Page 33 - 2023年第54卷第3期
P. 33
化,形成水雪混合物,然后,当夜间气温下降到 0℃以下时,形成白冰或者灰冰,这时反照率 a≈
si
0.38。
冰的反照率 a是太阳高度角 α的函数,与地理纬度、地球自转和绕太阳旋转的规律有关。对于黑
s
冰,可采用下述 a与 α的参数化模型计算 [8]
s
a= 0 .0564? α ,α≥0.105rad (30)
s
a= 0.537 - 4.408( α - 0.105),0 ≤α <0.105rad (31)
s
在自然环境下,河道周围群山环抱,将遮挡住日出和日落 α较小时的太阳辐射。
当天气资料齐全,包括水面温度 T、气温 T、云量 C、相对湿度 R、风速 V、当地大气压 p等,
s a h z a
,并且在 T= T点将式(27)线性化:
则可采用参考文献[ 7]方法计算确定 φ sn 、φ a 、φ b 、φ e 、φ h s a
- h(T- T) (32)
φ sa ≈φ sa0 sa s a
2
在 T= T时的值;h 为雪面与大气的热交换系数,W?(m·℃)。
式中:φ sa0 为雪面净热通量 φ sa s a sa
此外,对于开河期或者冰消融期,T≈0℃, T- T 较大,这时需要考虑对流热交换中二次项
s s a
2
( T- T)的影响,式(32)可修正为
s a
= - h(T- T) - h (T- T) 2 (33)
φ sa φ sa0 sa s a sa2 s a
- 3
式中 h = 0.158 × 10 Pa。
sa2
可利用线性回归方法近似 [16,18] 。以黑龙江
sa
为便于冰情预测,根据典型年历史天气资料,h 和 φ sa0
漠河地区为例
h = (7.05 + 0.02T)(1.0 + 0.25V) (34)
sa a z
且
= - a - bT (35)
φ sa0 φ sn sa sa a
式中
a = 70 .7 + (6.04 + 2.95V)(1 - R)c>70.7,b = 0 .4 + (6.04 + 2.95V)(1 - R)c>0 (36)
2
z
sa
1
h
h
z
sa
系数 0 .08,T≤ - 10
a
c= { 3.35,T≤ - 10 2 { a a
,c= 0 .36,- 10<T≤0
1
6 .11,T> - 10
a
0 .62,T>0
a
5 雪面温度、净热通量及冰盖温度的垂向分布
联立求解式(20)(32),可得雪面温度 T的计算公式:
s
?h + T)(h?k + h?k))?(h?k + h?k + 1?h ) (37)
T= ((T - T)?h + ( φ sa0
s m u sa sa a s s i i s s i i sa
当计算 T≥T = 0℃时,表示雪面会发生融化现象。实际上,当雪面融化时,则 T≡T = 0 。
s m s m
当令 T= 0 ,根据式(35)(37),可得雪盖热力消融的临界气温
s
- a )?h + T?(h(h?k + h?k))
- ( φ sn sa sa u sa s s i i
T = (38)
acri
1 - b ?h
sa sa
式中:T 为雪盖热力消融的临界气温,℃。当气温 T≥T 时,发生雪盖热力消融现象。在夜间太阳
acri a acri
= 0 和 T = 0 ,所以 T = a ?[h(1 - b ?h )]>a ?h >0,这表明气温 T = 0℃不是雪
辐射净热通量 φ sn u acri sa sa sa sa sa sa a
盖热力消融的临界条件。
当式( 37)计算的 T<0℃时,把式(37)代入式(20)得雪面净热通量
s
?h + T)?(h?k + h?k + 1? h ) (39)
m
φ sa = (T- T + φ sa0 sa u s s i i sa
a
<0总是成立。
在这种情况下,φ sa
的 条 件 下,把 式 (9)中 冰 面 温 度 T 代 入 式 (15)可 得 冰 盖 温 度 的 垂 向 分 布 计 算
s is
在已知 T和 φ sa
公式
— 2 8 3 —