3.数值模拟
为模拟根据TRMM卫星数据得来的三峡大坝的影响,进行了两个MM5模型的非静水版本的数值试验。试验是对八月1日到30日的一个月的整合,包括9公里和3公里范围两种精度,并采用双向筑巢技术(two-way nesting technique)。共有28个铅直水平面,具有高分辨精度平面边界层(PBL)。作为初始和边界条件,使用了来自环境预报国家中心(NCEP)的粗(2.5°x 2.5°)分辨率12小时再分析法。模型物理选择包括伽达分辨微波物理技术、高分辨率布莱卡达PBL技术、以及对射线的快速雷达转换模型。三峡工程造成的土地使用变化,是以3公里宽的网格覆盖东经108°到111°E之间的沿长江谷地的水面模拟。 数值解说明,三峡大坝效应改变了月平均降雨,与此同时并没有改变降雨过程的频率。相应与东经108°至111°E土地使用的变化,降雨的变化主要集中在东经109.0°-111.0°范围。跟TRMM降雨率相比,图4展示了中度的百分比的降雨变化,二者都是对于东经109.0°- 111.0°E的平均。
所有图1到图4的TRMM数据展示的基本特征的一致指出,介于大巴山和秦岭山脉之间谷地的模拟降雨是被明显地增强了,而在三峡大坝附近的降雨却被降低了。这种一致说明了本数值模拟抓住了三峡大坝的效应的主要特征。在图3 中展示的TRMM降雨率的变化,除了秦岭山脉之外,可以大致上用来作为数值解的降雨变化率的平滑整合。
进一步的数值模拟试验指出,大巴山与秦岭山脉之间因三峡大坝而增强的降雨在下午期间达到了峰值。这是跟白日地表温度被冷却相一致的。
虽然如图4所示模拟降雨的变化基本上与TRMM数据相符,数值模拟毕竟也有某些无法跟TRMM数据相容的特征。例如,模拟降雨在刚刚过长江以南处突然骤增,以及在大巴山与秦岭山脉间的谷地范围降雨随纬度的变化,从-15%至50%是太快了些。由于缺乏这种尺度细节的降雨数据,我们还无法确定这些局部的表现是否来自单个一月数字模拟的不稳定性。
4.总结
通过美国航天总署(NASA)的热带降雨量测计划程序(TRMM)进行的降雨率分析表明,三峡大坝水位自2003年6月骤增至135米之后,三峡工程相关连的土地使用的变化,增加了大巴山与秦岭山脉之间区域的降水,而减少了长江附近的降水。将三峡大坝的影响利用MM5模型处理就可以对其增强降雨进行数字模拟,而其结果同由MODIS/Terra数据产品导出的地表温度的下降是相一致的。本研究指出,像三峡大坝一类的人造水库对气候的影响的尺度是地域性的(100公里数量级),而不是局部性的(10公里量级),如过去一些研究所估计那样(Zhang et al.2004;Miller et al. 2005)。到2009年,三峡大坝将完全淹没660公里的长江江段,其水位将进一步加高到175米。到那时,三峡大坝将很可能会进一步改变区域性的降雨。应当指出,基于TRMM的降雨计算结果也许会包含重要的不确定性,因为它非常依赖与低精度的来自地球同步卫星的红外数据及到手的雨量计测定数据去抵消TRMM微波数据的时空局限(Huffman et al. 2006)。我们仍然需要进一步的研究来完全了解三峡大坝对地域气候的影响。
致谢
Liguang Wu 衷心感谢 Ramesh Kakar 经过 NASA EOS 项目(EOS/03-0000-0144)提供的资助。我们感谢 Guojun Gu 获取 TRMM 数据的工作。同样要感谢三名匿名文献评审人提供的审稿评议,使原稿得以改进发表。
参考文献
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Huffman, G. J., R F. Adler, D. T. Bolvin, G. Guy E. J. Nelkin, K. Bowman, E. F. Stocker, and D. Wolff, 2006: The TRMM multi-satellite precipitation analysis (TMPA): Quasi-global, multi-year, combined-sensor precipitation estimates at fine scales. Submitted to Journal of Hydrology.
Miller, N. L., J. Jin, and C-F Tsang, 2005: Local climate sensitivity of the Three Gorges Dam. Geophysics Research Letters, 32, doi: lO.l029/2005GLO22821.
Shen, G., and Z. Xie, 2004. Three Gorges Project: Chance and challenge. Science, 304, 681.
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Zhang, Q., S. Wai, Y. Mao, Z. Chen, and Y. Liao, 2005: Characteristics of temperature changes around the Three Gores with complex topography. Advances in Climate Change Research, 4, 16-20 (In Chinsese).
Zhang, H., C. Zhuo, X Ju, and Q. Zhang, 2004: Numerical modeling of microclimate effects of Shanxia Reservoir, Resources and Environment in the Yangtze Basin, 13, 133-137 (in Chinese). |