地表氣象要素定量空間擴展方法研究(二)綜述

1、地表氣象要素定量空間擴展方法研究五、水汽壓分布式模擬五、水汽壓分布式模擬 水汽壓（e）：是水汽在大氣總壓力中的分壓力。它表示了空氣中水汽的絕對含量的大小，以毫巴為單位。 空氣吸收水汽有一定限量，達到了限量就不再吸收，這個限量叫“飽和點”。 空氣中水汽達到飽和點時的水汽壓，稱為飽和水汽壓飽和水汽壓（或稱最大水汽張力）。 飽和水汽壓是溫度的函數(shù)，隨溫度升高而增大。在同一溫度下，純冰面上的飽和水汽壓要小于純水面上的飽和水汽壓。 相對濕度相對濕度：濕空氣中實際水汽壓e與同溫度下飽和水汽壓E的百分比 五、水汽壓分布式模擬五、水汽壓分布式模擬%100*eef*%100efe bTaTTe/exp108.

2、6*T027.17a3 .237bT088.21a5 .265b當當 時時 ， ；當；當 時時 ， 。黃河流域多年平均年平均水汽壓空間分布（單位：黃河流域多年平均年平均水汽壓空間分布（單位：hpa） 水汽壓分布式模擬水汽壓分布式模擬 黃河流域多年平均水汽壓空間分布（單位：黃河流域多年平均水汽壓空間分布（單位：hpa） 1月月4月月10月月7月月水汽壓分布式模擬水汽壓分布式模擬 六、地表輻射平衡分布式模擬六、地表輻射平衡分布式模擬水平面長波有效輻射計算模型水平面長波有效輻射計算模型地表長波有效輻射分布式模擬地表長波有效輻射分布式模擬地表輻射平衡分布式模擬地表輻射平衡分布式模擬有效輻射有效輻射 有

3、效輻射有效輻射又稱地面有效輻射。地面有效輻射就是地面輻射和地面所吸收的大氣逆輻射之間的差值，即地面向上的長波輻射與大氣向下的長波擬輻射之差。水平面有效輻射計算模型水平面有效輻射計算模型有效輻射計算模型有效輻射計算模型資料來源及數(shù)據(jù)處理資料來源及數(shù)據(jù)處理 黃河流域及其周邊常規(guī)氣象資料；黃河流域及其周邊常規(guī)氣象資料；全國全國17個日射站個日射站19932001年逐月平均有效輻射年逐月平均有效輻射實測資料和與其對應的常規(guī)氣象資料。實測資料和與其對應的常規(guī)氣象資料。有效輻射日射站空間分布有效輻射日射站空間分布 水平面有效輻射計算模型水平面有效輻射計算模型FSbbeaaTFs001041SbbeaaTF

4、s001041FMbeaaTFs01041MbeaaTFs01041日照百分率通用模式日照百分率通用模式 云量通用模式云量通用模式 水平面有效輻射計算模型水平面有效輻射計算模型有效輻射日照百分率有效輻射日照百分率- -地溫模式誤差分析統(tǒng)計表地溫模式誤差分析統(tǒng)計表 模式名稱模式名稱模式數(shù)量模式數(shù)量R2MABE(MJ m-2 day-1)MRABE(%)單站全年模式（平均）單站全年模式（平均）170.700.6411.75分月模式（平均）分月模式（平均）120.850.7313.45綜合模式綜合模式10.860.7413.62模式名稱模式名稱模式數(shù)量模式數(shù)量R2MABE(MJ m-2 day-1)

5、MRABE(%)單站全年模式（平均）單站全年模式（平均）170.610.7613.32分月模式（平均）分月模式（平均）120.830.7613.60綜合模式綜合模式10.770.9616.62有效輻射日照百分率模式誤差分析統(tǒng)計表有效輻射日照百分率模式誤差分析統(tǒng)計表 模式名稱模式名稱模式數(shù)量模式數(shù)量R2MABE(MJ m-2 day-1)MRABE(%)單站全年模式（平均）單站全年模式（平均）170.640.7113.10分月模式（平均）分月模式（平均）120.810.8115.21綜合模式綜合模式10.780.9718.33有效輻射云量有效輻射云量- -地溫模式誤差分析統(tǒng)計表地溫模式誤差分析統(tǒng)

