Page 5 - 《高原气象》2021年第5期
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高     原      气     象                                 40 卷
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             氮、磷等水体营养盐的含量，也会使各种生化反应                             性气候区，对亚洲季风、印度季风和西风急流非常
             的速率发生变化，从而影响湖泊水质和水生生物的                             敏感（Zhang et al，2014b）。根据中国气象局玛多自
             数量及分布（李庚辰等，2015；Weitere et al，2010；                动气象观测站（34°55′N，98°13′E）64 年（1953-
             Dokulil et al，2014；Hardenbicker et al，2017），湖泊     2016 年）的观测资料显示，该地区多年平均降水为
             生态是高原生态系统的重要一环。因此研究青藏                              322. 44 mm，多集中于 5-9 月；多年平均气温为
             高原湖泊的湖温特征对了解高原水生生态系统和                              -3. 53 °C，最高气温出现在 2006 年 7 月 20 日，为
             高原局地天气和气候有重要意义。                                    24. 3 ° C，最 低 气 温 出 现 在 1978 年 1 月 2 日 ，为
                  由于青藏高原地区环境恶劣，野外观测实验不                          -48. 1 °C（杜娟等，2019）。
             易进行，所以常通过模式对高原湖泊进行数值模                                  Kilpisjärvi 湖（69°03′N，20°50′E）（简称 K 湖）
             拟，从而揭示各种现象和特征发生的物理机制。目                             位于芬兰西北部的斯堪的纳维亚山脉上，是一个北
             前在高原上应用广泛的湖泊模式有 Flake（Freshwa‐                     极苔原湖，湖泊平均深度 19. 5 m，最大深度 57 m，
                                                                                              2
             ter Lake Model）、CLM（Community Land Model）中         湖面海拔 473 m，面积约为 37 km 。湖泊距离北大
             与 WRF（Weather Research and Forecasting Model）      西洋约60 km，被高出湖面550 m的瀑布包围，它是
             耦合的湖泊模型方案（Wen et al，2015；La et al，                 一个营养较为缺乏的清水湖。在 1952-2015年，平
             2016；方楠等，2017；宋兴宇等，2020）。虽然这些                      均结冰和融化日期分别为 11月 9日和 6月 18日，冰
             模式被广泛应用于高原地区，但由于模式中物理过                             盖年平均最大厚度达90 cm（Leppäranta et al，2019）。
             程的限制，不能模拟出鄂陵湖冬季冰期湖温上升现                             2. 2  数据来源
             象，并且它们大多只包含了水热输送过程，不包含                             2. 2. 1  鄂陵湖观测数据
             生态过程，不利于以后对高原地区湖泊生态过程的                                 2012 年 10 月在鄂陵湖西南方向架设了自动观
             模拟与研究。LAKE 模式是一个由 Stepanenko et al                 测站（图 1），称为湖岸站（34. 91°N，97. 55°E）。湖
             （2016）开发的一维湖泊模式，它既包含水热动力学                          岸站架设于海拔 4282 m 处，关于站点配置和测量
             部分，又包含生物地球化学部分，已被广泛应用于                             参数的详细说明可参考 Li et al（2015）和 Wen et al
             湖泊模拟中，目前发展的最新版本是 LAKE2. 3 版                       （2016）。作为湖泊模式的驱动数据，2015-2016 年
             本。Thiery et al（2014）利用非洲五大湖中的基伍湖                   的风速、气温、比湿、气压、向下长波辐射和向下
             对 LakeMIP 中的 7 个模式进行了对比评估，发现相                      短波辐射由湖岸站提供，降水强度是根据中国地面
             比于Flake和Hostetler模式，LAKE模式能更好地模                    气候资料日值数据集（V3. 0）中的 20:00（北京时，下
             拟出基伍湖的垂直混合过程和内部热力层结。Ste‐                           同）至次日 20:00 累计降水量计算得来，此数据在
             panenko et al（2016）发现 LAKE 模式能够很好的重                2012 年 6-7 月基于国家气象信息中心实时库数据
             现 Kuivajärvi 湖夏季的湖温及其内部氧气、二氧化                      研制，实时库中该部分数据来自实时上传地面自动
             碳、甲烷之间的气体转化。目前 LAKE 模式在青藏                          站逐小时数据文件及日值数据文件。
             高原地区的应用还很少，本文首先揭示了鄂陵湖冬
             季的升温特征，然后对 LAKE2. 3 模式在高原湖泊
             的适用性进行评估，最后通过设计敏感性实验分析
             了导致鄂陵湖冬季湖温上升的原因。

              2   研究区域、数据和模式

             2. 1  研究区域
                  鄂陵湖（34°46′N-35°05′N，97°32′E-97°54′E）
             位于青藏高原东部青海省玛多县西部的谷地中，湖                               图1   研究区域及站点（倒三角）位置（宋兴宇等，2020）
             泊平均深度17 m，最大深度32 m，湖面海拔4274 m，                      Fig. 1  Study area with location of the observation station
             面积约为 610 km ，湖水 PH 值为 8. 49，湖中鱼类稀                       （the inverted triangle）（From Song et al，2020）
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             少，水生植物只生长在湖岸区域，属于黄河源区内                                 2015 年 9 月 22 日至 2016 年 9 月 22 日的湖泊温
             的一个大型淡水湖。在夏季，湖泊会发生热力分                              度剖面数据是在鄂陵湖北部观测到，观测地水深
             层，从 11 月末 12 月初到次年 4 月则完全被冰覆盖                      23~25 m。冰厚是在位于冰表面距离岸边约 240 m
             （Wen et al，2016），整个湖泊处于半干旱高寒大陆                     的地点测得，此处平均水深约为5 m。
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