湿润气候区非均匀地表平均蒸散发率参数化方案研究-水科学进展.pdfVIP

第 17 卷 第 2 期 水 科 学 进 展 Vol17 ,No2 2006 年 3 月 　　 ADVANCES IN WATER SCIENCE 　 Mar . , 2006 　 湿润气候区非均匀地表平均蒸散发率参数化方案研究 1 2 1 2 刘晶淼 , 丁裕国 , 周秀骥 , 汪 　方 ( 1 中国气象科学研究院 , 北京 　100081 ; 2 南京信息工程大学 , 江苏 南京 　210044) 摘要 : 从水文过程的物理机制出发 , 提出湿润气候区平均蒸散发率的一种统计 - 动力参数化方案 。将陆面蒸散发过 程的复杂机制分解为地表层裸土及植被两种下垫面的土壤水分饱和区与非饱和区影响下的通量贡献 。从理论上推 导出考虑土壤含水量次网格尺度非均匀性的区域蒸散率解析表达式 。根据湿润气候区土壤水分空间分布 PDF 的特 点 , 给出适用于湿润气候区的平均蒸散发计算式 。以长江三角洲为例进行的数值试验证明其合理性与可行性 。 关 　键 　词 : 湿润气候 ; 区域平均蒸散发率 ; 参数化方案 ; 非均匀地表 ; 概率密度函数 ( ) 中图分类号 : P4262 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 2006 蒸发通量是陆气通量的一个重要组成部分 。从地表水量平衡的观点出发 , 蒸散发量的参数化 , 一般可认 ( ) 为 , 主要是将其表示为土壤水分的经验函数 。普通的大气环流模式 General Circulation Model , GCM 对网格区地 表蒸发散量往往采用其效率函数进行参数化 , 即它代表了当土壤水分充氵盈 的条件下 , 由土壤表层向大气的水汽 [ 1] ( ) 输送潜力 。地表蒸发不仅受大气条件 热力和动力条件 而且受下垫面水分供应条件的影响 。但在稳定大气强 迫下 , 若土壤储水层无渗漏 , 存储水分的消耗主要是由地表向大气以汽态形式输送水分的过程 , 即通常形成的 ( ) 土壤表层与植被覆盖向大气的蒸散发过程 。一般说来 , 当土壤很湿 或饱和 时 , 土壤层在大于或等于大气水汽 输送能力的条件下 , 水分从土壤深层经表层向大气的发送往往具有足够的潜能 。此时实际蒸发力等于由大气状 况所确定的潜在蒸发力 , 这种蒸发可称为“气候控制”蒸发 。然而 , 假定在正常气候条件下 , 若继续耗尽土壤存 ( ) 储水分使其减少到某一临界值以下 , 即土壤水分已下降到潜在蒸发力需求量以下 土壤层出现低湿状态 , 这种 蒸发又可称为 “土壤控制”蒸发 。基于上述物理意义 , 地表蒸发散过程可视为土壤水分向大气的一种扩散过 程 。 为了改进文献[2 ] 的非均匀地表区