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水循环系统作为地球气候系统的一个重要分支在气候变化的大背景下日益受到重视。西北内陆河流域地处我国干旱区,流域周围为高山、高原环绕,外来水汽到达很少,形成干旱地带独特的水循环系统。具体表现为山区降水大而蒸发强度相对较小,水资源产生于山区,平原盆地降水极少而蒸发强度大,且径流不外流,完全消散于蒸发,多年流域降水量和蒸散发量相当。在这种条件下形成的迥异于湿润地区的水分内循环系统,对局地气候起着重要的作用。
有鉴于此,本文以内陆水循环中的土壤水分和陆面蒸散这两个关键环节为切入点进行了初步的研究。首先对NCEP R-1和ERA40这两套通用的再分析土壤湿度资料进行了对比分析;在此基础上,通过它们驱动耦合Noah-LSM的MM5模式对内陆河流域1991年6月的气候状况进行模拟,进而得到流域6月份的月蒸散分布概况。具体结论如下所示:
1.ERA40和NCEP R-1土壤湿度资料基本揭示了土壤湿度在中国大陆气候平均态的一些共性:东北,华南以及高原地区相对湿润,西北,华北地区为干旱区,ERA40较NCEP R-1更好地刻画出冬季西北为干旱中心这一特点。
2.在黑河流域,ERA40土壤湿度具有明显的月际变化,从浅层到深层振荡幅度逐渐减小,整个流域而言深层湿度大于浅层。具体到上中下游各个站点,表现各不相同:上游山区表层土壤湿度大于深层,而中游土壤湿度值由衷层到深层逐渐增大。NCEP R-1土壤湿度无论是单点还是整个流域平均月际变化均呈现类似正弦式振荡,深浅层振荡幅度很接近。山区站点的土壤湿度最小值大于中下游站点。
3.ERA40土壤湿度在祁连山区年际变化明显,与降水的响应关系要好于NCEP,在中下游站点,ERA40各层和NCEP200cm层土壤湿度无明显年际变化,NCEP10cm层土壤湿度对降水的响应好于ERA40。
4.祁连站深层ERA40土壤湿度和观测相仿,浅层在6、7、8接近观测值,在干季偏大,ERA40土壤湿度在三月重现了土壤湿度跃升的现象,但是与实际观测相比持续时间很短,4月之后湿度值即开始回落。在额济纳站两套资料对于土壤湿度的描述不尽理想。
5.土壤含水量与潜热通量的空间相关性随着土壤深度的增加而减小,表层10cm的土壤含水量状况对潜热分布的影响最大。
6.蒸散量的大值区位于东南部山区,在该区内,大部分地方的月蒸散量超过80mm,最高的区域可达110~120mm,中下游大部分区域的蒸散量在40mm以下,特别是广大荒漠地区月蒸散仅仅10mm。相比于NCEP,ERA40的模拟结果略微偏高。