Page 85 - 《高原气象》2025年第6期
P. 85
6 期 陈霆炜等：青藏高原不同区域蒸散发变化特征及影响因子分析 1493
反射率与 LAI 的关系， 训练得到 Bi-LSTM 算法模 所驱动， 其速率则主要受到大气边界层和地表的调
型， 最终生成时间分辨率分别为 250 m 和 500 m 节（Van Heerwaarden et al， 2010）。夜间由于太阳辐
LAI 产品数据。GLASS 与 MODIS 的 LAI 产品在空 射减少和气温降低， 湍流活动减弱， 大气稳定度增
间分布上具有较好的一致性， 但相较而言， GLASS 强， 导致通量观测值偏小。同时， 蒸散发速率在夜
的时间序列变化更加平滑、 连续， 特别是当地表反 间趋近于零， 夜间蒸散发的累积量相较于日蒸散发
射率受到持续的云或气溶胶污染影响时。此外， 基 量占比较小。鉴于此， 本研究选取各站点白天的观
于地面观测验证结果， 相较于 MODIS， GLASS 产 测数据， 即对实际蒸散发逐 30 min累积量进行计算
品与地面观测表现出更强的相关性以及更低的误 后， 首先剔除负值并选择 08:30 -20:00（慕士塔格站
差， 能更好捕捉植被扰动的变化特征（Xiao et al， 选取 09:30 -21:00）时段内的结果进行累加得到日
2014， 2017； Xu et al， 2018； Liang et al， 2021； Ma 累积值。而后对日值按月进行累加， 若该月缺失率
and Liang， 2022）。本文选取 2007 -2021 年时间分 不超过 1/3 则利用该月月平均值对缺失日值进行插
辨率为 8 天， 空间分辨率为 500 m 的数据， 使用 补， 反之则剔除。紧接着对月按年进行累加， 若该
ArcGIS 软件采用临近网格插值的方法提取相应站 年缺失率不超过 1/2 则使用多年平均值对缺失月份
点的 LAI数据， 并采取线性插值的方法将其拓展至 的数据进行插补， 反之则剔除该年数据， 最后得到
日尺度后进行分析。 各年累积值。
2. 3. 2 降水数据 2. 5 路径分析
由于慕士塔格站缺少对降水的观测， 而那曲站 路径分析（Path Analysis， PA）方法结合了图形
与藏东南站则由于仪器故障导致降水数据存在不 和数学表示， 通过标准化路径系数反应某一变量对
确定性， 仅珠峰站设有人工降水观测。为保证气象 另一变量的直接或间接影响， 相较于传统的统计方
要素分析的完整性， 故本文选取 CLDAS 中的降水 法， 它在进行定量分析和理解变量间的因果关系方
数据作为补充。该数据的时间分辨率为 3 h， 空间
面具有一定优势（Grace et al， 2012）。因此， 本文采
分辨率为 0. 0625°×0. 0625°， 同样利用 ArcGIS 软件
用该方法来量化研究季风时期各环境因子对 ET 的
a
对上述相应站点的降水数据进行提取， 并在数据质
影响， 首先给出一个相对完整的、 涵盖所有可能路
量控制后整理为日、 月以及年尺度数据。
径的蒸散发过程模型， 然后根据显著性检验结果并
2. 4 蒸散发计算
结合物理过程考虑对相关的路径进行剔除， 直至所
利用涡动相关仪观测得到的相关变量 10 Hz 数
有路径都通过显著性检验， 并根据模型输出参数对
据作为 TK3 软件的输入， 该软件根据式（1）计算潜
模型拟合结果进行评估。路径分析首先假设有 n+1
热通量： 个随机自变量， 并通过线性组合的方式对某一因变
ρ v - -- -----
- ------- - ------- -
λE = λ∙ω′ρ′ v + λ∙μσ∙ω′ρ′ v + λ∙( 1 + μσ) ∙ - ∙ω′T ′ （1） 量 Y 进行解释， 相应的多元回归模型表示为（Bond‐
T
ari， 1990）：
-2
式中： λE 为潜热通量（单位： W·m ）； λ 为水的汽
Y = β 0 + β 1 X 1 + β 2 X 2 + … + β N X N + e （3）
化潜热系数（单位： J·Kg ）； ρ 为水汽密度（单位：
-1
v
Kg·m ）； ω′为垂直湍流速度脉动（单位： m·s ）； 式中： e 为剩余的随机变量， 其数学期望为 0， 且与
-3
-1
其余自变量不相关， 接下来将式（3）改写并进行标
ρ′ v 为水汽密度脉动； 上横线代表取协方差平均值； μ 准化可得下式：
)
-
-
-
M d
为干空气与水汽分子量之比 ( M v ， 取1. 6 ； σ 为干 Y - Y = β 1 X 1 ( X 1 - X 1 ) + β 2 X 2 ( X 2 - X 2 ) + … +
( ) σ Y σ Y σ X 1 σ Y σ X 2
-
-
空气与水汽的密度之比 ρ v 。由于涡动观测得到的 β n X n ( X n - X n ) + eσ e （4）
-
ρ d
潜热通量为 30 min 的平均值， 因此通过式（2）计算 σ Y σ X n σ Y σ e
实际蒸散发： 式（4）又可简写为：
ì λE Y = P x 1 ，Y，1 X 1 + P x 1 ，Y，2 X 2 + … + P x 1 ，Y，i X i + P E，
e，Y
ï ï ï ï ET a，30min = × 1800
í λ （2） i = 1，2，......，n （5）
ï ï 3 )
î 其中：
ï ïλ = 10 × ( 2501 - 2.37 × T a
-
-
式中： ET a， 30min 为蒸散发累积量［单位： mm·（30 min）］； Y = Y - Y ， X i = ( X i - X i ) ， i = 1，2，…，n， E = e （6）
-1
T 为气温（单位： ℃）。蒸散发过程主要由太阳辐射 σ Y σ X i σ e
a
