摘要：根據鄂陵湖畔高寒草地站點2011-2013年的觀測數據，分析了凍結期高寒草甸地表能量通量平衡 特征，在假定凍結期土層中各相態水的質量近似穩定的基礎上，對熱儲項進行了定量分析。由于缺少對 積雪深度的直接觀測，根據地表反照率定義了積雪期。首先對凍結期地表能量特征進行了比較，發現無 積雪時地表波文比多數時候大于 3，而在積雪期，波文比大多時候小于 0. 5。有積雪時土壤各層溫度平 均日較差都顯著地減小，其中0. 05 m處土壤溫度日較差相較于無積雪時減少4 ℃。伴隨溫度日較差減 小，積雪期土壤內相變過程也會減弱，引起土壤濕度變化幅度的減少。積雪層可以吸收短波輻射，因此 有積雪存在時，地表能通量傳輸過程需重新考慮。計算熱儲后發現，非積雪期土壤溫度變化和相變過程 貢獻的熱儲項分別占不閉合能量(簡稱占比)的 69%和 12%，這個比例在陰天和晴天也會存在不同。在 積雪期，積雪熱儲項占比為 88%，而土壤熱儲占比僅為 10% 左右。與晴天相比，陰天積雪熱儲占比下 降，土壤熱儲占比上升。這說明短波輻射增強會迅速增加積雪吸收的熱量，但對積雪下凍土的影響卻很 小。對于凍結期中非積雪期閉合度的分析，同時考慮土壤溫度和相變熱儲時閉合度會增加 0. 01~0. 02， 且陰天閉合度整體大于晴天。

　　關鍵詞：青藏高原;鄂陵湖;熱儲;積雪

　　1 引言

　　積雪和凍土是冰凍圈的重要組成部分，其中積 雪是冰凍圈最活躍的要素之一，兩者都對地表能量 平衡和水分交換有著重要的影響(蔣元春等，2020; 張正等，2019)。青藏高原東西長約2000 km，南北 寬約 1000 km，平均海拔超過 4000 m，是北半球中 緯度海拔最高、積雪覆蓋最大和凍土分布最廣的地區，被稱為“世界屋脊”(王婷等，2019;陳月等， 2019;李躍清，2011)。

　　農業論文范例：我國西南地區春季降水對前期青藏高原熱力作用的響應

　　青藏高原是大型河流發源地，也因其獨特的地 理位置影響著全球的氣候變化。為更好地了解青 藏高原影響全球氣候的機制，自 20 世紀 70 年代以 來，各類國內外大型觀測實驗在青藏高原上開展， 包括中日合作 GAME-Tibet 實驗、TIPEX-Ⅱ(1998) 和 TIPEX-Ⅲ(2013)實驗等(Zhao et al，2019;Bian et al，2003;季國良，1999;李茂善等，2008;馬偉 強等，2005;馬耀明等，2006a;錢正安等，1997;王 介民，1999;王永杰等，2010;武榮盛等，2010;周 長艷等，2012)。在過去的陸氣研究中，凍土的發 展始終是青藏高原研究中受到最多關注的過程(程 國棟等，2019;戴黎聰等，2019)。不少研究指出青 藏高原的凍土與湖泊，徑流等水體變化存在緊密聯 系，但基于陸氣作用開展的觀測研究目前還不多。 土壤水熱變化與地表能量平衡之間存在著緊密聯 系(Steven et al，2007)。自然或人為因素對地表的 改變，會通過影響地氣能量交換產生一系列影響 (Yang et al，2008)。

　　基于這點考慮，青藏高原復雜 下墊面開展的陸氣觀測試驗不少都是圍繞地表能 量平衡展開的。 觀測研究青藏高原凍結期地表能量平衡問題 有利于更好地了解大氣與邊界層的相互作用，對研 究凍土發展的機理和積雪覆蓋對青藏高原氣候的 影響具有十分重要的意義。

　　但在實際的觀測試驗 中，由于儀器本身存在的系統誤差和其他原因，結 果往往是不閉合的，尤其當觀測站點位于復雜下墊 面時，如雪表、湖畔(Steven et al，2007)。這些不閉 合過程的產生可能與高原凍土、積雪存在關系，也 是目前陸面模型發展重點關注的方向。 由于青藏高原凍結期積雪覆蓋和凍土分布范 圍增大，試驗環境惡劣，數據稀缺，目前對高原上 鄂陵湖站點附近區域凍結期陸氣相互作用的認識 還存在很大不確定性(李靜等，2009;王澄海等， 2008;張海宏等，2017)，尤其對積雪通過改變地表 能量傳輸進而影響凍土發育的過程還存在不足(劉 火霖等，2020;王婷等，2019)。基于這點考慮，本 研究借助較為持續的觀測數據，對鄂陵湖凍結期周 邊草地的地表熱儲進行初步分析，期望能對積雪的 作用有更深入的認識。

