本文關(guān)鍵詞：三種土壤溫度算法的對(duì)比分析：位相法、振幅法和耦合熱傳導(dǎo)—對(duì)流法

  更多相關(guān)文章： 土壤溫度 位相法 振幅法 耦合熱傳導(dǎo)-對(duì)流方法

【摘要】：地表的能量變化、水汽交換等會(huì)通過(guò)陸-氣相互作用影響天氣、氣候狀況,而土壤溫度作為地表能量的重要組成部分,對(duì)陸-氣相互作用過(guò)程有著重要的影響,因此,關(guān)于土壤溫度的計(jì)算方法,我們主要進(jìn)行了以下研究工作：1.本文首先回顧了三個(gè)主要的土壤熱力學(xué)參數(shù)：土壤熱容量、土壤熱傳導(dǎo)率和土壤熱擴(kuò)散率,以及土壤中的熱量傳輸機(jī)制：熱傳導(dǎo)過(guò)程、熱對(duì)流過(guò)程和耦合熱傳導(dǎo)-熱對(duì)流過(guò)程。一般情況下,土壤溫度有兩種不同類(lèi)型的預(yù)報(bào)方程：熱傳導(dǎo)方程,即假設(shè)土壤在垂直方向上均勻且分子熱傳導(dǎo)過(guò)程是土壤熱傳輸?shù)奈ㄒ粰C(jī)制；耦合熱傳導(dǎo)-對(duì)流方程,即假設(shè)土壤垂直方向上不均勻并考慮了土壤液態(tài)水運(yùn)動(dòng)引起的熱對(duì)流對(duì)土壤溫度的影響。另外,本文再現(xiàn)了前人利用諧波方法求算耦合熱傳導(dǎo)-對(duì)流方程解析解的過(guò)程；2.本文分別對(duì)以熱傳導(dǎo)方程為基礎(chǔ)的土壤熱擴(kuò)散率計(jì)算方法：振幅法和位相法,以及基于耦合熱傳導(dǎo)-對(duì)流方法的熱擴(kuò)散率計(jì)算方法進(jìn)行了深入地理論分析,結(jié)果顯示：振幅法使得土壤溫度模擬值的位相前移,而位相法則會(huì)高估土壤溫度的振幅。因此,考慮了土壤中熱對(duì)流過(guò)程的耦合熱傳導(dǎo)-對(duì)流方法是本文研究的重點(diǎn)內(nèi)容；3.本文分別利用了2006年8月25日～9月24日期間青藏高原理塘地區(qū)陸面過(guò)程試驗(yàn)土壤溫度觀測(cè)資料和2011年7月10日～8月15日期間的黑河綜合遙感聯(lián)合試驗(yàn)：花寨子荒漠站自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)集觀測(cè)資料,對(duì)傳統(tǒng)的位相法、振幅法以及耦合熱傳導(dǎo)-對(duì)流法做了進(jìn)一步的驗(yàn)證。我們用上述的三種方法分別計(jì)算了土壤熱擴(kuò)散率k,并用耦合熱傳導(dǎo)-對(duì)流法計(jì)算了土壤液態(tài)水通量密度W,然后根據(jù)計(jì)算所得的k和W模擬了不同深度的土壤溫度,結(jié)果表明：位相法系統(tǒng)地高估土壤溫度日振幅,振幅法模擬的土壤溫度位相比實(shí)際觀測(cè)值平均前移,而耦合熱傳導(dǎo)-對(duì)流法模擬的土壤溫度的位相和振幅與實(shí)測(cè)值更為為接近。比如,以青藏高原草甸土為例,在0.10m土壤層處,位相法系統(tǒng)地高估土壤溫度振幅約0.96℃,振幅法模擬的土壤溫度位相比實(shí)際觀測(cè)值平均前移約0.45h,耦合熱傳導(dǎo)-對(duì)流法模擬的土壤溫度位相則平均前移約0.21h,土壤溫度日振幅則比實(shí)際值高估約0.79℃。因此,利用觀測(cè)資料所得的結(jié)果與理論分析結(jié)果保持一致,且耦合熱傳導(dǎo)-對(duì)流法對(duì)土壤溫度的模擬效果更為理想。
【關(guān)鍵詞】：土壤溫度 位相法 振幅法 耦合熱傳導(dǎo)-對(duì)流方法
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S152.8
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 引言9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展10-13
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1.1 土壤熱力學(xué)參數(shù)10-11
• 1.2.1.2 土壤水熱傳輸機(jī)制11
• 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2.1 土壤溫度算法11-12
• 1.2.2.2 土壤水熱傳輸機(jī)制12-13
• 1.3 研究?jī)?nèi)容13-15
• 1.4 研究技術(shù)路線圖15-16
• 第二章 研究方法16-23
• 2.1 土壤熱參數(shù)16-17
• 2.2 土壤熱傳輸機(jī)制17-20
• 2.2.1 土壤熱傳導(dǎo)過(guò)程18-19
• 2.2.2 土壤熱對(duì)流過(guò)程19
• 2.2.3 耦合熱傳導(dǎo)-熱對(duì)流過(guò)程19-20
• 2.3 耦合熱傳導(dǎo)-對(duì)流方程求解20-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 振幅法、位相法和耦合熱傳導(dǎo)-對(duì)流法理論比較23-28
• 3.1 數(shù)學(xué)理論分析比較23-27
• 3.2 本章小結(jié)27-28
• 第四章 案例分析28-58
• 4.1 高山草甸土28-43
• 4.1.1 引言28
• 4.1.2 資料介紹和分析方法28-31
• 4.1.3 結(jié)果與討論31-42
• 4.1.3.1 土壤溫度正弦擬合31-32
• 4.1.3.2 土壤熱擴(kuò)散和液態(tài)水通量密度32-35
• 4.1.3.3 土壤溫度模擬35-37
• 4.1.3.4 誤差分析37-41
• 4.1.3.5 結(jié)論41-42
• 4.1.4 本章小結(jié)42-43
• 4.2 荒漠土43-58
• 4.2.1 引言43-44
• 4.2.2 資料介紹和分析方法44-47
• 4.2.3 結(jié)果與討論47-57
• 4.2.3.1 土壤溫度正弦擬合47-48
• 4.2.3.2 土壤熱擴(kuò)散和液態(tài)水通量密度48-50
• 4.2.3.3 土壤溫度模擬50-52
• 4.2.3.4 誤差分析52-56
• 4.2.3.5 結(jié)論56-57
• 4.2.4 本章小結(jié)57-58
• 第五章 總結(jié)與展望58-61
• 5.1 主要結(jié)論58-60
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)60
• 5.3 研究展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-72
• 作者簡(jiǎn)介72-74
• 致謝74-75

，

本文編號(hào)：819499