1 引言
2 站点及资料介绍
表1 自动气象塔站、 行星边界层塔站各项目的观测高度Table 1 The height of observational instrument of AWS tower and PBL tower |
| 观测项目 | 自动气象塔站 | 行星边界层塔站 |
|---|---|---|
| 风向风速 | 0.91, 5.02和10.36 m | 0.75, 1.5, 3.6, 12和22 m |
| 气温 | 1.03和8.41 m | 0.75, 1.5, 3.6, 12和22 m |
| 空气相对湿度 | 1.03和8.41 m | 0.75, 1.5, 3.6, 12和22 m |
| 气压 | 1 m | 1 m |
表2 BJ观测点观测仪器说明Table 2 Specification of observational instrument at BJ site |
| 观测项目 | 观测仪器 | 观测精度 | 架设高度 /埋深 |
|---|---|---|---|
| 超声风速仪 | CSAT3, Cambell | ±0.5 cm·s-1 | 3.02 m |
| 气体分析仪 | L1-7500, Li-Cor | ±0.03 ppm | 3.02 m |
| 长波辐射 | CM-21, Kipp&Zonen | ±10% | 1.5 m |
| 短波辐射 | CM-21, Kipp&Zonen | ±10% | 1.5 m |
3 方法介绍
3.1 模式介绍
3.2 数值实验设计
表3 植被参数的敏感性实验设计Table 3 The designs of sensitive experiments about vegetation parameters |
| 实验 编号 | 叶面积指数变化情况 | 植被覆盖度变化情况 |
|---|---|---|
| CTL | 不变 | 不变 |
| EXP1 | 在CTL基础上增加50% | 不变 |
| EXP2 | 在CTL基础上减少50% | 不变 |
| EXP3 | 不变 | 在CTL基础上增加25% |
| EXP4 | 不变 | 在CTL基础上减少25% |
3.3 热力学粗糙度参数化方案
表4 热力学粗糙长度参数化方案Table 4 Parameterization of roughness length for heat |
| 参数化方案 | 参考文献(原方案/ 待测方案) | 方案 简称 |
|---|---|---|
| Zeng and Dickinson, 1998 原方案 | Z98 | |
| Brutsaert, 1982 待评估方案 | B82 | |
| Kanda et al, 2007 待评估方案 | K07 | |
| Zilitinkevich, 1995 待评估方案 | Z95 | |
| Zeng et al, 2012 待评估方案 | Z12 | |
| Chen and Zhang, 2009 待评估方案 | CZ09 |
3.4 空气动力学粗糙长度计算方法
4 结果分析
4.1 Z0h参数化方案对模拟结果的影响
4.2 Z0m对地表能量通量模拟结果的影响
图6 利用2014年1 -11月的站点资料与卫星资料计算的空气动力学粗糙长度Fig.6 The aerodynamic roughness length caculated with site data and satellite data from January to November 2014 |
图7 陈方案(a, b)和Massman方案(c, d)计算的Z 0m代入模式后感热(a, c)、 潜热(b, d)的模拟结果Fig.7 The sensible heat flux (a, c) and latent heat flux (b, d) was simulated after displacing Z 0m with the value caculated by Chen scheme (a, b) and Massman scheme (c, d) |
表5 动力学粗糙长度( Z 0m)和热力学粗糙长度( Z 0h)参数化的改动对感热潜热模拟的影响Table 5 The influence of variation of Z 0m and Z 0h parameter schemes on simulated sensible heat flux and latent heat flux |
| 改动部分 | 感热通量R 2 | RMSE/(W·m-2) | 潜热通量R 2 | RMSE/(W·m-2) |
|---|---|---|---|---|
| 未改动 | 0.9070 | 15.01 | 0.7584 | 31.46 |
| 站点数据计算值替换Z 0m | 0.9119 | 13.44 | 0.7613 | 31.11 |
| 引入Z12方案 | 0.9123 | 9.61 | 0.7787 | 28.98 |
| 引入B82方案 | 0.9092 | 10.81 | 0.7808 | 29.03 |
| 替换Z 0m并引入Z12方案 | 0.9158 | 8.56 | 0.7793 | 28.82 |
| 替换Z 0m并引入B82方案 | 0.9154 | 7.62 | 0.7825 | 28.33 |