6、計表 模式名稱模式名稱模式數(shù)量模式數(shù)量R2MABE(MJ m-2 day-1)MRABE(%)單站全年模式（平均）單站全年模式（平均）170.500.8715.62分月模式（平均）分月模式（平均）120.720.9918.55綜合模式綜合模式10.511.4626.89有效輻射云量模式誤差分析統(tǒng)計表有效輻射云量模式誤差分析統(tǒng)計表 水平面有效輻射計算模型水平面有效輻射計算模型SbbeaaTFs001041月份月份a0a1b0nR2MABE(MJ m-2 day-1)MRABE(%)10.447-0.0420.2011440.790.6413.2620.473-0.0400.1611440.770

7、.7112.4230.522-0.0490.1611400.830.7211.9040.577-0.0650.1711370.820.8713.6850.642-0.0730.1011380.880.8512.8260.691-0.0850.1521350.890.8413.3570.705-0.0880.1231370.850.9019.9780.661-0.0830.1281380.870.8516.0290.554-0.0680.2111410.850.7713.65100.497-0.0580.1841410.860.6411.58110.450-0.0470.1731440.770.

8、6812.65120.438-0.0440.1991390.790.6112.15分月有效輻射日照百分率模式系數(shù)及相應誤差指標分月有效輻射日照百分率模式系數(shù)及相應誤差指標 分月日照百分率模式分月日照百分率模式: : 有效輻射分布式模型有效輻射分布式模型有效輻射分布式模擬有效輻射分布式模擬黃河流域多年平均年有效輻射空間分布（單位：黃河流域多年平均年有效輻射空間分布（單位：MJ m-2） 黃河流域多年平均有效輻射空間分布（單位：黃河流域多年平均有效輻射空間分布（單位：MJ m-2） 1月月4月月10月月7月月有效輻射分布式模擬有效輻射分布式模擬輻射平衡分布式模擬輻射平衡分布式模擬 地表輻射平衡計算

9、地表輻射平衡計算 FQRsn1Rn： 起伏地形下地表輻射平衡月總量起伏地形下地表輻射平衡月總量MJ m-2；Q：起伏地形下太陽總輻射月總量：起伏地形下太陽總輻射月總量MJ m-2 ；s： 地表反照率；地表反照率；F：起伏地形下有效輻射月總量：起伏地形下有效輻射月總量MJ m-2。黃河流域多年平均年輻射平衡空間分布（單位：黃河流域多年平均年輻射平衡空間分布（單位：MJ m-2）輻射平衡分布式模擬輻射平衡分布式模擬 黃河流域多年平均輻射平衡空間分布（單位：黃河流域多年平均輻射平衡空間分布（單位：MJ m-2） 1月月4月月10月月7月月輻射平衡分布式模擬輻射平衡分布式模擬 陸面實際蒸散陸面實際蒸散

10、( (發(fā)發(fā)) )機理研究機理研究一、問題提出一、問題提出二、蒸散互補關系的驗證二、蒸散互補關系的驗證三、陸面實際蒸散模型三、陸面實際蒸散模型四、結果驗證四、結果驗證陸面實際蒸散陸面實際蒸散( (發(fā)發(fā)) )機理研究機理研究一、問題提出一、問題提出Penman的觀點：當水分供應不充分時，實際蒸散量與可能蒸散量成正比，其大小取決于水分的有效性。Bouchet的觀點：在長1一10km大而均勻的表面，當水分充足時，表面上的實際蒸散量與可能蒸散量相等。隨著土壤水分減少，實際蒸散也將減小，原先用于蒸散的能量過剩，使近地層空氣溫度、濕度、湍流強度等發(fā)生變化，導致可能蒸散量增加。若無平流存在，輻射能量保持不變，

11、實際蒸散的減少量應與可能蒸散的增加量相等，即蒸散互補相關。研究區(qū)域確定研究區(qū)域確定 序號序號水系水系河名河名徑流站名徑流站名集水面積（集水面積（km2）年代年代1閩江水系閩江水系閩江閩江竹岐站竹岐站545001951-19792嘉陵江水系嘉陵江水系嘉陵江嘉陵江北碚站北碚站1561421952-19793沅江水系沅江水系沅江沅江桃源站桃源站852231952-19794烏江水系烏江水系烏江烏江武隆站武隆站830351952-19795黃河水系黃河水系黃河黃河蘭州站蘭州站2225511951-19796淮河水系淮河水系淮河淮河王家壩站王家壩站306301955-19797淮河水系淮河水系淮河淮河魯

