基于Web of Science数据库,利用文献计量学方法分析1900-2014年陆面过程研究的有关文献年际变化和学科分布,重点研究1991-2014年相关文献的研究力量、合作状况以及热点分布。结果表明:1)陆面过程是一个多学科交叉的研究领域,自1981年出现了第一篇有关陆面过程的文献,文献数量除个别年份略有波动之外,整体呈稳步增长趋势;2)从发文量、总被引次数和高被引论文篇数来看,美国、英国、法国、德国和加拿大等国的有关陆面过程研究的综合影响力较高;美国国家航空航天局(NASA)、美国国家大气研究中心、美国地质调查局、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)和马里兰大学等机构的论文综合影响力较高;从篇均被引频次和高被引论文所占比例来看,英国、瑞士、荷兰、美国、瑞典和法国等国的论文质量较高;美国国家大气研究中心、NOAA、华盛顿大学、马里兰大学、NASA和科罗拉多大学等机构的论文质量较高。虽然中国在发文量上排第二位,但在篇均被引频次、高被引论文数及其所占比例等指标上并无优势。3)国家、机构和作者层面的合作度都呈现上升趋势,这表明此领域的研究规模不断扩大,合作关系更加密切。
陆地表层水分的盈缺直接关系到局地气候变化。本文利用黄土高原塬区初夏至盛夏期两次陆面过程野外试验(LOess Plateau land surface process field EXperi ment 2005,LOPEX05和LOPEX06)的野外试验观测资料,分析了试验期间黄土高原白庙塬区不同下垫面的水分蒸散和表层土壤水分盈缺状况。结果表明:在土壤水分比较充足的条件下,植被蒸腾增加量在正午时的峰值为0.05 mm.h-1,而较大降水发生后的首个晴日,冬小麦地和裸地的蒸散分别可达4.60 mm.d-1和3.70 mm.d-1。局地降水是影响陆面蒸散量变化的主要因素,而植被冠层的存在增加了陆面蒸散发量中的植物蒸腾量值。2006年4月下旬到7月中旬,裸地的水分缺失为16.3 mm.m-2,冬小麦地的水分缺失为39.9mm.m-2。其中缺失最严重的时间段为5月下旬到6月上旬,最大旬缺失量达16.5 mm.m-2,7月上旬和中旬,由于降水季节来临,土壤水分有少量盈余。在2005年7月中旬至8月下旬,玉米地和裸地的水分盈余分别为17.9 mm.m-2和25.3 mm.m-2。不同时间尺度的统计均表明,降水不仅是影响陆面蒸散量的主要因素,而且也是表层土壤水分盈缺的决定性因子。
地表反照率是陆面过程中一个重要的物理量,其变化直接影响地表能量的收支状况,进而可以影响气温和降水等其它气象要素。本文利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式,通过两组数值模拟试验分别探讨了地表反照率改变在黄河源区不同下垫面情况下潜热、感热的分配关系,详细分析了地表反照率改变对降水变化的影响机制,最后应用EOS/MODIS地表反照率产品替代原模式低时空分辨率的地表反照率。研究结果表明:(1)当地表反照率减少(增加)时,模拟的区域平均地表温度、感热、潜热数值相应增大(减少)。当地表反照率减少0.1时,地表温度上升约1.0K,感热和潜热量增量比约为3∶1。(2)地表反照率改变对降水量变化影响最大的区域是黄河源区下游的草场区域,其次是黄河源头区域,最小的是黄河源区北部的稀疏植被区域。地表反照率通过对大气动力、热力以及水汽条件的影响,使得降水发生的环境改变,主要体现在:当地表反照率减少时,地表气压的减少使得大气低层的辐合气流增强,有利于上升运动的发生;2.0m气温的升高增强了大气近地层的热力不稳定度;2.0m比湿的增加表明近地层空气水汽含量增加。(3)与实况对比分析发现,使用卫星遥感产品后在月尺度上能够更准确地模拟降水量的变化过程。
