塔里木盆地地处我国西北的新疆南部。这里远离海洋,蒸发比较强烈,气候十分干旱,属于典型的内陆干旱和半干旱地区,其农业主要依赖灌溉,灌溉必将对当地干旱气候产生重要影响。此外,这里生态系统环境极为脆弱且不稳定,特别容易受到干热风等自然灾害的影响,该地区为干热风多发区。为了更好地了解农田灌溉如何改变新疆干旱地区的区域气候以及量化它对干热风的影响,以我国南疆的塔里木盆地为典型区域开展相关研究。本研究采用区域气候模式WRF(Weather Research and Forecasting),先在该模式的CLM(Community Land Model)陆面过程方案中引入比较合理的灌溉方案,然后设计两组模拟试验(分别为考虑和不考虑灌溉过程),连续模拟10年(2006-2015年)的作物生长季节,通过两组试验的差值来研究新疆塔里木盆地灌溉的区域气候效应以及它对干热风的影响。本文的主要研究结果如下:(1)WRF模式对在研究区域的多年平均地表温度和近地面气温具有较好的模拟性能,但在山区地表温度和近地面气温表现出比较高的冷偏差,在灌区以及灌区周边表现出热偏差,且地表温度模拟的偏高值更大。温度模拟偏高的地方正好是塔里木盆地绿洲灌溉区及灌区周边。相比于近地面气温与地表温度,模式对降水展现出稍差的模拟性能。降水在山区表现出明显的偏高,但对塔里木盆地灌区和灌区周边的模拟效果较好,模拟的降水表现出略微的偏低。从整体上看,模拟的月降水量与观测值的空间分布格局比较一致,WRF模式可以捕捉到跨越天山,昆仑山和塔里木盆地的降水带和数量级。(2)灌溉增加土壤湿度,进而会增加蒸散量,从而导致潜热通量增加以及感热通量减少。相比于夜间,在日间的太阳辐射较大,所以潜热增加的量和感热减少的量相应较多。灌溉引起的感热与潜热通量变化的空间分布近乎是一致的,且感热通量的减少幅度是明显小于潜热通量的。由于灌溉的蒸发冷却效应,加入灌溉方案后的模式不仅显著地降低了原模式在灌区内的热偏差,而且灌溉引起的冷却和增湿效应导致灌区降水偏差变小,这表明区域气候模式在模拟陆气相互作用的过程时考虑灌溉过程是十分必要的。(3)不同于灌溉对地表热通量以及温度的局部影响,灌溉对降水的影响却是十分复杂的。灌溉引起的降水变化在空间上分布非常不均匀,而且在灌溉区域甚至在灌区的周边都有很显著的影响。灌溉增加了蒸散量,而边界层水蒸气的增加对降水的形成有积极的影响,但是灌溉的降温作用却是有利于增强大气的稳定性,削弱了塔里木盆地灌区的上升运动,因此灌溉后的增湿和冷却效应导致整个灌溉区的降水无论在日间还是在夜间增加量都特别小。但是在山区中部和塔里木盆地顺风地区增加地特别明显。(4)没有考虑灌溉方案的控制试验(CTL)和考虑灌溉方案的试验(IRR)模拟的地表温度、近地面气温和降水在年际上的变化趋势与观测值几乎是一致的,这展现了模式能够很好地模拟新疆塔里木盆地灌区地表温度、近地面气温以及降水的年际变化情况。由于灌溉的降温效应明显,IRR试验模拟的地表温度和近地面气温结果更逼近观测值的年际变化。然而由于灌溉对灌区降水存在很大的不确定性,所以在年际变化上灌区的降水变化是有增加的也有减少的。(5)WRF模式能够模拟出干热风天数的空间分布情况,但表现出较大的误差,尤其是在灌溉百分数越大的区域,模式模拟偏高的误差更大。CTL和IRR两个试验都展现了与观测值干热风天数一致的年际变化趋势,但这两个模式都表现出比较大的高偏差,尤其是CTL试验。由于灌溉的冷却增湿效应,灌溉在很大程度上减少了干热风模拟偏高的误差,并有效地降低了干热风灾害对农作物造成的威胁。尤其是在灌溉百分数越大的区域,灌溉减轻干热风灾害的效应更显著。IRR试验显示出比CTL试验更好的模拟效果,IRR试验模拟的干热风天数结果更逼近观测值的年际变化。