盘锦芦苇湿地参数化方案研究

来源 :中国气象科学研究院 | 被引量 : 5次 | 上传用户:Spring_Song
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湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统。长期以来,生态系统长期通量观测大都集中在草地,农田和森林生态系统,关于湿地的相关研究,特别是基于长期观测资料的研究甚少,制约着对湿地陆-气通量输送的准确估算。我国通量观测研究与网络建设起步较晚,涡度相关观测只有7年多的时间,且涡度相关系统仪器较为昂贵,难以普及。而风速、温度和湿度的梯度观测开始时间早,资料较易获取。因此,基于梯度观测资料获取陆-气通量成为人们关注的焦点。已有研究表明,目前基于梯度观测资料计算陆气通量的方法中,变分法(variational technique, VT)充分利用了边界层观测资料、Monin-Obukhov相似性理论和地表能量平衡方程,使算法更加稳定可靠,是目前除涡度相关技术外的最优计算方法。本研究利用盘锦芦苇湿地2005年和2006年的开路式涡度相关系统和微气象梯度系统观测资料定量描述了盘锦芦苇湿地下垫面的空气动力学特征及其统计不稳定性,分析了其主导影响因子。在此基础上,验证了B-D稳定度函数参数化方案的适用性。同时反演了盘锦芦苇湿地的变分法权重系数,探讨了其主导影响因子,提出了变分法权重系数的估算方法。主要结论如下:1)盘锦芦苇湿地非生长季的零平面位移(d)可按照Garratt建议的2/3植被高度(h)计算;生长季的d值和植被群落高度呈很好的线性相关关系,( d = 0.77h),略大于(2/3)h,可能与生长季湿地芦苇群落稠密有关;芦苇湿地粗糙度(z0)与叶面积指数(LAI)呈二次曲线关系,z0/h随LAI增大迅速减小并逐渐趋于稳定。2)盘锦芦苇湿地近地面层一般不存在极稳定或极不稳定的层结,经常维持弱稳定和弱不稳定层结。3)基于观测资料拟合的盘锦芦苇湿地近地面层不稳定层结(-0.4<z/L<-0.01)下的动量和感热稳定度函数与B-D参数化方案较为一致,B-D方案适用于盘锦芦苇湿地近地面层湍流通量计算。需要指出的是,在此稳定度范围之外B-D方案的适用性还需进一步验证。4)初步建立了估算变分法权重系数的统计学方法,指出变分法权重系数在不同月份并不相同,变分法权重系数不仅与仪器误差有关,还受下垫面植被生长的动态影响,包括植被高度和零平面位移等。5)与涡度相关方法相比较,变分法受能量平衡方程的限制,能量闭合度更高,水热通量之和更加集中在有效能附近,与已有的研究结果相吻合。
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