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关中平原麦田干热风形成机制及其陆气交换特征的数值模拟

王姝  刘树华  郑辉  缪育聪  赵靖川  李源  盛黎  郑亦佳  朱琳  
【摘要】:干热风是常发生在中国北方冬小麦产区的高温、低湿、风速较大,并伴随有强热量交换和水分蒸发过程的农业气象灾害。当其发生时如果不能保证作物水分的供给,将严重影响产量。因此,开展干热风发生机理的准确模拟与预报,对指导采取适时的农田管理措施,保障小麦产量至关重要。本文应用中尺度气象模式WRF(Weather Research and Forecasting)与北京大学陆面模式PKULM(Peking University Land Model)降尺度耦合的模拟方法,结合气象台站观测与风云3A卫星遥感反演的叶面积指数数据,对关中平原2009-2013五年间干热风过程中农田生态系统温度、湿度、风速、感热通量、潜热通量进行了数值模拟。本研究准确模拟出了干热风发生期间的大气温度、相对湿度、风速、土壤温度、土壤含水量及冠层感热通量、总感热通量、冠层潜热通量和总潜热通量等关键气象要素特征,揭示了本地区干热风的两种形成机制。模拟结果表明:WRF对干热风过程的温度场、湿度场与风场模拟比较准确,PKULM对于植物在干热风过程中、特别是气孔关闭阶段的感热、潜热通量的模拟明显优于WRF-Noah LSM(Noah Land Surface Model)的模拟效果。模拟结果与相应气象要素的观测值数值接近、变化趋势一致,在实际干热风发生时间段内的各要素模拟值均达到干热风指标。

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