12、臺子站魯臺子站916201951-19798淮河水系淮河水系淮河淮河蚌埠站蚌埠站1213301951-19799松花江水系松花江水系松花江松花江扶余站扶余站774001955-1979流域概況表流域概況表 二、蒸散互補關系的驗證二、蒸散互補關系的驗證三、陸面實際蒸散模型三、陸面實際蒸散模型anTaEBGRAE陸面實際蒸散通用模型：流域?qū)嶋H蒸散模型：anTaEGRE522. 1251. 1TaE流域?qū)嶋H蒸散量；流域?qū)嶋H蒸散量；aE干燥力；干燥力；nR：干濕表方程常數(shù)；：干濕表方程常數(shù)；G土壤熱通量；土壤熱通量；：飽和水汽壓：飽和水汽壓-溫度曲線斜率；溫度曲線斜率；四、結果驗證四、結果驗證 流域蒸

13、散互補關系的驗證流域蒸散互補關系的驗證 實際蒸散分布式模擬實際蒸散分布式模擬 淮河流域( 魯臺子站 )4006008001000120014004006008001000120014001600降水量( m m )蒸散量( m m )實際蒸散量蒸發(fā)皿蒸散量對數(shù) ( 蒸 發(fā) 皿蒸散量)對數(shù) ( 實 際 蒸散量)烏江流域( 武隆站)4005006007008009001000110080010001200140016001800降水量( m m )蒸散量( m m )實際蒸散量蒸發(fā)皿蒸發(fā)量對數(shù) ( 蒸 發(fā) 皿蒸發(fā)量)對數(shù) ( 實 際 蒸散量)黃河流域( 蘭州站)050010001500200030

14、0400500600700降水量( m m )蒸散量( m m )實際蒸散量蒸發(fā)皿蒸散量對數(shù) ( 蒸 發(fā) 皿蒸散量)對數(shù) ( 實 際 蒸散量)松花江流域( 扶余站)200700120017002200400500600700800900降水量( m m )蒸散量( m m )實際蒸散量蒸發(fā)皿蒸散量對數(shù) ( 蒸 發(fā) 皿蒸散量)對數(shù) ( 實 際 蒸散量)流域蒸散互補相關圖流域蒸散互補相關圖 二、蒸散互補關系的驗證二、蒸散互補關系的驗證實際蒸散分布式模擬實際蒸散分布式模擬 黃河流域多年平均年可能蒸散空間分布（單位：黃河流域多年平均年可能蒸散空間分布（單位：mm） 4月月10月月7月月黃河流域多年平均

15、可能蒸散空間分布（單位：黃河流域多年平均可能蒸散空間分布（單位：mm）實際蒸散分布式模擬實際蒸散分布式模擬 黃河流域年實際蒸散空間分布黃河流域年實際蒸散空間分布（單位：（單位：mm） 黃河流域年陸面蒸散量（單位：黃河流域年陸面蒸散量（單位：mm） 實際蒸散分布式模擬實際蒸散分布式模擬 黃河流域多年平均月實際蒸散空間分布（單位：黃河流域多年平均月實際蒸散空間分布（單位：mm）4月月10月月7月月實際蒸散分布式模擬實際蒸散分布式模擬 分區(qū)分區(qū)區(qū)號區(qū)號年蒸散量（年蒸散量（mm）洮河流域洮河流域1397湟水流域湟水流域2343蘭州以上干流區(qū)間蘭州以上干流區(qū)間3334蘭州至河口鎮(zhèn)蘭州至河口鎮(zhèn)4333河口鎮(zhèn)至龍門河口鎮(zhèn)至龍門5368汾河流域汾河流域6455涇河流域涇河流域7451洛河流域（渭河支流）洛河流域（渭河支流）8448渭河流域（不含涇、洛渭河流域（不含涇、洛)9503龍門至三門峽干流區(qū)間龍門至三