区,而小于50 W·m-2的值多分布在植被占比更大的风向区。即随着通量源区下垫面不透水层占比的增加,净辐射分配到感热通量的比例明显提高,当不透水层占比大于60%时提高趋势不明显。(3)与EC相比,观测期间LAS城镇感热通量观测值白天、夜间平均偏大25.85、18.16 W·m-2;8月、1月平均偏大35.45、15.03W·m-2;贡献源区的不同是造成两者感热通量差异的主要原因,随着源区重叠度的增加,两者观测结果的一致性趋好。相同源区城镇感热通量LAS观测与遥感数据反演结果之间的拟合斜率远高于EC,且相关性明显偏好,说明LAS在大范围、非均匀下垫面城镇感热通量观测方面比EC有明显优势。(4)用于计算感热通量的5种大气稳定度判断方法之间的差异主要为大气稳定度转换时间不一致和夜间城镇感热通量不同。若以莫宁-奥布霍夫长度L判断大气稳定度为标准,空气折射率结构参数方法在计算感热通量的5种方法中的误判率较低,且数据来源于LAS,是当前比较适宜城镇夜间大气稳定度的判断方法。(5)在影响城镇感热通量的因子中,有效高度变化的影响最大;风速变化的影响较大特别在秋、冬季更为明显;波文比变化对波文比较大的城镇感热通量的影响较小;温度、空气折射率结构参数、地表粗糙度和零平面位移变化的影响可忽略不计。
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