E-ε湍流動(dòng)能閉合湖泊熱力學(xué)過(guò)程模型在東太湖的應(yīng)用.pdf

1、采用考慮沉水植物影響的E-ε湍流動(dòng)能閉合湖泊熱力學(xué)過(guò)程模型，利用太湖中尺度通量網(wǎng)2013年8月的觀測(cè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)E-ε湍流動(dòng)能閉合湖泊熱力學(xué)過(guò)程模型，模擬并分析2013年8月東太湖避風(fēng)港站點(diǎn)的湖-氣交換過(guò)程、湖泊內(nèi)部的熱力結(jié)構(gòu)和動(dòng)力分布。評(píng)估E-ε湍流動(dòng)能閉合湖泊熱力學(xué)過(guò)程模型中沉水植物的存在對(duì)湖泊過(guò)程存在的影響，并將E-ε湍流動(dòng)能閉合湖泊熱力學(xué)過(guò)程模型與CLM4-LISSS模型進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)前主要的研究結(jié)果有:
　　(1)由于湖水較淺

2、，太湖的水溫層結(jié)會(huì)明顯受到天氣狀況的影響。晴朗小風(fēng)條件下的湖水呈現(xiàn)顯著的熱分層現(xiàn)象，當(dāng)風(fēng)速為0.8m s-1，湖深0.2米處的水溫和底層的溫度差異達(dá)到7.9℃。大風(fēng)天氣條件驅(qū)動(dòng)較強(qiáng)的水體湍流混合，水溫的熱分層消失，當(dāng)風(fēng)速為12m s-1時(shí)，湖水上層與底層的水溫差僅0.12℃。
　　(2)E-ε湍流動(dòng)能閉合湖泊熱力學(xué)過(guò)程模型能夠較好的模擬出淺水大湖湖氣交換的過(guò)程。模擬出的太湖表面感熱通量和潛熱通量與觀測(cè)值吻合較好，潛熱通量的模擬值與

3、觀測(cè)值的均方根誤差為54.7 W m-2，感熱通量均方根誤差是8.41 W m-2。該模型也較好地模擬出太湖水溫的變化趨勢(shì)，模型計(jì)算的各層水溫與觀測(cè)值相比，均方根誤差均未超過(guò)1℃。
　　(3)太湖東部區(qū)域，沉水植物的存在使得太陽(yáng)輻射很難到達(dá)湖底，水體的內(nèi)部熱量減少，水溫降低。同時(shí)由于沉水植物對(duì)湖水流動(dòng)的拖曳作用，湖體內(nèi)部的湍流動(dòng)能減小，改變湖體的湍流動(dòng)能分布。當(dāng)沉水植物較高(1.6m)時(shí)，與沉水植物較低(0.4m)相比，湖體1.5

4、m深度處的水溫減小0.43℃;而當(dāng)沉水植物生物量密度較小時(shí)(100 gDW m-3)與生物量密度較大時(shí)(1000 gDW m-3)相比，湖深1.5米處水溫平均高出0.21℃。
　　(4)E-ε湍流動(dòng)能閉合湖泊熱力學(xué)過(guò)程模型模擬出的感熱通量、潛熱通量平均誤差低于CLM4-LISSS模型，相關(guān)性也較高，相關(guān)系數(shù)比CLM4-LISSS模型模擬出的分別高出0.02和0.03。E-ε湍流動(dòng)能閉合湖泊熱力學(xué)過(guò)程模型模擬的水溫偏低，CLM4-L