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本文主要利用我国西北干旱半干旱地区的敦煌、巴丹吉林沙漠边缘,巴丹吉林沙漠腹地和平凉地区的2009年7月-9月对基本气象要素、地表能量变化以及水分循环的观测资料,运用各种方法计算了各个地区的陆面过程参数,包括土壤热扩散率、土壤热导率、土壤热容量、湍流交换系数、曳力系数、空气动力学粗糙度、地反照率和地表比辐射率;在此基础上通过进行一系列的敏感性实验对PKU土壤-大气-植被模式进行了完善和优化,并对典型干旱半干旱区不同下垫面的陆面过程进行了数值模拟,系统的得出了各地区夏季地表感热通量、潜热通量、净辐射通量,土壤热通量,不同深度土壤温度、空气温度,大气边界层风、温、湿廓线的变化特征,与观测资料进行了对比分析,并对模式的模拟效果进行了误差评估,主要结论有以下几点:
(1)计算确定了我国西北干旱半干旱区敦煌,巴丹吉林沙漠和平凉地区的土壤热扩散率。其中敦煌戈壁地区的土壤热扩散率值1.62×10-7m2·s-1,巴丹吉林沙漠边缘的土壤热扩散率值6.92×10-7m2·s-1,巴丹吉林沙漠腹地的土壤热扩散率值8.01×10-7m2·s-1,平凉黄土区的土壤热扩散率值16.1×10-7m2·s-1。
(2)计算确定了我国西北干旱半干旱区敦煌,巴丹吉林沙漠和平凉地区的土壤热导率。其中敦煌戈壁地区的土壤热导率的值0.195W·m-1·K-1,巴丹吉林沙漠边缘的土壤热导率的值0.104W·m-1·K-1,巴丹吉林沙漠腹地的土壤热导率的值0.246W·m-1·K-1,平凉黄土区的土壤热导率的值0.991W·m-1·K-1。
(3)计算确定了我国西北干旱半干旱区敦煌,巴丹吉林沙漠和平凉地区的空气动力学粗糙度。其中敦煌戈壁地区的空气动力学粗糙度的值1.94×10-3m,巴丹吉林沙漠边缘的空气动力学粗糙度的值2.16×10-3m,巴丹吉林沙漠腹地的空气动力学粗糙度的值9.35×10-3m,平凉黄土区的空气动力学粗糙度的值0.019m。
(4)计算确定了我国西北干旱半干旱区敦煌,巴丹吉林沙漠和平凉地区的地表反照率和地表比辐射率。其中敦煌戈壁地区地表反照率的值0.248,地表比辐射率的值0.91,巴丹吉林沙漠边缘地表反照率的值0.252,地表比辐射率的值0.92,巴丹吉林沙漠腹地地表反照率的值0.247,地表比辐射率的值0.94,平凉黄土区地表反照率的值0.223。
(5)运用PKU土壤-大气-植被模式对典型干旱半干旱区不同下垫面的陆面过程进行了数值模拟,各地区夏季地表感热通量模拟的标准差为70～130 W·m-2、潜热通量模拟的标准差为50～100 W·m-2、净辐射通量模拟的标准差为50～170W·m-2,土壤热通量模拟的标准差为30～72W·m-2,土壤温度模拟的标准差为4.8～7.5℃、空气温度模拟的标准差为3.6～6.2℃,模式能够有效而合理的反映出干旱半干旱区不同下垫面感热通量,潜热通量,净辐射通量,土壤热通量,土壤温度,空气温度,近地层风、温、湿廓线的变化特征。