利用分段积分方法对黄河源区草地退化对局地气候影响的数值模拟-1

1利用分段积分方法对黄河源区草地退化对局地气候影响的数值模拟方法中存在初始场误差的累积,气候模拟存在明显误差。然而分段积分方法通过气候变化产生影响[1-3]。因此评估某种因素的改变对气候变化的影响是气候学研大气外强迫改变对气候环境影响时经常会将某些因素的影响表述为气候模式的廉丽姝等利用区域气候模式RegCM3,通过两组数值模拟试验结果的对比分析,探MM5非静力平衡模式,通过改变黄土高原局部地区植被覆盖情况,对比分析植被改2间分布和季节变化的基本特征的模拟外强迫变化的气候效应而进行的敏感性试验时可能l],表明把长时间的模拟分为一系列的小时间段的模拟后,模拟误减小,即不断地更新初始值能够提高模拟的结果。由变化作为一个小的扰动量叠加在背景状态(即外强迫因积分法模拟外强迫改变产生的气候变化时，应该在地表状况的重要特征,是生物圈及其生态系统的核心和功能部分,不同的植被覆盖对空气温度和湿度的影响都不一样,因此植被-大气相互作用的研究已经成为很多[13-27],研究结果表明,植被变化对气候的影响很复杂,由于各区域自然环境和气候状况各不相同,所以植被改变对不同区域气候的影响也有所差异。3化最为敏感的地区之一[28]，研究青藏高原地区气候环境变化对研究我国其它地活动对生态环境的影响范围、程度以及生态环境破坏带来的负面影响[29-31]等方草地退化对该地气候环境变化的影响意义重大。后对该区域的气候环境的影响。利用数值模拟方法来评估外强迫变化对气候环境的影响是一种广泛使用的方法,一般气候模式的一般形式可用下式表示：的初始场，在不同的外强迫下分别积分使模式达到(准)平衡状态(此时间记为在6(a)<<a的条件下，近似有这里M’代表原模式的切线性模式，yB代表在外强迫改变前模拟(现状模拟)得4候)模式模拟短期天气(气候)的精度很高，在短期内模式误差的影响会很小。(4)这里y=y(nt)，δy是积分到第n步时大气状态改变量的累积值，即nn式(5)中δy即为所要时刻的外强迫变化引起的气候状态变化。由于t<<T，模n式长时间积分产生的误差累积，基本消除了背景态部分的模拟误差。计柳媛普等[34]的试验设计相同，不同的是本文采用的模式为WRF(Version5更可图2.1[34]控制试验及敏感性试验地形、植被分布(a)控制试验地形高度、植被分布及源区范围，(b)敏感性试验植被分布，图中粗线为长江、黄河供的再分析资料(1°×1°)中对应量进行对比分析，检验分段积分方法在黄河稍微偏低。对于连续积分得到的结果，在14:00(北京时下同)数值比再分析，由7图2.2两组控制试验与再分析资料得到的2m高度处温度月平均日变化(a)和地面温度月平均日变化(b)(单位：°C)ccMM模式得到的源区草地面积退化前后剧结果偏低[35]即源区草地退化前后的实际值应高于图2.3(c)的结果。8MM结果相反；从分段积分模拟实验所得结果(图((a)(b)(北京时)(北京时)图2.3连续积分方法(a)、分段积分方法(b)和柳媛普等[34](c)模拟得到的源区草地E的源区草地退化前后7月地面温度月平均日变化(图2.4(a))可以看出，源区9((a)(b)(北京时)(北京时)((c)图2.4连续积分方法(a)和分段积分方法(b)和柳媛普等利用MM5模式[34](c)模拟得到的源区草地退化前后7月地面温度月平均日变化(单位：℃)分区草地退化区有两部分，区域一(32.2°~35.5°N，95.8°~99.5°E)和区域二(34.8°~36.1°N，99.8°~102.1°E)。对于退化区域一，从连续积分方法模拟的地表温度差值场(图2.5(a))可以看出地表温度改变范围在0~4℃，且在(33°~34°N，97°~98°E)范围2.4℃。同时，在(34°~34°30’N，98°30’~99°30’E)范围内有等值线改变范围是0~3.2℃，同样在(33°~34°N，97°~98°E)范围内，有两个连续积分密集区的值相反，在(34°~34°30’N，98°30’~99°30’E)范围(a)(b)(a)(b)对于退化区域二，连续积分模拟得到的地表温度改变范围由图2.6(a)可知为3.8~5.0℃，在(35°45’N，100°30’E)附近存在最大值。分段积分模拟的地表温度(图3.6(b))改变范围在3.8~5.0℃，与连续积分模拟的结果相差不多，但最大值位于(35°15’N~101E)附近。1(a)(b)图2.7连续积分(a)与分段积分(b)模拟得到的退化区域一2m高度处湿度月平均变化(a)(b)图2.8连续积分(a)与分段积分(b)模拟得到的退化区域二2m高度处湿度月平均变化的月平均变化(图2.7(a))可知中，湿度的减小幅度在0~1.2g·kg-1范围内2m高度处湿度(图2.7(b))减小幅度为0.2~1.0g·kg-1。对于退化区域二，连续积分得到的空气湿度减小幅度0.6~1.6g·kg-1(图agkg到(a)(b)(a)(b)图2.10连续积分(a)和分段积分(b)模拟得到的源区草地退化前后区域二的感热通量月平空间变化(见图2.9(a))改变幅度在-16~8W·m-2其中，大部分地区感热通量分得到的源区草地退化后该区域的感热通量空间变化(见图3.10(b))范围在(a)(b)图2.11连续积分(a)和分段积分(b)模拟得到的源区草地退化前后区域一的潜热通量月(a)(b)图2.12连续积分(a)和分段积分(b)模拟得到的源区草地退化前后区域二的潜热通量月Wmb模拟得到的于对感热通量的影响,即对地气之间由于水发生相地—气之间因湍流运动引起的热量交换的影第三章结论与讨论本文利用中尺度天气预报模式WRF,在设定的源区草地退化前后的条件下,分1)对于源区草地退化前的模拟，与传统积分方法相比，分段积分方法模拟2)分别采用分