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北京城市地表能量平衡特征的观测分析与数值模拟

苗世光;窦军霞;CHEN Fei;李炬;李爱国

  本研究分析了北京325米气象塔三层高度上一年的城市地表能量平衡观测资料,检验并改进了适用于中尺度数值天气预报模式的城市陆面模式。研究表明:1.北京325米气象塔的观测代表了处在暖温带半湿润大陆性季风气候区的我国城市所特有的地表能量平衡特征,即:夏季炎热多雨、冬季寒冷干燥,造成夏季和秋季波恩比最小、春季次之、冬季最大,分别约为1、2、3。2.虽然净辐射有明显的季节变化,但是白天储热在净辐射中所占比例几乎不随季节变化。140m高度基本处于常值通量层。该层上,正午前后的反照率夏季约为0.1,冬季约为0.14;白天感热、潜热、储热占净辐射的比例,晴天时分别为0.25、0.16和0.59,多云时分别为0.33、0.19和0.48。3.晴天的夜间,各季节感热均接近于零,而潜热均大于零。多云时,冬季夜间的感热略大于潜热。可推测该部分夜间向上的热通量主要是由人类活动所释放。人为热在夏季以潜热为主,冬季则潜热和感热同等重要。4.采用观测分析与Noah/SLUCM陆面模式相结合的方法,求出了城市中绿地的绿洲效应系数、城市不透水下垫面水份有效率的时间变化公式、以及人为潜热通量的日变化曲线和四季最大值,可直接应用于城市冠层模式。该方法可应用于其它地区。5.通过城市中绿地的浇水和绿洲效应、城市不透水下垫面的潜热通量、以及人为潜热通量四个方面改进Noah/SLUCM陆面模式对地表潜热通量的模拟,使得模式对净辐射通量、感热通量和储热的模拟效果均有改进,即可以提高城市陆面模式的整体性能。6.用地属性资料可以明显提高陆面模拟的效果,建筑物信息对减小陆面模拟的系统性偏差亦非常有效。下一步拟将对Noah/SLUCM的改进应用到中尺度数值天气预报业务系统中,提高对城市陆面过程的精细模拟能力。……   
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