Page 206 - 《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

杨斌，袁祺，谭昌海，等，2022. 青藏高原东部拉萨河下游地区大气湍流交换特征研究［J］. 高原气象，41（1）：204-215.
YANG Bin，YUAN Qi，TAN Changhai，et al，2022. Study on the Characteristics of Atmospheric Turbulence Exchange in the Low‐
er Reaches of the Lhasa River in the Eastern Qinghai-Xizang Plateau［J］. Plateau Meteorology，41（1）：204-215. DOI：10. 7522/ j.
issn. 1000-0534. 2021. 00086.

青藏高原东部拉萨河下游地区大气湍流

交换特征研究

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杨 斌 ，袁 祺 ，谭昌海 ，张 功 ，郑 宁 ，谷良雷 4，5
（1. 中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心，北京 100055；
2. 中国林业科学研究院林业研究所，北京 100091；
3. 中山大学大气科学学院，广东 珠海 519082；
4. 中国科学院西北生态环境资源研究院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室，甘肃 兰州 730000；
5. 中国科学院西北生态环境资源研究院那曲高寒气候环境观测研究站，甘肃 兰州 730000）

摘要：地气之间物质和能量随湍流运动进行输送，涡度相关技术是研究地气交换过程和评估大气资源的
重要手段，它对湍流特征和精确的通量观测研究具有重要的作用。本研究利用拉萨蔡公堂通量站的闭
路涡度相关系统，观测了 2020 年 8-11 月青藏高原东部拉萨河下游地区典型高寒草甸下垫面的通量特
征，并分析了该区域生长季和非生长季不同大气稳定条件下湍流谱特征和相似性规律。结果表明：（1）生
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长季时期（8-9月），净生态系统CO 交换（NEE）日均值为-2. 3 gC·m ·d ，蒸散（ET）日均值为1. 8 mm·d ，
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非生长季时期（10-11 月），NEE 日均值为 1. 1 gC·m ·d ，ET 日均值为 0. 3 mm·d ；（2）三维（u，v 和 w）
方向的湍流风速和温度的归一化谱具有明显的惯性副区，谱密度曲线斜率符合-2/3 规律，垂直方向（w）
湍流风速分别和温度、CO 和 H O等气体浓度的归一化协谱曲线斜率较高于-4/3；（3）生长季和非生长季
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时期大气稳定度的日变化相似，主要随动量通量的增加而降低，但各方向风速的归一化标准差（σ/u * ）拟
合结果不同，生长季时期， σ u /u * 、 σ v /u * 和 σ w /u * 分别为 2. 84、2. 73和 1. 07，非生长季时期三者增加，分别
为 3. 23、3. 19 和 1. 22，其非生长季时期水平方向风速归一化标准差增加较明显。利用闭路涡度相关系
统可以较好地观测本研究区通量特征，并且分别考虑生长季和非生长季时期湍流风速的相似性规律参
数化方案有助于更精确地观测大气资源。
关键词：青藏高原；碳水通量；湍流谱；归一化标准差相似性规律；大气稳定度
文章编号：1000-0534（2022）01-0204-12 中图分类号：P404 文献标识码：A
DOI：10. 7522/ j. issn. 1000-0534. 2021. 00086

1 引言 气候变化预测以及全球尺度上的生物地球化学循
环研究都具有指导作用。涡度相关技术是观测地-
地表与大气（地-气）之间能量传输（动量和热
气之间能量传输和物质交换的主要手段（Baldoc‐
量）和物质交换（水汽、二氧化碳和甲烷等）对调节 chi，2020；Elie et al，2020），它对不同下垫面的湍
植被微气象特征有重要的影响。其中湍流运动是 流特征及精确的通量观测研究具有重要的作用
地-气相互作用的主要驱动因素，其特征具有较大 （Finnigan et al，2020；Wang et al，2019）。
的空间异质性，它对环境可持续发展、天气预报、 大气湍流能谱和局地相似性特征是湍流运动

收稿日期：2021⁃02⁃01；定稿日期：2021⁃10⁃09
资助项目：中国地质调查局青藏高原自然资源要素综合观测试点项目（DD20208064）；第二次青藏高原综合科学考察研究项目（2019QZ‐
KK0103）；中国科学院战略性先导科技专项（XDA2006010101，XDA20020102）；国家重点研发计划项目（2018YFC1505701）
作者简介：杨斌（1984-），男，云南玉溪人，工程师，研究方向为自然资源调查、观测和地质学. E-mail：617594749@qq.com
通信作者：谷良雷（1976-），男，陕西咸阳人，副研究员，主要从事大气边界层物理和陆面过程研究. E-mail：gull@lzb.ac.cn