蓝藻水华面积 日变化大吗_太湖蓝藻爆发的面积_蓝藻细胞细胞呼吸场所(5)

决定湖泊能量分布的关键参数除了和太阳辐射的分布和传输有关的β与η两个参数外，还有一个重要的参数z0(湖水表面的动量粗糙长度)也是决定湖泊能量分布的重要参数。z0是风速等于0的高度，它是表征下垫面粗糙状况的一个特征长度。同时z0的大小又决定了湖面与大气动力和热力交换的程度。因此，能否取得正确的湖表面粗糙长度对能否正确模拟出湖表温度是非常关键的()。根据Stull(1991)和Pielke(1990)提供的资料，广阔水域的粗糙长度(z0)的值域范围一般为10-4—10-3 m。原模式中z0取为固定值0.01 m，热量通量的粗糙长度和水汽通量的粗糙长度取为与z0相等。根据文献中所提供的水域的粗糙长度的取值范围以及试验结果，该值取为0.01 m显然不合理。因此，在本研究中将选取z0为0.001和0.0002 m(海洋中使用的值)分别进行测试。另外，除了z0设定固定值进行测试外，还试验了z0随湖深、风速而变化的情况(z0的计算公式参考Flake模式中计算粗糙长度的方法)

式中，cus=0.1为经验常数，va=1.5×10-5 m2/s为空气分子的运动学粘性系数，u*为摩擦速度，g为重力加速度。cur为Charnock数，其大小由风程(X)和风速(u)决定(Mahrt，1999)

式中，c0ur=0.0123是风程极大时的Charnock值，cuf=0.7为经验常数。

4.2 敏感性试验及结果分析

根据上面的分析结果，设计了如下的敏感试验，为了把η0和β的贡献区别开来，试验分成两组进行，第一组中计算η的系数η0不变，即η0为1.1925；第二组中计算η0取为3×1.1925。第一组进行9个测试(表 1)，β分别取为0.4(a)、0.6(b)和0.8(c)；z0分别为0.001 m(1)、0.0002 m(2)和用公式计算得到的值(3)。第二组将重复第一组的全部试验，除了η0变为3×1.1925。

第一组试验的结果见图 2。从图 2可以看出，对β分别取为0.4、0.6和0.8，z0为0.0002 m和用公式计算得到的值比z0为0.001 m的模拟结果要好。而对相同的z0值，则β为0.8要比0.4和0.6的模拟结果要好。并且，从图 2中可以发现β分别取为0.4、0.6得到的模拟结果基本重合在一起。第二组试验的结果见图 3，从图 3可以看出，和第一组试验结果有相类似之处的地方是：对β分别取为0.4、0.6和0.8，z0为0.0002 m和用公式计算得到的值比z0为0.001 m的模拟结果要好。而对相同的z0值，则β为0.8要比0.4和0.6的模拟结果要好。图 3中β分别取为0.4、0.6得到的模拟结果也基本重合在一起。

图 2 第一组试验η0=1.1925模拟的2010年8月11—28日逐时湖表面温度与观测的对比(a. z0=0.001 m，b. z0=0.0002 m，c. z0为公式计算)Fig. 2 Hourly water suce temperature，11-28 August 2010，observed and simulated by the lake model with η0=1.1925(a. z0=0.001 m，b. z0=0.0002 m，c. z0 is calculated roughtness length)

为了定量地描写这两组试验模拟结果的好坏，分别计算出这两组试验得到的湖水表面温度和观测的相关系数及归一化的标准偏差，画成泰勒图直观地表示18组试验的优劣。由于β分别取为0.4和0.6的结果几乎重合在一起，因此，为了清晰起见，图 4和图 5中没有将β分别取为0.6的结果画在泰勒图上。第一组试验的泰勒图(图 4)上可以发现，这6组试验的相关系数都很接近0.9，说明这6组试验的模拟结果与观测相关性都很高。但是，β取为0.8(红点)比β取为0.4(蓝点)的结果要好。从归一化的标准偏差可发现，z0用公式计算得到的值(3)比z0=0.0002 m(2)的模拟结果要好，而z0=0.0002 m(2)比z0=0.001 m(1)的模拟结果要好。第二组试验的泰勒图(图 5)上发现，和第一组的泰勒图得出一致的结论，都是β取为0.8(红点)比β取为0.4(蓝点)的结果要好。z0用公式计算得到的值(3)比z0=0.0002 m(2)的模拟结果要好，而z0=0.0002 m(2)比z0=0.001 m(1)的模拟结果要好。因此，从图 4和5的结果可以得出适合于太湖的β值应取为0.8，z0用公式计算得到的值。