邊界條件和下墊面強迫

邊界條件和下墊面強迫第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四1974年：氣候系統(tǒng)概念陸地表面約占地球表面三分之一，是全球氣候系統(tǒng)重要而最為復(fù)雜的組成部分.陸面自然生態(tài)系統(tǒng)+人類活動相關(guān)的LULCC第一節(jié)地表強迫引起非定常變化第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四氣候系統(tǒng)示意圖氣候系統(tǒng)包括:

大氣圈水圈冰雪圈巖石圈生物圈第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四陸面構(gòu)成及其復(fù)雜陸氣相互作用的復(fù)雜性全球陸面構(gòu)成的分布第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四植被（1）幾何特性(如高度、粗糙度)（2）結(jié)構(gòu)特性(如冠層的葉面積指數(shù)及冠層內(nèi)葉片空間和朝向的分布、根的分布)（3）物理特性(如熱力學(xué)和水力學(xué)特性)、（4）化學(xué)特性（4）光學(xué)特性（如反照率、透射率和吸收率）（5）生理生化特性(如光合作用與大氣的輻射、溫度、濕度及co2濃度等的關(guān)系)等。第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四土壤

包括質(zhì)地、結(jié)構(gòu)特性(如孔隙度、顆粒大小)、物理特性(如熱力學(xué)特性、水力學(xué)特性)和光學(xué)特性(如反照率)。第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四●水文過程：植被和土壤質(zhì)地的性質(zhì)和它們的分布外，還要給定地形及地貌特征(如高程、坡度和坡向、流域分布、河網(wǎng)水系)。這些特性的定性和定量確定既隨不同下墊面的類型和性質(zhì)而變，也隨時間和空間而受，同時，還受空間非均勻性和變異度的影響；從現(xiàn)有的知識水平以及已掌握的資料和信息來看，它們中很多還帶有很大的不確定性，這給陸氣相互作用研究帶來很大的困難。第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四陸－氣相互作用示意圖（1）熱力過程

（2）動量交換過程（3）水文過程 （4）物質(zhì)交換過程 （5）陸面過程和陸面狀態(tài)的描述。第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四一地表輻射收支平衡太陽短波輻射地氣長波輻射地表輻射及能量平衡示意圖第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四EinEoutIE(internalenergy)基本的能量平衡公式:EinDt=DIE+EoutDt地表能量平衡第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四某單一地表能量平衡過程:Rsi+RLi

=Rsh

+RLh

+H+lE+CpDT+miscellaneous其中Rsi=入射太陽短波輻射；RLi=向下的大氣長波輻射Rsh=反射的短波輻射；RLh=向上的地表長波輻射H=感熱通量；l=汽化潛熱E=蒸發(fā)率；Cp=地表熱容DT=溫度變化量

miscellaneous

=土壤冰凍過程，生物化學(xué)過程以及降水對熱量的存儲過程等消耗的熱量,等等.RsRs

RL

RL

HlET第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四DiurnalSurfaceRadiationBudgetArya(2001)第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四長波的測量

RLPyrgeometerKippandZonenCG4RLdependsoneffectiveatmospherictemperatureEffectiveBlackbodyTemperatureTeff=(RL/s)1/4KippandZonenCG4EppleyPIR第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四大氣Rs

diffuseRs

directSun地面esT4RsaorRs凈輻射

(RN)=RsN+RLNRL

(1-e)RLRL第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四OtherNetRadiometersKippandZonenNRLitePyradiometerREBSPyradiometerSource:CampbellScientific第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四地表溫度Ts的測量ExtrapolatetemperatureprofilemeasurementsnearthesurfaceLargeerrors,unlessverywindyInfraredthermometer(remotelysensed)PyrgeometerThenmustknowemissivityforsurfaceFinewirethermocouple(insitu)CampbellScientificFW3is0.003"indiameter,FW1is0.001",FW05is0.0005"Smallsensorsdonotabsorbasmuchsolarradiation第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四地表能量收支平衡輻射收支方程能量平衡方程

凈輻射地表反射太陽輻射入射太陽輻射地表向上長波輻射地表吸收大氣逆輻射凈輻射感熱潛熱土壤熱通量地表儲熱第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四下墊面能量平衡示意圖第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四南京城市地表能量平衡示意2006年夏季第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四MeasuringQG第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四HGRNHHLMidNightHGRNHHLMidDay白天和夜間的能量平衡condensationevaporationThinboundary第22頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四城市地表能量平衡

H+HL+HG+HS=Qf+RN

Qf：人為熱通量交通，工業(yè)，居民生活等釋放

第23頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四不同年份人為熱日變化第24頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四邊界層研究的主要方法對地表能量平衡的影響