兩種下墊面下溫度與熱通量變化的模擬

1、兩種下墊面下溫度與熱通量變化的模擬城鎮(zhèn)化的發(fā)展使土壤和植被的地表被水泥路面和建筑取代 , 導(dǎo)致局地小氣候 環(huán)境發(fā)生顯著改變 , 探尋合適的方法準(zhǔn)確定量估計(jì)這種變化一直是相關(guān)研究的難 點(diǎn)。另外, 高溫或積冰水泥路面會(huì)影響交通安全 ,故對(duì)比水泥地和裸地溫?zé)嶙兓?異并進(jìn)行模擬研究對(duì)指導(dǎo)路面溫度預(yù)報(bào)具有重要指導(dǎo)意義。同時(shí), 由于自動(dòng)氣象觀測(cè)站的廣泛應(yīng)用 ,使氣象觀測(cè)資料的時(shí)間分辨率大大 提高, 這對(duì)提升地表熱通量計(jì)算的準(zhǔn)確性貢獻(xiàn)如何 ,何種計(jì)算地表熱通量的方法 更合適合等等 , 都是值得深入探究的問(wèn)題。本研究試驗(yàn)觀測(cè)在南京信息工程大學(xué) 農(nóng)試站進(jìn)行 , 設(shè)置了水泥地和裸地兩種下墊面 , 應(yīng)用自動(dòng)氣象站

2、采集每 1 分鐘的 凈輻射、氣溫、地溫和熱通量數(shù)據(jù) , 分析了兩種下墊面下導(dǎo)溫率、溫度及熱通量 的變化規(guī)律與差異 ,用不同方法對(duì)它們進(jìn)行了模擬計(jì)算 , 主要結(jié)果如下：對(duì)導(dǎo)溫率 的模擬表明 ,對(duì)水泥下墊面 ,諧波法和容積熱容量法模擬的效果要優(yōu)于振幅法和 熱傳導(dǎo)對(duì)流法 , 位相法模擬效果最差。裸地除諧波法外熱傳導(dǎo)對(duì)流法是一種比較不錯(cuò)的方法 , 這種方法在有高水分 密度的裸地中表現(xiàn)較好；其次是容積熱容量法和振幅法 , 位相法模擬效果仍然最 差。比較不同方法對(duì)溫度模擬結(jié)果表明：諧波法對(duì)兩種下墊面 , 無(wú)論對(duì)淺層還是 深層溫度模擬 , 其表現(xiàn)均為最好 , 模擬值與實(shí)測(cè)值相關(guān)系數(shù)均在 0.99 以上。其次

3、,對(duì)水泥地, 振幅法模擬效果較好 , 相同季節(jié)相關(guān)系數(shù)通常略高于其他方 法 0.01 左右。而對(duì)裸地而言 , 熱傳導(dǎo)對(duì)流法模擬效果較好 , 相關(guān)系數(shù)通常略高于 其他方法 0.015 左右,熱傳導(dǎo)對(duì)流法陰天時(shí)相關(guān)系數(shù)高于其他方法 0.06, 模擬結(jié) 果表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。兩種下墊面位相法模擬值在晴天表現(xiàn)較好而在夏季陰天模擬結(jié)果很差 , 相關(guān) 系數(shù)通常在 0.7 左右。在熱通量值模擬中不同季節(jié)以及相同季節(jié)的白天和黑夜進(jìn) 入地表總能量變化不一致 , 研究認(rèn)為冬季白天臺(tái)站法的模擬值通常要好于組合法、 薄層法和土柱法 , 臺(tái)站法模擬水泥地地表熱通量與太陽(yáng)凈輻射值的相關(guān)系數(shù)通常 在 0.7 左右, 裸地模擬值

4、相關(guān)系數(shù)在 0.5 左右, 水泥地高于裸地。冬季夜間水泥地薄層法模擬效果最好且相關(guān)系數(shù)在 0.5 左右；裸地土柱法模 擬效果較好 , 相關(guān)系數(shù)在 0.6 左右。裸地剩余三種方法模擬結(jié)果基本相同 , 水泥地 土柱法模擬效果較差 , 相關(guān)系數(shù)僅在 0.08 左右。夏季模擬中白天土柱法模擬效果最佳 , 兩種下墊面地表熱通量與太陽(yáng)凈輻射 值相關(guān)系數(shù)均在 0.7 以上 , 其次是臺(tái)站法、薄層法和組合法。水泥地夏季夜間薄 層法相關(guān)系數(shù)為 0.019, 模擬結(jié)果相對(duì)較好；裸地組合法模擬結(jié)果較好且相關(guān)系 數(shù)在 0.08 左右。其次是薄層法 , 土柱法模擬值模擬效果相對(duì)較差且相關(guān)系數(shù)在 0.005 左右。 對(duì)十分鐘和小時(shí)分辨率條件下兩種場(chǎng)地?zé)嵬磕M結(jié)果表明：在白天 , 十分鐘數(shù) 據(jù)模擬值相關(guān)系數(shù)高于小時(shí)數(shù)據(jù) 0.2 以上：在夜間 ,