Page 8 - 《高原气象》2025年第6期
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高     原      气     象                                 44 卷
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                              ∂ρ w θ w  = -  ∂ρ i θ i   （5）     3  结果分析
                                ∂t      ∂t
                  因此：                                           3. 1 有、 无积雪存在的判断依据
                                        (t - 1 )  - θ w )           青藏高原地表反照率的空间分布受地表覆盖
                                               (t )
                         (t )  (t - 1)  +  ρ w (θ w     （6）
                        θ i = θ i
                                          ρ i                   类型的影响， 地表覆盖的季节性变化可以直接导致
                     (t - 1)  为土壤开始冻结前一时刻的含冰量， 取
             式中： θ i                                            地表反照率的季节性差异， 植被覆盖度越高， 地表
             值为0。                                               反照率越低， 积雪覆盖度越高， 地表反照率越高
             2. 4 无量纲数K                                        （陈爱军等， 2015）。利用第 2. 2 节中青藏高原地表
                  在本研究中， 定义一个无量纲数 K， 用来表示                       反照率日变化数据集（闻建光等， 2022）计算青藏高
             有、 无积雪存在时土壤热通量的传输差异：                               原春季（3 -5 月）、 夏季（6 -8 月）、 秋季（9 -11 月）、

                                 K = |  G +  |          （7）     冬季（12 月到次年 2 月）以及多年平均的地表反照
                                                                率。如图 2（e）及表 1（表 1中第 2行表示反照率≥0. 5
                                     G -
             式中： G + 为正的土壤热通量， 表示土壤获得能量；                        的积雪面积占比）所示， 青藏高原多年平均地表反
             G - 为负的土壤热通量， 表示土壤损失能量。当 0<K                       照率为 0. 22， 空间分布上差异显著。主要表现为西
             <1 时， 表示土壤以失去能量为主； 当 K>1 时， 表示                     北部高、 东南部低的分布特征， 具体来说， 高值区
             土壤以获得能量为主。                                         主要分布在唐古拉山、 念青唐古拉山、 昆仑山、 喀
             2. 5 波文比                                           喇昆仑山、 巴颜喀拉山、 祁连山和喜马拉雅山等高
                  波文比（Bowen Ratio）（Bowen， 1926）是研究地             山处， 地表反照率可达 0. 40 及以上， 其中， 昆仑山
             表能量分配的重要参量， 可用于研究不同下垫面的                            脉部分地区地表反照率可以达到 0. 70 以上。青藏
             蒸散特征（马启民等， 2022）， 计算方法如下：                          高原多年平均地表反照率大于 0. 50 的区域站整个
                                      H                         高原面积的 0. 55%， 对应青藏高原的终年积雪区。
                                 β =                    （8）
                                     LE                         低值区主要分布在横断山， 念青唐古拉山以南、 喜
             式中： H 为感热通量（单位： W·m ）； LE 为潜热通
                                            -2
                                                                马拉雅山以北地区和青藏高原东部边缘。
                           -2
             量（单位： W·m ）。
                                                                    图 2（a）~（d）表示青藏高原不同季节多年平均
             2. 5 地表能量闭合率                                       地表反照率分布特征。不同季节的地表反照率存
                  大量的观测结果表明， 地表的能量平衡是不闭                         在差异性， 其中春、 夏、 秋、 冬季多年平均值分别
             合的， 且不闭合度在 10%~20% 之间（Aubinet et al，               为 0. 26、 0. 20、 0. 21 和 0. 25， 符合“U”型的地表反
             2000； Foken et al， 2010； Eder et al， 2015； Xu et al，   照率季节变化规律： 冬春季最高， 夏季最低。不同
             2017）， 不同季节、 不同气候区、 不同下垫面类型，                       季节青藏高原整体地表反照率同样呈“西北高， 东
             地表的能量闭合率是不同的。能量不闭合的原因                              南低”的特点， 但区域之间仍存在差异。冬、 春季
             有很多， 比如仪器测量的误差、数据处理误差以及                            反照率的空间分布相似， 但春季横断山、 念青唐古
             辐射及湍流通量观测 footprint 的误差等。此外， 大                     拉山及喜马拉雅山地表反照率较高， 春季反照率大
             尺度低频湍涡对能量不闭合的影响也被证实（Kan‐                           于 0. 50 的区域占比最高， 可达 4. 42%。夏季地表
             da et al， 2004； Steinfeld et al， 2007； Huang et al，   反照率高值区零星分布在昆仑山、 喀喇昆仑山、 念
             2008； Schalkwijk et al， 2016； Zhou et al， 2018）。   青唐古拉山及喜马拉雅山， 藏东南大部分地区地表
                  根据能量守恒定律：                                     反照率在0. 10~0. 20。
                             R n - G 0 = H + LE         （9）         以上述分析为基础， 将每个观测时刻反照率大
                                         -2
             式中： R n 为净辐射（单位： W·m ）； G 0 为地表土壤热                 于 0. 50 作为有无积雪存在的判据（蒋熹， 2006； 陈
             通量（单位： W·m ）； H为感热通量（单位： W·m ）；                    爱军等， 2015； 边晴云等， 2016）。
                                                        -2
                             -2
             LE 为潜热通量（单位： W·m ）。能量闭合率（EBC，                      3. 2 有、 无积雪下垫面反照率对比
                                      -2
             Energy Balance Closure）可用如下公式表示：                       图 3 为有、 无积雪覆盖下那曲站、 纳木错站和
                                     H + LE                     垭口站的反照率特征对比。如图 3（a）所示， 在积雪
                              EBC =                    （10）
                                    R n - G 0                   覆盖时段， 那曲站经历了一个新雪降落-消融-再次
             式中： H + LE 统称为湍流通量（单位： W·m ）；                      降落的过程： 1 月 13 日反照率在 0. 6 以上， 有一次
                                                        -2
                                               -2
             R n - G 0 统称为有效能量（单位： W·m ） 。                      新雪降落， 此后积雪开始消融。1 月 18 -20 日下垫
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