对陆面过程的初步认识
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其中，j=<nsoil, nsoil 表示土壤介质顶部层结点指标
Etr, l 植被蒸腾从 z控 j中制 提体 取积 的液(相 Kg/水 m2s分 ) Eil控制体 zj中 积固相水分的 (Kg变 /m2化 s) 率 Elv控制体 zj中 积固相水分的 (Kg汽 /m2化 s) 率
文献阅读
本次阅读文献有：
U U k k jj -1 2 1 2 从 从控 控制 制 ( (n no o 体 体 d d a a jj积 积 - 1 2 1 2 ll)) 流 流 iin n 下 上 k d d k 相 出 相 出 e e 界 界 x x 水 的 水 的 (( K 面 面 K /分 /m 分 m g 2 g 2 )) Skj 控制体积k相 中水 的分源
Ew 湿润页面的水分(蒸 Kg发 /m2率 s) Ev 冠层叶子的水分(蒸 Kg发 /m2率 s)
陆面过程定量化
土壤介质中的水分平衡方程(Water balance equations in soil)
tljl 1 zj (U lj 1 2 U lj 1 2 ) (M i lz)j (M i vz)j E t,r j
➢ 戴永久 曾庆存.陆面过程研究[J].水科学进展.1996.7(9)Hale Waihona Puke Baidu41-53.
➢ 戴永久.中国科学院大气物理研究所-陆面过程模式 (IAP94)[M],1994.
➢ 戴永久 曾庆存 王斌.个简单的陆面过程模式[J].1997,21(6),705-716.
➢ 国跃 洪钟祥 孙菽芬.陆面过程研究的现状与发展趋势[J].地球科学进展 .1997,12(1),20-25.
水分平衡方程(Water Balance Equations)
t w tj k U kj 1 2 U kj 1 2 k S k zj
t(k z)j
U k j 1 2 U k j 1 2 (S k z)j
其中k=i,j,v
w多孔介质中水 (它分 等总 i于 j密 v度 )(Kg/m3)
陆地约占有全球表面30%的面积,它与大气之间的动量、热量和水分的交换,在 陆面过程中必须考虑到，所以面对以下问题：
1. 随着人类改造自然的能力增大,为满足更多需求：亚马孙流域的热带雨林是否可以砍掉 去种粮食作物?
2. 全球气候模拟？
3. 数值化天气预报？
4. ………..
为了回答这些问题,这就迫切需要科学家们去探索气候与陆地系统的反 馈机制,以及气候对陆面状况的变化的敏感性程度。
陆面过程定量化
植被冠层内的水分平衡方程(Water balance equation in canopy)
t(v z)c (E a cE g)cE wW v
其中上标c是冠层控制体积结点
Eac植被冠层与间 观的 测水 高汽 度湍 之 (K 流 g /m 运 2s)输通 Egc进入冠层的之 冠间 层的 与水 地汽 面量 湍 (K流 g/m2运 s) 输
天气、气候、水文和环境预报关键因素。
陆面过程的内容
陆面过程应包含发生在陆面上所有的物理、化学、生物过 程，以及这些过程与大气的关系。
陆面过程涉及 三大成分，研究时 讲其 分为多个部 分或单元，量化并 系统的处理，然后 再模拟它的整体综 合过程。
陆面过程涉及的学科和技术
为什么要研究陆面过程？
陆面面反照率、粗糙度和土壤含水量的大尺度变化可能导 致的陆一气相互反馈机制：
正反馈
负反馈
地表发射率增加 土壤水分减少
地表吸收的净辐射量增加 日辐射量增加
陆面面反照率因素：陆一气相互反馈机制
陆面过程机制
陆面面反照率、粗糙度和土壤含水量的大尺度变化可能导 致的陆一气相互反馈机制：
沙漠化
正反馈
负反馈
促进植被生长
降水、水汽幅合减少
降水、水汽幅合增大 大气柱增温
地表粗糙度因素：陆一气相互反馈机制
陆面过程机制
陆面面反照率、粗糙度和土壤含水量的大尺度变化可能导 致的陆一气相互反馈机制：
正反馈
负反馈 表面吸收的 净辐射量增加
