Page 181 - 《高原气象》2022年第1期
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1 期               王灵芝等：藏东南峡谷地区不同下垫面地表通量变化特征及其与降水的关系                                        179
               仪，EC150红外 CO2/H2O 气体分析仪，辐射四分量                    ［SW_OUT（单位：W·m ）］、向下长波辐射［LW_IN
                                                                                      -2
                                                                             -2
               CNR-1，数据采集器为 Campbell CR6Series，采集频              （单位：W·m ）］、向上长波辐射［LW_OUT（单位：
                                                                      -2
               率为 10HZ。观测时间为 2018 年 11 月至 2019 年 10              W·m ）］计算得到，公式如下：
               月（墨脱站 9 月 1-26 日数据缺测，卡布站降水数据                      Rn = (SW_IN - SW_OUT ) + ( LW_IN - LW_OUT )
               缺测）。资料主要包括向下（上）短波辐射，向下（上）                                                                   （4）
               长波辐射，土壤温度，土壤湿度，感热和潜热等，土
               壤热通量板深度为 -5 cm，土壤温度和湿度观测的                         3   结论和讨论
               深度为-5，-10，-20和-40 cm。                             3. 1  地表通量变化特征
               2. 2  研究方法                                        3. 1. 1  热通量各月平均日变化特征
               2. 2. 1  涡动协方差仪观测数据处理                                 图 2 给出了 2018 年 11 月至 2019 年 10 月各站热
                   本文选用德国 Bayreuth 大学开发的 TK3 数据                  通量各月平均日变化特征，均呈单峰变化，夜间大
               处理软件包处理涡动协方差仪观测数据计算得到                             气层结稳定，湍流强度弱，感热潜热小，大气向地
               感热通量和潜热通量（Mauder and Foken，2012）。                 表传输能量。日出后，地面开始增温，潜热感热逐
               TK3 数据处理软件包是利用涡动相关法（EC）计算                         渐增大，湍流加强。排龙站和丹卡站各月平均日变
               得到时间分辨率为 30 min的湍流通量资料，并对计                        化特征感热和潜热变化趋势相同，两站潜热日峰值
               算出来的潜热通量和感热通量进行质量评估和质                             均在气温最低，降水最小的 1月达到最小值，8月降
               量控制。根据 TK3 对湍流通量的质量状况的划分                          水丰沛，相对湿度高，气温高，潜热达到月平均日
              （Foken and Wichura，1996；王介民，2012；Li et al，         变化峰值的最大值。两站感热日变化强度均表现
               2016），本文选用数据质量状况 QA<4的感热、潜热                       为 2018 年 11 月至 2019 年 4 月强，2019 年 5-10 月
               数据用于研究。涡动相关法计算感热、潜热的公式                            弱，即旱季时感热较强，雨季较弱。虽然两站潜热
               如下：                                               与感热变化趋势相同，但变化强度却相差很多，丹
                                        - ---
                                H = ρC P θ'w'            （1）     卡站海拔高，冬春季降水少，日间地气温差大，近
                                        - ---
                                LE = ρλ q'w'             （2）     地层风速大，感热强于潜热，最大差值达 148. 54
                                        -3
                                                                      -2
               式中：ρ 为密度（单位：kg·m ）；θ′、w′、q′分别为                    W·m ，夏季南来水汽充足，潜热迅速增加，强度
               温度（单位：K）；风速（单位：m·s ）和湿度（单位：                       超过感热。12 月至次年 1 月排龙站感热强于潜热，
                                             -1
                    -1
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               kg·kg ）的 脉 动 值 ；Cp 为 空 气 定 压 比 热［单 位 ：            最大差值为 74. 29 W·m 。丹卡站夏季潜热日变化
                       -1
               J·（kg·kg ）］；λ为水的汽化潜热（单位：J·kg ）。                   强度明显大于排龙站，二者最大潜热日峰值分别为
                                                      -1
               2. 2. 2  由TDEC法计算土壤热通量                            280. 6 W·m 和193. 35 W·m 。
                                                                                          -2
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                   本文利用阳坤和王介民（2008）设计的 TDEC                          卡布站与墨脱站感热和潜热月平均日变化趋
              （Thermal Diffusion Equation + Correction）法，根据      势相同，与排龙站和丹卡站整体月平均日变化特征
               土壤热通量板观测的不同土壤层的温湿度进行积                             有所不同。其感热日变化随月份变化没有明显的
               分计算得到各层的土壤热通量，其计算公式为：                             上半年强于下半年的特征，卡布站 2018 年 11 月至
                            1  Z                                 2019年 3月及 10月感热月均日变化强于潜热，最大
               G = G (Z ref ) +  ∑ [ ρ s cs ( z i ，t + Δt )T ( z i ，t
                                                                                 -2
                                                                 差值 137. 17 W·m ，4-9 月潜热强于感热，夏季降
                            Δt Z ref
                   +Δt ) - ρscs ( z i ，t )T ( z i ，t ) ] Δz.  （3）  水增多，潜热达到最强，7 月日变化强度有所减弱。
               式中：t代表时间（单位：s）；z 代表土壤深度（单位：                       墨脱站 12月至次年 1月感热强于潜热日变化值，感
                                            −1
                                                −1
               m）；ρ C 是土壤热容（单位：J·kg ·K ）；T（z）为温                  热日变化峰值在 4 个站点中最小，随月份呈波动状
                                                       i
                    s
                      s
               度廓线；Z 为某一个参考位置（单位：m）；G（Z ）                        变化。墨脱站海拔低，较湿润，夏季潜热月平均日
                                                          ref
                        ref
               为某一参考位置 Z 的热通量（单位：W·m ）。若参                        变化的强度在四站中最强，日变化峰值最强于 6 月
                                                    -2
                               ref
                                                                                 -2
               考位置足够深，则 G（Z ）相对于表层土壤热通量可                         达到 331. 17 W·m ，而排龙站、丹卡站和卡布站 3
                                   ref
               以忽略不计。                                            个站潜热日变化均于8月份达最大值。
               2. 2. 3  净辐射计算方法                                  3. 1. 2  热通量月变化和季节变化特征
                   地表净辐射［Rn（单位：W·m ）］由观测的向下                          从图 3为各站点的感热和潜热通量的月变化特
                                             -2
               短波辐射［SW_IN（单位：W·m ）］、向上短波辐射                       征。12月至次年 4月排龙站与丹卡站感热通量月变
                                          -2
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