E-ε湍流動能閉合湖泊熱力學過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湍流動能閉合湖泊熱力學過程模型，利用太湖中尺度通量網(wǎng)2013年8月的觀測數(shù)據(jù)驅(qū)動E-ε湍流動能閉合湖泊熱力學過程模型，模擬并分析2013年8月東太湖避風港站點的湖-氣交換過程、湖泊內(nèi)部的熱力結(jié)構(gòu)和動力分布。評估E-ε湍流動能閉合湖泊熱力學過程模型中沉水植物的存在對湖泊過程存在的影響，并將E-ε湍流動能閉合湖泊熱力學過程模型與CLM4-LISSS模型進行對比，當前主要的研究結(jié)果有:
　　(1)由于湖水較淺

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

3、觀測值的均方根誤差為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，模型計算的各層水溫與觀測值相比，均方根誤差均未超過1℃。
　　(3)太湖東部區(qū)域，沉水植物的存在使得太陽輻射很難到達湖底，水體的內(nèi)部熱量減少，水溫降低。同時由于沉水植物對湖水流動的拖曳作用，湖體內(nèi)部的湍流動能減小，改變湖體的湍流動能分布。當沉水植物較高(1.6m)時，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℃;而當沉水植物生物量密度較小時(100 gDW m-3)與生物量密度較大時(1000 gDW m-3)相比，湖深1.5米處水溫平均高出0.21℃。
　　(4)E-ε湍流動能閉合湖泊熱力學過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湍流動能閉合湖泊熱力學過程模型模擬的水溫偏低，CLM4-L