土壤含水量减少
日辐射量增加 土壤水含量因素：陆一气相互反馈机制
陆面-大气相互作用
什么是陆面过程模型
陆面过程模型
大气模型下边界条件
➢ 大气边界层模拟 ➢ 气候模拟 ➢ 数值天气预报 ➢ 4-D资料同化(四维同化就是求代价函数的条件极值)
水文模型的上边界条件
➢ 水资源估算 ➢ 作物用水 ➢ 径流模型
大气/水文/生态水文模型交界面
➢ 区域生态模型 ➢ 全球碳平衡
陆面过程定量化
学习报告
对陆面过程模型的初步认识
资源与环境科学学院地理系 报 告 人：李火青 指导老师：刘永强
报告内容
什么是陆面过程？
天气、气候或环境系统的重要组分-气候与陆地系统的反馈 机制 ：
1. 陆面与近地表大气之间能量、动量、的水分、CO2和其它微量气体； 2. 路面状态（土壤温度、土壤湿度、冠层温度）； 3. 陆面特征（反照率、粗糙度、比辐射率、土质特征、植被覆盖等）
➢ 杨兴国 牛生杰 郑有飞.面过程观测试验研究进展[J].干旱气象 ,2003,21(3),83-89.
致谢
陆面过程研究的历史及现状
50年代开始研究陆-气的相互作用的微气象模 式。
80-90陆面生物圈物理过程模式(BM，UKMO, SSiB等模式)
雪盖模式(Max-Planck , GISS等模式)
观 测 研 究 (ISLSCP-International Satellite LandSurface Climatology Project, GEWEX-Global
Energy and Water Balance Experiments)
现在，在以往模式基础上观测研究并实现模型 参数化或优化，即第三代陆面过程方案。
存在的问题
研究动态
陆面过程模型-大师 ......
中国学者在陆面过程研究中的贡献
中国学者主要从三个方面开展陆面过程的研究工作：
陆面过程机制
Etr, l 植被蒸腾从 z控 j中制 提体 取积 的液(相 Kg/水 m2s分 ) Eil控制体 zj中 积固相水分的 (Kg变 /m2化 s) 率 Elv控制体 zj中 积固相水分的 (Kg汽 /m2化 s) 率
文献阅读
本次阅读文献有：
U U k k jj -1 2 1 2 从 从控 控制 制 ( (n no o 体 体 d d a a jj积 积 - 1 2 1 2 ll)) 流 流 iin n 下 上 k d d k 相 出 相 出 e e 界 界 x x 水 的 水 的 (( K 面 面 K /分 /m 分 m g 2 g 2 )) Skj 控制体积k相 中水 的分源
Ew 湿润页面的水分(蒸 Kg发 /m2率 s) Ev 冠层叶子的水分(蒸 Kg发 /m2率 s)
陆面过程定量化
土壤介质中的水分平衡方程(Water balance equations in soil)
tljl 1 zj (U lj 1 2 U lj 1 2 ) (M i lz)j (M i vz)j E t,r j
➢ 戴永久 曾庆存.陆面过程研究[J].水科学进展.1996.7(9)Hale Waihona Puke Baidu41-53.
➢ 戴永久.中国科学院大气物理研究所-陆面过程模式 (IAP94)[M],1994.
➢ 戴永久 曾庆存 王斌.个简单的陆面过程模式[J].1997,21(6),705-716.
➢ 国跃 洪钟祥 孙菽芬.陆面过程研究的现状与发展趋势[J].地球科学进展 .1997,12(1),20-25.
水分平衡方程(Water Balance Equations)
t w tj k U kj 1 2 U kj 1 2 k S k zj
t(k z)j
U k j 1 2 U k j 1 2 (S k z)j
其中k=i,j,v
w多孔介质中水 (它分 等总 i于 j密 v度 )(Kg/m3)
陆地约占有全球表面30%的面积,它与大气之间的动量、热量和水分的交换,在 陆面过程中必须考虑到，所以面对以下问题：
1. 随着人类改造自然的能力增大,为满足更多需求：亚马孙流域的热带雨林是否可以砍掉 去种粮食作物?
