黃河源區(qū)雪面近地層微氣象和水熱交換特征研究.pdf

1、利用中國科學(xué)院黃河源區(qū)氣候與環(huán)境綜合觀測研究站提供的瑪曲站2011年12月-2012年3月的觀測資料分析了黃河源區(qū)局地雪面近地層微氣象場、輻射和能量收支平衡特征，其后利用單點模式Noah_LSM，采用敏感性數(shù)值試驗的方法研究了積雪、地表植被和風(fēng)速對局地微氣象場、輻射、感熱通量及潛熱通量的影響，主要結(jié)論如下：
　　1）瑪曲站從2011年12月到2012年3月的月平均太陽凈輻射值分別為345、386、412和544W/m2，三次積雪過

2、程期間的日照強度和土壤凍融狀態(tài)存在差異。白天的溫度梯度值小于夜間的，其中白天7.17m以下平均為-0.3℃/m，該高度以上為-0.1℃/m。夜間7.17m以下的平均溫度梯度為0.6℃/m，以上為0.2℃/m。當(dāng)?shù)乇碛蟹e雪覆蓋時，早上溫度隨高度減小的趨勢比無雪覆蓋時落后一小時出現(xiàn)，傍晚溫度隨高度增大的趨勢提前1小時出現(xiàn)。有積雪的白天氣溫變化幅度比無雪時小，由于第二次積雪過程中風(fēng)速較大，晴天氣溫變化幅度較小。此外，晴天白天4.2-7.17m

3、溫度梯度絕對值比2.35-4.2m大，當(dāng)有積雪覆蓋時偏大幅度明顯增大，這可能是由于觀測場內(nèi)外下墊面植被覆蓋不同而引起的溫度平流使4.2m偏暖所致。
　　2）三次降雪過程前后，向上、下長波輻射隨時間的變化趨勢較為一致，向下的長波輻射要小于向上長波輻射。三次降雪過程后凈短波輻射較降雪前平均減小了146、11和8W/m2，凈長波輻射絕對值分別減小了66、27和17W/m2，凈輻射分別減小了81、38和5W/m2。在整個觀測期內(nèi)，當(dāng)?shù)乇碛?/p>

4、積雪覆蓋時，感熱通量明顯減小，潛熱通量在前兩次積雪期內(nèi)由于氣溫較低變化不明顯，第三次過程潛熱通量大于前兩次過程，其峰值達120W/m2，但感潛熱通量之和小于第二次過程，這可能是由于此次過程期間土壤開始融化，地表升溫較慢，地-氣溫差減小，感熱較小。三次降雪前、后波文比均大于1，這意味著近地層以感熱通量交換為主。
　　3）利用Noah_LSM模式對青藏高原高寒地區(qū)的數(shù)值試驗表明，該模式能較好地模擬出近地層有關(guān)物理量的變化特征。模式也能

5、很好的模擬出土壤溫度狀況，只是模擬的淺層10cm土壤溫度略低。
　　4)不考慮降雪覆蓋敏感性試驗表明：當(dāng)在模式中不考慮有積雪覆蓋時，模擬的凈輻射值略大于控制試驗的，感潛熱通量、氣溫和土壤溫度也均大于控制試驗的模擬結(jié)果，隨著土壤層的加深，土壤溫度的增加幅度逐漸減小，積雪覆蓋對深層土壤溫度的影響也越??；無積雪覆蓋時，模擬的10cm土壤溫度在白天高于有積雪覆蓋時的模擬結(jié)果，夜間則相反，這說明在夜間積雪覆蓋對土壤有保溫作用。
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6、)改變地表植被覆蓋類型的敏感性試驗表明：裸露地表下的凈輻射、氣溫在白天普遍高于有植被覆蓋下的結(jié)果，感、潛熱通量值在有植被覆蓋時偏高于裸地情形下的結(jié)果，而當(dāng)?shù)乇碛蟹e雪覆蓋時，植被覆蓋下的氣溫比裸地覆蓋的氣溫偏小幅度比無雪時大，這是因為植被覆蓋下的地表反照率較低，吸收的能量較多，用于感潛熱通量交換的能量較多，而受土壤比熱小的影響，植被覆蓋的地表溫度小于裸地，進而使氣溫也偏小于裸地上的氣溫，當(dāng)?shù)乇碛蟹e雪覆蓋時，有植被覆蓋的雪面相比于裸地，積雪

7、更容易融化，積雪融化需要吸熱，地表溫度更低。這與觀測結(jié)果顯示的4.2m偏暖特征一致，這可能意味著觀測場內(nèi)外植被分布不均是導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因。
　　6）觀測表明，2月18日較大的風(fēng)速是造成較大的潛熱通量和負感熱通量的一個原因。風(fēng)場的敏感性試驗表明：將2月18日6m的風(fēng)場從13m/s左右減小到2月17日3m/s左右的量級后，模擬的潛熱通量將減小140W/m2左右，負感熱通量將增加80W/m2左右，但在16:00-18:00依然有負值出