青藏高原辐射场与冻土热力学关系的分析与模拟研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 李韧 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2005 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 沈志宝 |
| 关键词 | 青藏高原 总辐射 地面短波吸收辐射 土壤热力参数 土壤热平衡系数 |
| 其他题名 | Analysis and Simulation Research on the Relationship between the Radiative Fields and Frozen Soil Thermodynamics over the Qinghai-Tibetan Plateau |
| 中文摘要 | 青藏高原辐射分布的气候学特征，对揭示高原气候形成、了解高原辐射气候资源及高原辐射收支对东亚及全球气候影响有十分重要的理论意义和应用价值。冻土作为高原地区独特的下垫面特征，冻土的发育状况受地表能量的影响，其热力特性的变化又会对冻土与低层大气间的能量交换及天气、气候产生影响。本论文利用地面辐射及气象观测资料分析了青藏高原地区辐射场及其与高原冻土热力特征的关系，本研究作了以下几方面的工作：1，确定了青藏高原总辐射气候学计算式的参数。使用气象资料，以天文辐射为起始数据，以日照百分率为遮蔽因子计算了高原地区总辐射、结果显示，除高原东南部外，高原地区太阳光能资源丰富，总辐射总量大。"总辐射40年·平均年总量在高原西部为高值区，此高值带向东北和东南延伸，其中北支可抵达内蒙古高原。从上世纪70年代到90年代，高原地区总辐射有减小的趋势。火山活动是总辐射减小的一个重要原因。高原地区总辐射随着纬度的增大而减小，随着海拔、日照百分率的增大而增大，纬度、海拔、日照三个因子中，日照是总辐射的一个主要影响因子，纬度对总辐射影响较大，海拔高度对总辐射影响较小，可以忽略。就高原整体而言，总辐射变差系数较小，波动相对较小。2．给出了青藏高原地区地面短波吸收辐射较简单的气候学计算式。与总辐射气候计算式相似，该式仍以天文辐射为起始数据，以日照百分率为遮蔽因子。该经验式的计算误差相对较小。结果显示，高原地区地表短波吸收辐射的分布·变化特征与总辐射的相似，从70年代至90年代，地面短波辐射有减小的趋势·高原地面短波吸收辐射变差系数相对较小，短波吸收辐射的波动较小，较稳定。3。讨论了高原地区的土壤热状况及其对冻土层的影响。上世纪60年代至90年代，高原地表温度有增高的趋势；在高原北部多年冻土热力状况的讨论中，定义了一个无量纲量一士夔琳乎濒奚彝给出了土壤热平衡系数的气候学计算式。分析结果显示，高原北部五道梁地区土壤热通量受地表能量收支影响，随着地表净辐射的增大而增大。上世纪90年代土壤热通量年平均值大于0，热量由地表向下层土壤输送，且有增大的趋势。土壤热平衡系数的变化特征基本上与土壤热通量的变化特征一致，表现为90年代之平均值大于1。表明高原北部多年冻土区冻土有退化的趋势。同时，确定了高原北部土壤热力参数，土壤含水量对土壤热力参数的影响较大，导热率、容积热容量随着土壤含水量的增大而增大，导温率随着土壤含水量的增大而减小。4．分析了上世纪60年代至90年代1月份土壤冻结深度与总辐射的关系。高原地区1月份土壤冻结深度有减小的趋势。就平均状况而言，1月份土壤冻结深度随着总辐射的增大而减小，可用指数关系描述1月份活动层土壤冻结深度随太阳总辐射的变化。活动层冻深随着纬度、海拔的增大而增大，随着日照百分率的增大而减小。纬度、海拔是影响活动层土壤冻结深度的决定因素，太阳辐射是冻深波动的重要外部条件。上世纪60年代至90年代，青藏公路沿线的融化深度增大，融化深度与冻结深度的差值也在增大，表明青藏公路沿线冻土有退缩趋势。5．探讨了1月份土壤冻结深度对夏季scm土壤温度、气温及地气温差的影响。夏季scm土壤温度、气温及地气温差与1月份活动层土壤冻结深度呈现反相关关系，随着1月份活动层冻结深度的增厚，夏季scm土壤温度·气温及地气温差减小。1月份冻深对夏季感热的影响作用显著，青藏高原夏季地面感热输送随着1月份活动层冻结深度的增厚而减弱。6．利用SHA、y模式模拟了地表能量及土壤温度。1、4月份，短波净辐射、长波净辐射及地表净辐射的瞬时值的模拟结果相对较好，三者中以短波净辐射的模拟结果最好，土壤热通量的模拟结果相对较差。地表短波净辐射、有效辐射及净辐射三者误差的累积效应，导致了土壤热通量模拟结果偏差较大。1、4月份，模拟结果与观测结果的变化趋势相同。整体讲，SHAW对地表能量的模拟较成功；SHAW模型较好的模拟了活动层土壤温度。从1月份至2月份随着活动层深层处土壤温度的下降，模拟结果偏差增大，但温度变化趋势与实际相符，从3月至5月份，随着活动层土壤温度的回升，模拟结果的偏差减小。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 136 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/22041]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李韧. 青藏高原辐射场与冻土热力学关系的分析与模拟研究[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2005. |
入库方式： OAI收割
来源：寒区旱区环境与工程研究所
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