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局地下墊面因子對(duì)主要?dú)庀笠氐挠绊懷芯?/h1>
2013-04-29 02:53:44蔡曉禾廖廓
科協(xié)論壇·下半月 2013年6期
關(guān)鍵詞:氣象要素影響

蔡曉禾 廖廓

摘 要:近年來,全球變暖問題日益引起人們關(guān)注,人類在生產(chǎn)和生活中,對(duì)氣候情況的研究和分析越來越深入。在生態(tài)環(huán)境中,和人們緊密相關(guān)的要素為氣象要素,通過對(duì)氣象要素進(jìn)行研究,可以對(duì)氣候變化情況及環(huán)境狀況進(jìn)行準(zhǔn)確把握,因此,對(duì)局地下墊面因子給主要?dú)庀笠卦斐傻挠绊戇M(jìn)行研究,不管是對(duì)于氣象理論還是現(xiàn)實(shí)實(shí)踐,都具有極為重要地意義。

關(guān)鍵詞:下墊面因子 氣象要素 影響

中圖分類號(hào):P463.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-3973(2013)006-144-02

近年來,各種環(huán)境問題層出不窮,全球變暖問題已經(jīng)獲得了越來越多的關(guān)注及重視。氣象要素是人們?cè)谏a(chǎn)與生活中接觸最多、關(guān)系最為密切的環(huán)境要素之一,因此,對(duì)氣象要素展開研究是必要的。氣象要素受到多方面因素的制約和影響,而局地下墊面因子是重要影響因素之一。

1 局地下墊面因子概述

當(dāng)降水降落到地面上之后形成徑流時(shí),會(huì)受到地面上各種自然地理特征因素的影響,如地表類型、海陸分布和地形等,這些影響因素都可稱做下墊面因子。在地球表面的大氣運(yùn)動(dòng)中,太陽輻射是最基本的能源物質(zhì),對(duì)氣候的形成和變化有決定性影響,局地下墊面因子對(duì)太陽輻射在地氣系統(tǒng)中進(jìn)行時(shí)空分布以及大氣環(huán)流的特點(diǎn)有直接影響,對(duì)全球范圍內(nèi)的氣候要素場(chǎng)分布有決定性作用。在各地區(qū)具有不同的下墊面類型時(shí),可以造成地表的水分及熱量的不同分布,對(duì)相應(yīng)的氣候要素造成影響,從而使局地氣候情況發(fā)生變化。

2 局地下墊面因子對(duì)主要?dú)庀笠氐挠绊?/p>

根據(jù)上文可知,局地下墊面因子主要包括地表類型、海陸分布和地形等,不同的下墊面類型對(duì)不同的氣象要素有所影響。下文對(duì)各下墊面因子及其給氣象要素造成的影響進(jìn)行分析。

2.1 地表類型因子

地表類型主要是對(duì)氣象要素中的地表溫度、空氣濕度、氣溫及風(fēng)速造成影響。在對(duì)這一下墊面因子給氣象要素造成的影響進(jìn)行研究時(shí),選取四種最具代表性的下墊面進(jìn)行研究,分別是耕地、草地、林地和裸地。對(duì)這四種類型下墊面采取同步展開氣象觀測(cè)方法,獲取相應(yīng)的氣象要素信息及數(shù)據(jù),利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的計(jì)算分析方法對(duì)氣象要素間存在的差異性展開分析,對(duì)不同下墊面因子給氣候要素造成的影響進(jìn)行探討。根據(jù)氣象測(cè)定結(jié)果,將大量的氣象測(cè)定數(shù)據(jù)匯集起來,構(gòu)建氣象要素?cái)?shù)據(jù)庫并展開方差分析,對(duì)地表類型下墊面因子給氣象要素造成的季節(jié)變化和日變化進(jìn)行差異計(jì)算,以便對(duì)局地下墊面因子給氣象要素帶來的影響進(jìn)行研究。

根據(jù)氣象觀測(cè)結(jié)果,進(jìn)行方差分析可得在不同的下墊面中氣象要素發(fā)生的日變化平均值,具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 春季時(shí)在不同地表類型中主要?dú)庀笠厝兆兓?/p>

由表1可以對(duì)這幾種地表類型給氣象要素造成的影響進(jìn)行分析:(1)地表溫度。地表溫度的日均值大小順序?yàn)榱值?草地<耕地<裸地。這是因?yàn)樵诼愕厣希栞椛淇梢灾苯诱丈?,土壤?huì)吸收大量輻射熱能,而林地中林冠可以將很大一部分太陽輻射加以有效反射,導(dǎo)致林地溫度最低。(2)空氣濕度。在空氣濕度上,四者之間存在的差異并不明顯。(3)氣溫要素。這四種下墊面在氣溫上具有較大差別,順序?yàn)椴莸?耕地<林地<裸地。這是由于裸地可以直接對(duì)太陽輻射進(jìn)行吸收,吸熱與放熱過程都較為迅速,林內(nèi)由于樹冠可以將太陽輻射有效遮擋,氣溫會(huì)相對(duì)較低,同時(shí)放熱過程較為緩慢,而草地和耕地即可抵擋輻射熱,也可進(jìn)行快速放熱。(4)風(fēng)速。四者之間風(fēng)速存在極為顯著的差異,日變化均值大小為耕地<林地<草地<裸地。林地由于有枝干及樹葉的阻擋及摩擦,風(fēng)速變化較為平緩;在耕地中風(fēng)速變化值較小,而草地因?yàn)楸嚷愕鼐哂懈叩牡孛娲植诙?,因此風(fēng)速變化比裸地小,比林地大。