2. 全球气候模拟？
3. 数值化天气预报？
4. ………..
为了回答这些问题,这就迫切需要科学家们去探索气候与陆地系统的反 馈机制,以及气候对陆面状况的变化的敏感性程度。
陆面过程定量化
植被冠层内的水分平衡方程(Water balance equation in canopy)
t(v z)c (E a cE g)cE wW v
其中上标c是冠层控制体积结点
Eac植被冠层与间 观的 测水 高汽 度湍 之 (K 流 g /m 运 2s)输通 Egc进入冠层的之 冠间 层的 与水 地汽 面量 湍 (K流 g/m2运 s) 输
天气、气候、水文和环境预报关键因素。
陆面过程的内容
陆面过程应包含发生在陆面上所有的物理、化学、生物过 程，以及这些过程与大气的关系。
陆面过程涉及 三大成分，研究时 讲其 分为多个部 分或单元，量化并 系统的处理，然后 再模拟它的整体综 合过程。
陆面过程涉及的学科和技术
为什么要研究陆面过程？
陆面面反照率、粗糙度和土壤含水量的大尺度变化可能导 致的陆一气相互反馈机制：
正反馈
负反馈
地表发射率增加 土壤水分减少
地表吸收的净辐射量增加 日辐射量增加
陆面面反照率因素：陆一气相互反馈机制
陆面过程机制
陆面面反照率、粗糙度和土壤含水量的大尺度变化可能导 致的陆一气相互反馈机制：
沙漠化
正反馈
负反馈
促进植被生长
降水、水汽幅合减少
降水、水汽幅合增大 大气柱增温
地表粗糙度因素：陆一气相互反馈机制
陆面过程机制
陆面面反照率、粗糙度和土壤含水量的大尺度变化可能导 致的陆一气相互反馈机制：
正反馈
负反馈 表面吸收的 净辐射量增加
土壤含水量减少
日辐射量增加 土壤水含量因素：陆一气相互反馈机制
陆面-大气相互作用
什么是陆面过程模型
陆面过程模型
大气模型下边界条件
➢ 大气边界层模拟 ➢ 气候模拟 ➢ 数值天气预报 ➢ 4-D资料同化(四维同化就是求代价函数的条件极值)
水文模型的上边界条件
➢ 水资源估算 ➢ 作物用水 ➢ 径流模型
大气/水文/生态水文模型交界面
➢ 区域生态模型 ➢ 全球碳平衡
陆面过程定量化
学习报告
对陆面过程模型的初步认识
资源与环境科学学院地理系 报 告 人：李火青 指导老师：刘永强
报告内容
什么是陆面过程？
天气、气候或环境系统的重要组分-气候与陆地系统的反馈 机制 ：
1. 陆面与近地表大气之间能量、动量、的水分、CO2和其它微量气体； 2. 路面状态（土壤温度、土壤湿度、冠层温度）； 3. 陆面特征（反照率、粗糙度、比辐射率、土质特征、植被覆盖等）
➢ 杨兴国 牛生杰 郑有飞.面过程观测试验研究进展[J].干旱气象 ,2003,21(3),83-89.
致谢
陆面过程研究的历史及现状
50年代开始研究陆-气的相互作用的微气象模 式。
80-90陆面生物圈物理过程模式(BM，UKMO, SSiB等模式)
雪盖模式(Max-Planck , GISS等模式)
观 测 研 究 (ISLSCP-International Satellite LandSurface Climatology Project, GEWEX-Global
Energy and Water Balance Experiments)
现在，在以往模式基础上观测研究并实现模型 参数化或优化，即第三代陆面过程方案。
存在的问题
研究动态
陆面过程模型-大师 ......
中国学者在陆面过程研究中的贡献
中国学者主要从三个方面开展陆面过程的研究工作：
陆面过程机制