Page 125 - 《高原气象》2022年第1期
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1 期             陆宣承等：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                                        123
               chi et al，2008；Anthoni et al，2000）。其中，资料误         量闭合度的影响，以期望增进对若尔盖高寒湿地能
               差是指涡动相关技术会导致系统误差，从而低估湍                            量平衡机制的认识。
               流通量（李宏宇等，2010）。热储存是指实际观测
                                                                 2   研究区域与观测数据
               中，土壤热通量板通常埋设在地表以下 20 cm 左右
               的位置，而涡动相关仪的探头通常位于地表以上 2                           2. 1  站点介绍
               m 左右的位置，仪器之间的介质（空气、土壤、植被                              中国科学院若尔盖高原湿地生态系统研究站
               或水体）吸收或释放的热量会影响地表能量收支的                            花湖湿地观测场（下称花湖观测场，FLOF）位于若
               观测结果。因此需要加入热储存项对观测结果进                             尔盖高寒湿地的北部边界（33. 9°N，102. 8°E），海
               行订正（Stull et al，1988）。理想状况是指：涡动相                  拔 3432. 0 m，南北温差最高可达 16. 0 ℃·km 。观
                                                                                                          -1
               关系统的运行满足以下三个条件（Finnigan et al，                    测场以北 8. 0 km 以外为山区，平原与山区海拔相
               2003）：（1）时间平稳，即观测时段内地表到观测高                        差 1000. 0 m 左右；观测场东南 8. 0 km 的范围为湿
               度的存储项可忽略；（2）空间水平均匀，即无水平                           地或湖面，水体常于 12 月前后进入冻结期，次年 4
               平流通量和湍流通量；（3）垂直平均速度为 0. 0（无                       月前后解冻。若尔盖花湖湿地地处青藏高原东部，
               水 平 辐 合 和 辐 散），即 无 垂 直 平 流（李 宏 宇 等 ，              平均海拔约 3500. 0 m，属于高原寒带湿润季风气
               2012a）。而在实际观测中，大多数下垫面并不能完                         候，2018年平均气温为2. 3 ℃，年降水量570. 9 mm。
               全满足空间水平均匀的假设，因此，平流引起的能                            花湖观测场下垫面为湿地浅水水体与高寒草甸混
               量 输 送 在 实 际 观 测 中 不 容 忽 视（Leuning et al，          合地表，草场种群主要以高原早熟禾、沙草科苔
               2012）。Guo et al（1994）建立了一种平流模型，估计                 草、杂类草为主，土壤以沼泽土和亚高山草甸土为
                                                                 主（郭斌等，2018）。
               了北方湿地内不同属性的斑块间水平热平流可能
                                                                 2. 2  数据来源和仪器介绍
               给波文比的数值模拟带来的误差。张强等（1995）
                                                                     所用数据来源于花湖观测场 2017年 6月 1日至
               在研究绿洲非均匀下垫面的通量-廓线关系时提出
                                                                 8 月 31 日的观测资料。资料可分为三个部分：涡动
               水平热量平流概念，并对Businger-Dyer创立的经典
                                                                 相关数据、辐射观测数据以及土壤水热观测数据。
               通量-廓线关系作了非线性作用修正。Kochendor‐
                                                                 涡动相关数据包括 30 min间隔的潜热通量、感热通
               fer et al（2011）发现下垫面异质性能引起玉米田边
                                                                 量、水平风速和空气温度。观测设备为三维超声风
               缘出现显著的感热和潜热平流，在地表可利用能量
                                                                 速仪 CSAT3（美国 Campbell Scientific，Inc.）、开路
               中的比例可达 20%。Harder（2017）在此模型基础上
                                                                 式水汽二氧化碳分析仪 LI-7500RS（美国 LI-COR
               研究了斑块状积雪边缘的感热平流和潜热平流，发
                                                                 Biosciences）以及 CR3000数据采集器。辐射观测数
               现在受到湿空气平流的影响时，感热平流和潜热平
                                                                 据为 30 min 间隔的净辐射资料，由 CNR4 四分量净
               流可分别占净融雪能量的 31% 和 33%。以上实验
                                                                 辐射传感器（荷兰 Kipp & Zonen B. V.）观测得到。
               充分肯定了能量平流在地气能量交换中地位，但由
                                                                 土壤水热观测数据包括土壤热通量、土壤温度、土
               于全球陆地生态系统通量观测站点主要集中在森
                                                                 壤湿度和水体温度。使用的观测设备为 HFP01SC-
               林、草地、农田和荒漠等生态系统（宋春林等，
                                                                 10自标定型土壤热通量板、CS616土壤水分传感器
               2015；曹生奎等，2016），直接观测陆地与水面间能
                                                                （美国 Campbell Scientific，Inc.）和 109 温度传感器
               量输送的研究较少。因此本文将研究区域选在介
                                                                （美国 Campbell Scientific，Inc.）。三维超声风速仪
               于湖面和草原之间的若尔盖湿地。若尔盖湿地观                             观测高度为 2. 4 m；辐射计高度为 1. 6 m；土壤热通
               测场有草甸草原和水体下垫面，两种下垫面比热                             量板观测深度为10. 0 cm。
               容、反照率、植被和水分等差异显著。这种显著的                                为保证资料的可靠性，对资料进行 WPL 修正
               异质性会造成可观的能量平流。                                   （空气密度脉动修正），并剔除存在降水、大风和阴
                   基于以上论述，本研究以下垫面非均质的湖陆                          天条件下的观测资料，同时剔除偏差大于 5 倍标准
               过渡带为研究对象，综合地面温度场和风场的观测                            差的坏点数据。由于湍流混合较弱时，观测数据易
                                                                                                         -1
               数据，计算了陆地与湖面间近地层水平输送的能                             发生异常扰动，因此对摩擦风速小于0. 1 m·s 的观
               量，并将水平热平流项引入地表能量平衡方程中，                            测资料进行了剔除。经过质量控制后，资料实际使
               量化了由下垫面异质性引起的水平能量输送对能                             用长度为 70 天。需要注意的是，文中出现的时间
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