Page 124 - 《高原气象》2022年第1期

第 41 卷 第 1 期 高 原 气 象 Vol. 41 No. 1
2022 年 2 月 PLATEAU METEOROLOGY February，2022

陆宣承，文军，杨越，等，2022. 若尔盖高寒湿地夏季近地面水平热平流对地表能量闭合度的影响研究［J］. 高原气象，41（1）：
122-131. LU Xuancheng，WEN Jun，YANG Yue，et al，2022. Research on the Influence of Horizontal Thermal Advection on Sur‐
face Energy Balance in Zoige Alpine Wetland［J］. Plateau Meteorology，41（1）：122-131. DOI：10. 7522/j. issn. 1000-
0534. 2020. 00059.

若尔盖高寒湿地夏季近地面水平热平流

对地表能量闭合度的影响研究

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陆宣承 ，文 军 ，杨 越 ，田 辉 ，刘闻慧 ，武月月 ，蒋雨芹 1
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（1. 成都信息工程大学大气科学学院/高原大气与环境四川省重点实验室，四川 成都 610225；
2. 中国科学院西北生态环境与资源研究院/中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室，甘肃 兰州 730000）
摘要：近地面能量不闭合问题一直以来都是陆面过程研究的一个重要的科学问题，且在非均匀湿地下垫
面的近地面尤为突出。利用中国科学院若尔盖高原湿地生态系统研究站花湖观测场的地面风场和温度
场数据，计算了由湿地下垫面热力非均匀性引起的水平热平流，并分析了考虑水平热平流后地表能量平
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衡的变化。结果表明：2017 年夏季若尔盖湿地近地面水平热平流的白天均值为 22. 9 W·m ，最大值可
达 58. 7 W·m 。将水平热平流和热储存项引入地表能量平衡方程后，夏季能量闭合度由 41. 8% 提升至
-2
67. 9%，其中水平热平流的贡献为 5. 8%，土壤热储存的贡献为 20. 1%，空气与植物光合作用热储存的贡
献为 1. 0%。若尔盖湿地近地面水平热平流日变化量级与感热通量相当，日变化最大值约为湿地土壤热
储存的1/3，对湿地地表能量平衡的影响不容忽视。
关键词：高寒湿地；涡动相关；水平热平流；地表能量平衡；非均匀下垫面
+
文章编号：1000-0534（2022）01-0122-10 中图分类号：P425.2 3 文献标识码：A
DOI：10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2020. 00059

1 引言 潜热通量之和）与有效能量（净辐射与热储存之差）
间通常存在 10%~30% 的能量不闭合（周彦昭等，
陆地占据地球表面约三分之一的面积。作为
2018），且这种能量不闭合在非均匀下垫面下尤为
地球系统中的重要成员，陆地通过动量、热量和质
突出。为了深入分析这个问题，2000年在美国开展
量的交换密切影响着大气环流和区域气候变化 了 专 门 的 能 量 平 衡 试 验（Energy Balance Experi‐
（Yang et al，2003）。地表在反射太阳辐射和大气逆 ment in 2000，EBEX-2000）。该试验在下垫面均匀
辐射的同时，也将一部分辐射能量吸收或转化为感 的灌溉农田上进行，发现该地能量不闭合比例占有
热通量、潜热通量和土壤热流。由于能量守恒，地 效能量的 10%，但对不闭合的成因尚无定论。有学
表吸收的辐射能（即净辐射）数值上等于这三个热 者推测这是由下垫面异质性引起的能量水平平流
通量之和，即地表能量收支平衡。但在陆面过程的 造成，但由于实验结果不理想未能被充分肯定。
实际研究中，近地面能量不闭合问题一直以来都是 （Oncley et al，2007）。
一个科学难题（张强等，2012）。许多学者在过去的 目前人们对能量不闭合问题的认识已有许多
半个世纪开展了大量陆面过程观测试验（Oncley et 积累，通常认为引起地表能量不闭合的原因可以分
al，2007；胡隐樵等，1994；Irmak et al，2014；李宏 为以下三类：资料误差（王介民等，2009）、热储存
宇等，2012b），发现近地面湍流通量（感热通量和 （Stull et al，1988）以及非理想状况的影响（Baldoc‐

收稿日期：2020⁃05⁃21；定稿日期：2020⁃07⁃10
资助项目：国家自然科学基金项目（41971308，41530529）
作者简介：陆宣承（1996-），男，江苏常州人，硕士研究生，主要从事陆面过程研究. E-mail：lxcsudo@163.com
通信作者：文军（1964-），男，甘肃临洮人，教授，主要从事陆面过程与气候变化及卫星遥感相关研究. E-mail：jwen@cuit.edu.cn