　　2 數據與方法介紹

　　2. 1 觀測實驗簡介

　　本研究所使用的資料來源于青海省瑪多縣境 內鄂陵湖觀測站。鄂陵湖是黃河源區的大型淡水 湖泊，對黃河源頭徑流量有重要的調節作用(李照 國等，2012)，位于青藏高原的東北部、青海省東南 部。湖泊面積 610. 7 km2 ，流域面積 18188 km2 ，海 拔 4268 m，長 32. 3 km，平均寬度 18. 9 m，最大寬 度可達31. 6 m(Han et al，2020)。 本試驗觀測平臺位于鄂陵湖西北草地(距地表 3. 1 m)，有鄂陵湖和扎陵湖兩大湖泊分布左右。實 驗以一套開路渦動相關系統(CSAT3+Li7500)為核 心進行觀測，數據采集頻率均為10 Hz，并使用Ed‐ dyPro軟件(LI-COR)對采集到的數據進行系統的質 量控制。

　　3 結果

　　3. 1 地表能量通量特征

　　根據凍結期中地表能量通量的平均日變化可以發現，Rn在 14:00左右達到最大值，約為 315 W·m-2 。Hs消耗了絕大多數Rn，其峰值一般出現 在 14:00，約為 185 W·m-2 。LE峰值約為 30 W·m-2 ， 其在 12:00-18:00變化不明顯。G5日變化最小，平 均日變化峰值僅有 10 W·m-2 左右，出現在 16:00; 其全天多數時候為負，表示此時表層土壤可以從深 層土壤獲得能量。無積雪覆蓋時期各能量通量與 凍結期結果近似。Rn在 14:00左右達到最 大值，約為 365 W·m-2 。Hs峰值一般在 15:00，約為 186 W·m-2 。LE峰值約為40 W·m-2 ，12:00-18:00 日 變化不明顯。G5多數時候為負，平均日變化峰值為 15 W·m-2 左右，出現在15:00。

　　4 結論

　　借助于 2011-2013 年在青藏高原鄂陵湖草地 觀測站的數據，在假定凍結期淺層土壤總含水量變 化不大的前提下，對當地地表能量平衡特征進行了 分析，重點關注不同情況下土壤儲存的能量變化 (土壤熱儲)，得出如下結論：

　　(1) 觀測的地表各能量通量都對積雪事件有 很顯著的響應。在積雪期，伴隨地表反照率的迅速 增大，草地波文比迅速從無雪期的3降低為0. 5，與 此同時，土壤熱通量也顯著降低，造成了淺層土壤 溫度和濕度的日變化幅度迅速減小。

　　(2) 在非積雪期，土壤溫度熱儲和相變熱儲都 是造成觀測的地表能量不閉合的重要原因。其中 溫度熱儲更為關鍵，占比約為 69%，而凍融過程產 生的相變熱儲僅占比12%，兩種熱儲一起貢獻了約 81% 的不閉合能量。土壤溫度熱儲在晴天和陰天 占比差異不大。但相變熱儲陰天占比為 6. 8%，僅 為晴天的 1/2。說明短波輻射是土壤中水分發生相變的主要熱源。

　　(3) 在積雪期，利用地表能量閉合反算的積雪 熱儲占比為88%，而土壤熱儲僅占約10%。積雪期 內，積雪熱儲占比始終大于土壤熱儲。而陰天時積 雪熱儲占比顯著下降，土壤熱儲占比顯著上升。說 明短波輻射對于積雪熱儲的影響要強于長波輻射。

　　(4) 在非積雪期，同時考慮 土壤 溫度變化和 土層中水分相變產生的熱儲，閉合度可提高 0. 01~ 0. 02。由于長短波輻射性質的差異，陰天的閉合度 整體高于晴天。

　　參考文獻：

　　Bian L G，Xu D Y，Lu L Y，et al，2003. Analyses of turbulence pa‐ rameters in the near-surface layer at Qamdo of the southeastern Ti‐ betan Plateau[J]. Advances in Atmospheric Sciences，20(3)： 369-378.

　　Han B，Meng X H，Yang Q H，et al，2020. Connections between dai‐ ly surface temperature contrast and CO2 flux over a Tibetan lake： A case study of Ngoring Lake[J]. Journal of Geophysical Re‐ search： Atmospheres， 125(6)： D032277. DOI： 10. 1029/ 2019JD032277.

　　Steven P O，Thomas F，Roland V，et al，2007. The Energy balance experiment EBEX-2000. Part I：Overview and energy balance [J]. Boundary-Layer Meteorology， 123 (1) ： 1-28. DOI： 10. 1007/s10546-007-9161-1.

　　作者：齊木榮1，2 ，馬千惠1，2 ，楊清華1，2 ，吳仁豪1，2 ，呂世華3，4 ， 孟憲紅3 ，李照國3 ，奧銀煥3 ，韓 博1，2