黄土高原陆面过程观测试验研究

在获得综合性强、代表性好、精度可靠的黄土高原陆面过程科学试验观测资料的基础上，系统分析黄土高原庆阳、定西和榆中等代表性观测点的陆面动力、热力、水分和生态生理过程特征，研究黄土高原近地层总体输送系数和通量廓线关系以及地表反照率、粗糙度长度、土壤热力参数、土壤水分参数和植被生态生理参数等陆面过程参数的变化规律和参数化关系；并以野外观测与卫星遥感反演和数值模拟相结合，研究黄土高原陆面过程空间变化特征；分析黄土高原土壤水分时空变化规律和降露水形成特征，研究其陆面水分循环机理；揭示生态过程对陆面水分和热力过程的响应规律，分析降露水的生态作用；通过分析覆盖度等非均匀因子与不同尺度陆面过程物理量之间的关系，并根据空间尺度耦合关系，尝试建立区域大气数值模式网格尺度的陆面过程参数化方案。这项研究对丰富陆面过程理论具有科学意义，对提高数值模式模拟能力具有现实意义，对指导生态建设和农业生产具有参考价值。

首先搜集了各种已有的黄土高原及周边地区的陆面过程、大气边界层观测资料及GLDAS和NCC大气强迫资料。. 进行了大量、长时间的连续野外观测，从2009年3月至今，定西、榆中、平凉、庆阳进行了为期4年野外观测试验。包括对比观测试验、微气象综合观测预试验、微气象综合观测试验、降露水观测试验、地面遥感光谱观测试验、黄土高原半干旱区非均匀因子样方观测试验等。试验的时间及部分内容超出了原有计划。. 揭示了黄土高原冬、夏季陆面辐射和热量特征及陆面过程气候特征；研究了夏季风盛行期中我国北方典型区域陆面水热过程特征；首次发现植被下垫面动力学粗糙度长度与近地面层大气动力状态之间存在复杂的相互作用过程；还分析了黄土高原地区典型非均匀下垫面湍流源区、半干旱草地近地层湍流温湿特征及总体输送系数、中国北方不同气候区晴天陆面过程区域特征差异等。发现黄土高原地表能量不闭合度与垂直感热平流的关系并研究了其对地表能量平衡的贡献；也分析了空气热储存、光合作用、土壤垂直水分运动和递渐过程对地表能量平衡的影响。. 发现黄土高原陆面水分存在不平衡现象，分析了陆面水分不平衡的影响因素；分析了非降水性水分来源对陆面水分收支的影响、黄土高原半干旱区降露水形成的大气物理特征、黄土高原半干旱区降露水及其陆面水分收支、非降水性陆面液态水分分量及其与土壤水分的关系；也对陆面蒸散量观测方法、黄土高原地表最大可能蒸散量的变化特征进行了研究。模拟了黄土高原地区陆面过程时空变化。研究了深厚大气边界层与陆面热力过程的关系。利用遥感资料反演了黄土高原陆面特征、陆面能量通量、黄土高原稀疏植被区空气动力学粗糙度；还利用MODIS资料反演了气溶胶算法的地表反射率关系。分析了黄土高原不同下垫面影响LAS观测感热通量的物理因素、探讨了大孔径闪烁仪对数值模式网格尺度能量通量观测误差的改进。研究了黄土高原春小麦的气孔导度和胞间CO2对气象因子的响应过程及气象因素对黄土高原半干旱区春小麦净光合速率和蒸腾速率的影响。. 本项目发表和接收论文158篇，其中SCI收录33篇，EI收录３篇，国内核心刊物收录100篇；全面完成了计划书的研究内容，并根据研究需要，对一些研究内容进行了延伸和拓展。