中国境内土壤湿度—降水耦合强度研究

发布时间：2020-04-06 09:02

【摘要】：研究陆气相互作用有助于理解陆气间复杂的能量和水份交换、改进模式参数化方案。陆面定量影响降水的程度是反映陆-气耦合特征的一个主要指标,而土壤湿度又在陆面过程中扮演重要角色,因此土壤湿度-降水耦合是陆-气耦合的核心问题之一。由于土壤湿度观测的不完整以及土壤湿度影响降水的中间过程复杂性,关于土壤湿度-降水耦合的定量研究结果差异较大。论文选用两种目前较为流行的耦合强度诊断方法对中国区域土壤湿度与降水间耦合特征进行研究。首先,利用GLDAS(Global Land Data Assimilation System)同化产品和12个参与CMIP5(Fifth Coupled Model Intercomparison Project)模式的输出结果,从土壤湿度对降水影响的两个中间环节出发,通过分析陆面耦合指数ILH、潜热通量-抬升凝结高度耦合指数ILCL以及抬升凝结高度ZLCL间接诊断耦合强度,并对1958~2013年及RCP4.5排放路径下50年(2006~2055年)的4个代表性区域夏季耦合强度的年代变化特征进行分析。之后分析陆面耦合指数与北极涛动指数、厄尔尼诺的相关性来探究耦合强度变化的可能原因。最后,从上述统计结果中选出两个不受厄尔尼诺影响的强、弱耦合年份的夏季(即2000和2005年)作为模拟时段,并对统计的强耦合区进行网格加密,通过控制试验和降水对土壤湿度的敏感性试验直接诊断耦合强度。统计结果表明:1958~2013年间,内蒙古阴山山脉附近、新疆和青海的部分地区为夏季中国土壤湿度与降水耦合的最强区域;陆面耦合指数ILH变化幅度从高到低依次为华北、华南、ILH大值区、西北地区,并在20世纪70年代中期到80年代中期发生转折。2006~2055年的平均而言,预估内蒙古阴山山脉附近仍为耦合最强区;与历史时期(1958~2005年)比较,新疆中部和内蒙古阴山山脉附近的耦合指数ILH增大,而广西、广东地区的则减小;对于耦合指数ILH的年代际变化,华北在2026~2035年最大,而华南则在该时段最小;西北地区变化不大,ILH大值区的耦合强度在逐渐增大。弱耦合年份一定是厄尔尼诺年,但是厄尔尼诺年不一定是弱耦合年份。基于2000年和2005年夏季中尺度模式WRF对中国区耦合强度的诊断结果,发现随着降水时间序列平均时长的增加,土壤湿度-降水的耦合信号逐渐减弱,ΔΩ值在6小时降水时最强;6小时降水的耦合高值区分布在山东、山西、河北、天津、北京、内蒙古中南部地区。网格加密区上2000年在7月份耦合最强,而2005年在8月份最强,其中2000和2005年夏季加密区的共同强耦合中心为北京南部、天津、山东大部分地区、内蒙古的包头、呼和浩特、乌兰察布。借助模拟手段又发现GLDAS资料统计所不能分辨的新的零星大值区,它们大多分布在青藏高原、云南、四川中西部、贵州西部和东南沿海。2000年夏季耦合强度的值和大值区范围均大于2005年,这与GLDAS数据分析得到结果吻合。两种诊断耦合强度的方法得到的共同强耦合区为内蒙古中南部;在6月份,共同强耦合区域还包括山东的部分地区。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P426.6;P461.4

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本文编号：2616301