一些陆面要素非均匀分布对模式计算结果影响的理论分析ξ.pdfVIP

第 16 卷 5 期 应 用 气 象 学 报 Vol. 16 , No. 5 　　　　　 　　　 2005 年 10 月 JOURNAL OF APPL IED METEOROLO GICAL SCIENCE 　October 2005 一些陆面要素非均匀分布对模式计算 结果影响的理论分析 张正秋　周秀骥　李维亮 ( 中国气象科学研究院 ,北京 100081) 孙菽芬 ( 中国科学院大气物理研究所 LASG ,北京 100029) 摘 　　要 应用平均参数化方法 ,从理论上分别研究了地表温度、地面粗糙度、积雪深度和密度非 均匀分布对相关物理量计算的影响。结果表明 :考虑地表温度的非均匀分布影响后 ,模式网 格上平均地面的长波辐射通量增加 ,地面饱和水汽压也增加 ;在相同的地表温度分布变差系 数和常温情况下 ,与长波辐射通量相比 ,地面饱和水汽压的变化对地表温度非均匀分布较为 敏感 ;地面粗糙度非均匀分布对地面中性曳力系数和 BA TS 型地面积雪覆盖率有一定的影 响 ;积雪深度和密度非均匀分布也对地面积雪覆盖率有一定的影响。 关键词 : 陆面要素 　非均匀分布 　理论分析 引 　言 为了计算简便 ,在处理复杂问题时 ,科学家们总是先给定一个假设 ,然后对这个问题 进行处理。对于气象学家来说 ,也同样如此。他们把模式网格上的陆面要素分布看成是 均匀的和单一的 ,然后设计出模式进行数值模拟。然而实际网格上的要素分布既非均匀 也非单一[1 ] ,这就使数值模拟结果与实况有一定的差别。有些陆面要素的非均匀分布对 陆面过程有重要影响 ,是不可争辩的事实。至于这种影响程度有多大 ,是如何影响的 ,则 不得而知。对陆面要素非均匀分布的研究方法有多种 ,可以对实验资料进行分析 ,也可以 进行数值试验 ,还可以用数学推导进行证明 ,其中后者有一定的指导意义。 本文应用张正秋等[2 ]提出的参数化方法 ,从理论上分析一些陆面要素非均匀分布的 影响。 1 　地表温度非均匀分布的影响 由地面通量计算公式可知,地面长波辐射、潜热通量和水汽通量是地表温度的非线性函 数 ,而地面感热通量是地表温度的线性函数 ,其计算结果与地表温度空间分布变差系数无关。 ( ) 国家自然科学基金重点项目 资助。 收到 收到修改稿。 　　　　　　　　　　　　　　　　　应 　用 　气 　象 　学 　报 　 　 　　　　　　　　　　16 卷 　 562 在地表温度非均匀分布情况下 ,地表温度在网格元内的变化量与地表绝对温度平均 值相比为一小量 ,不考虑次网格元陆面要素间的相互影响 ,则地面长波辐射通量在网格元 上的平均计算值可以近似写为 ( ) ( ) εσ 4 2 ( ) ( ) R s Tgs ≈ R s Tgs + 6 g Tgs cvt = cL R s Tgs 1 2 ( ) cL = 1 + 6