动态植被过程对区域气候影响的数值模拟研究

论文摘要

植被状况对气候变化有重要的影响,本文通过把植被大气相互作用模式AVIM耦合到区域环境系统集成模式RIEMS中,在区域气候模式实现了植被-大气完全双向耦合,改变了过去模式中只有植被对气候的影响,没有植被对气候变化的响应这一状况,在区域气候模式实现了植被与大气间的双向反馈。通过利用植被-大气双向耦合区域模式在中国地区进行长期积分试验发现,耦合了AVIM后RIEMS模式能够较好地模拟中国气温的分布,但在数值上与观测结果有一定差异。RIEMS-AVIM模拟气温冬季在西部地区高于RIEMS-BATS模拟气温,夏季差别不大,在东部地区则是冬季模拟气温差别不大,夏季RIEMS-AVIM模拟气温低于RIEMS-BATS模拟气温,RIEMS-AVIM模拟气温与观测值更加接近,耦合了AVIM后RIEMS模式能够改进对气温的模拟。RIEMS-AVIM能够较好地模拟中国降水东南多、西北少的分布型,但对雨带强度和位置有一定的偏差。RIEMS-AVIM模拟冬季降水相对来说比RIEMS-BATS模拟降水稍差,模拟夏季降水在东部地区与RIEMS-BATS模拟降水差不多,但对青藏高原、天山地区的虚假降水中心有一定的修正。RIEMS-AVIM模拟的冬季蒙古高压稍强于观测,夏季在青藏高原模拟出一个相对观测更低的低压,但RIEMS-BATS模拟的蒙古高压和青藏高原的低压都更强,与观测偏差更大。RIEMS-AVIM和RIEMS-BATS模拟的500hPa高度差不多,都比观测值偏低。RIEMS—AVIM和RIEMS-BATS模拟冬季850hPa水汽场都偏低,夏季在中国东部偏低,在西部RIEMS-BATS偏高,RIEMS-AVIM模拟与观测比较一致。RIEMS-AVIM和RIEMS-BATS模拟的850hPa风场都比观测强,但RIEMS-AVIM要偏弱一些,与观测更接近。RIEMS-AVIM模拟的地面感热、潜热、冬季雪盖和地表反照率等也都比较合理。由于动态植被过程的作用,RIEMS-AVIM模拟的温度和降水的季节变化在全国大部分地区都有所改进。RIEMS-AVIM模拟冬季气温在东北、过渡带、西北、华北、华中和青藏高原等地区与观测偏差更小,而在华南和西南地区的偏差

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 区域模式发展概况
• 1.3 陆面-大气耦合研究进展
• 1.4 植被对气候变化影响研究
• 1.4.1 国际上在植被－大气相互作用方面的研究
• 1.4.2 国内在植被－大气相互作用方面的研究
• 1.5 本文的研究内容
• 第二章 模式介绍及耦合接口设计
• 2.1 区域气候模式系统RIEMS 简介
• 2.1.1 模式动力框架
• 2.1.2 数值计算差分方案
• 2.1.3 模式的边界条件
• 2.1.4 模式的嵌套方案
• 2.1.5 模式物理过程参数化
• 2.2 植被-大气相互作用模式（AVIM）简介
• 2.2.1 AVIM 的物理模块
• 2.2.2 AVIM 的生理生态模块
• 2.3 模式耦合接口的设计
• 第三章 新版RIEMS 模式对中国区域气候模拟检验
• 3.1 试验设计
• 3.2 气候平均场的模拟
• 3.2.1 地面气温模拟
• 3.2.2 降水模拟
• 3.2.3 海平面气压模拟
• 3.2.4 500hPa 高度模拟
• 3.2.5 850hPa 比湿模拟
• 3.2.6 850hPa 风场模拟
• 3.2.7 地面感热通量模拟
• 3.2.8 地面潜热通量模拟
• 3.2.9 雪盖模拟
• 3.2.10 地表反照率模拟
• 3.2.11 生物量模拟
• 3.2.12 叶面积指数（LAI）模拟
• 3.2.13 净初级生产力（NPP）模拟
• 3.3 季节变化的模拟
• 3.3.1 地面气温的季节变化
• 3.3.2 降水的季节变化
• 3.3.3 叶面积指数（LAI）和植被净初级生产力（NPP）的季节变化
• 3.4 年际变化的模拟
• 3.4.1 夏季叶面积指数（LAI）的年际变化
• 3.4.2 地面气温的年际变化
• 3.4.3 降水的年际变化
• 3.5 小结
• 第四章 过渡带草地荒漠化对中国夏季气候的影响
• 4.1 试验设计
• 4.2 结果分析
• 4.2.1 过渡带草地荒漠化对温度、降水的影响
• 4.2.2 过渡带草地荒漠化对地表能量平衡的影响
• 4.2.3 过渡带草地荒漠化对大气环流的影响
• 4.3 小结
• 第五章 华南森林砍伐对中国夏季气候的影响
• 5.1 试验设计
• 5.2 结果分析
• 5.2.1 华南森林砍伐对地面温度、降水的影响
• 5.2.2 华南森林砍伐对地表能量平衡的影响
• 5.2.3 华南森林砍伐对大气环流的影响
• 5.3 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 需进一步研究的问题
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 学位论文原创性声明