植物隨季節(jié)發(fā)生變化,會(huì)對(duì)下墊面給氣象要素造成的影響帶來相應(yīng)變化,使之呈現(xiàn)出隨季節(jié)變化的特點(diǎn)。如在夏季和春季時(shí),這四種地表類型具有的風(fēng)速顯著不同。而秋季的風(fēng)速影響較為顯著,除此之外,秋季的其他氣象要素和冬季氣象要素均不存在顯著差異。

2.2 海陸分布因子

海陸分布因子主要是對(duì)氣象要素中的地表溫度、風(fēng)速及氣流造成顯著影響。在對(duì)這一下墊面因子給氣象要素造成的影響進(jìn)行研究時(shí),所用的研究方法為海氣與地氣之間形成耦合的模式系統(tǒng)。

在對(duì)海陸分布對(duì)氣象要素的影響進(jìn)行研究時(shí),以對(duì)比試驗(yàn)的方式對(duì)地球表層進(jìn)行模擬,一種是不含海洋的平坦土壤,另一種是有海洋分布、較為平坦的陸地。對(duì)這兩種情況進(jìn)行研究和對(duì)比,具體的下墊面情況為:在模擬試驗(yàn)中,第一組全是陸地形式,第二組是有海洋分布的陸地。

(1)地表溫度。陸地形式的地表溫度一般在北回歸線周圍出現(xiàn)最大值,之后向兩側(cè)分別遞減,而含有海洋的陸地形式溫度變化不明顯,尤其是在海洋處,溫度日變化較為平緩。這是因?yàn)樵陉懙刂胁淮嬖诘匦尾町?,因此,在大氣與地表對(duì)太陽輻射進(jìn)行接收時(shí),地理緯度是重要的影響因素,這就會(huì)導(dǎo)致大氣的溫度場(chǎng)及風(fēng)場(chǎng)、氣壓場(chǎng)和相關(guān)要素場(chǎng)都會(huì)根據(jù)緯向呈帶狀分布,模擬所獲地表的溫度同樣呈此趨勢(shì)在地表上分布;因?yàn)樗哂休^大的比熱容,導(dǎo)致海洋的吸熱及放熱過程較為緩慢,因此溫度基本可以保持相對(duì)平穩(wěn)狀態(tài)。(2)風(fēng)速及氣流。在單純陸地形式試驗(yàn)組中,通過模擬試驗(yàn)對(duì)其大氣環(huán)流情況進(jìn)行繪圖分析,可知當(dāng)?shù)厍虮砻嫫教咕粫r(shí),大氣環(huán)流呈三圈環(huán)流形式,同時(shí)呈現(xiàn)行星風(fēng)系特征,同時(shí)由于諸多植被的存在,使風(fēng)速得到了有效的降低。而含有海洋的陸地試驗(yàn)組屬于海陸分布的模擬試驗(yàn),根據(jù)其流場(chǎng)分布圖可知,其氣候要素場(chǎng)已經(jīng)發(fā)生了根本的形勢(shì)變化,在200 hPa的流場(chǎng)中,緯度較高的北半球大陸上形成的是反氣旋環(huán)流,在海洋上形成的是氣旋式環(huán)流。海面上風(fēng)速一般較陸地為大。這是由于海面上不像路面一樣存在較多建筑及植被,無法對(duì)風(fēng)形成減速效果。

2.3 地形因子

地形這一下墊面因子主要是對(duì)氣象要素中的氣壓、溫度、降水造成較大影響。在進(jìn)行研究時(shí),以海陸分布因子試驗(yàn)中的第二組數(shù)據(jù)作為無特殊地形對(duì)照,另外設(shè)置具有顯著高度差異、其他情況和第二組參數(shù)相同的地形展開對(duì)比試驗(yàn),采用的研究方法和海陸分布研究方法相同。

(1)氣壓及溫度。通過試驗(yàn)?zāi)M,可以發(fā)現(xiàn),在地勢(shì)較為平坦時(shí),陸地和海洋上發(fā)生位勢(shì)高度場(chǎng)、大氣的溫度場(chǎng)和氣壓場(chǎng)沒有明顯變化,而在陸地上存在較大變化時(shí),雖然海洋上這二者沒有明顯變化,但在陸地上發(fā)生的變化極為明顯,而且是地形越高變化越大。在地形較高出,氣壓普遍較低,同時(shí)溫度下降十分明顯。(2)降水。通過對(duì)這兩組試驗(yàn)進(jìn)行流場(chǎng)差值分析,可知相較于平坦地形而言,高原區(qū)域內(nèi)的陸地上,在高空及低空中的環(huán)流系統(tǒng)都有明顯增強(qiáng),在大陸范圍內(nèi),地表的降水增強(qiáng)極為明顯,尤其是在高原地區(qū),降水量明顯超過了平坦地形。

3 結(jié)束語

局地下墊面因子對(duì)于區(qū)域內(nèi)的氣象要素具有顯著影響。針對(duì)當(dāng)前全球氣候變暖問題,要在對(duì)局地下墊面因子進(jìn)行詳細(xì)分析與科學(xué)研究的基礎(chǔ)上,對(duì)土地的利用類型和植被覆蓋情況加以完善和優(yōu)化,以便為區(qū)域內(nèi)的氣候改善提供支持,推動(dòng)現(xiàn)階段生態(tài)環(huán)境建設(shè)與優(yōu)化的發(fā)展進(jìn)程。

參考文獻(xiàn):

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