Page 22 - 《高原气象》2026年第1期

高 原 气 象 45 卷
18
为提升气候系统模式模拟的瓶颈（Ma et al， 2022）。 然而， 土壤湿度对天气的反馈机制在不同的环
根据世界粮农组织和联合国教科文组织提供的 境条件下存在互相竞争和交替主导的现象， 这使得
土壤分类学标准和数据库资料（Harmonized World 评估湿地土壤对局地天气和降雨的影响变得困难，
Soil Database version 1. 2， HWSD1. 2）（https： // 也使先验地分析高原湿地土壤湿度的反馈机制变
www. fao. org/soils-portal/data-hub/soil-maps-and-da‐ 得更复杂（Seneviratne et al， 2010）。湿地土壤湿度
tabases/faounesco-soil-map-of-the-world/en/）， 三 江 除了受降雨和径流等外部环境影响外， 主要由土壤
源区的水源涵养地上分布着众多湿地。湿地环境 的水力学性质决定。这些特性主要包括： 大孔隙数
的发育促成了大量的湿地土壤的形成， 该类土壤是 量、 持水能力、 饱和与非饱和导水率和毛细上升能
生态、 水文和生物地球化学因素综合作用的结果： 力。浅表湿地土壤具有显著的大孔隙结构， 在近饱
饱和的厌氧条件阻碍了土壤中有机残留物的分解 和状态下具有较高的导水率， 能够快速传导水分，
过程， 并导致腐殖质中芳香化合物的积累， 从而形 有利于湿地在降雨后迅速恢复次表层的水分含量；
成独特的湿地土壤（Treat et al， 2014）。湿地土壤通 在中等吸力范围内， 其较强的持水能力有利于土壤
常表现出独特的结构性和质地性孔隙， 并伴有独特 层保持湿润； 而干燥条件下， 湿地土壤表现出较强
的物理、 化学、 热学和土壤水力特性（McCarter et 的毛细吸力， 甚至在极端干燥时从非饱和的空气中
al， 2020）。更重要的是， 这种独特的孔隙介质还会 吸附水分。这些水力学性质不仅对湿地土壤中水
对区域天气气候、 地表水循环以及碳收支产生重要 分的保持和输送能力具有决定性作用， 还直接影响
反馈（Davidson and Janssens， 2006； Mozafari et al， 了土壤的蒸发能力以及植被蒸腾强度。同时， 较高
2023）。 的体积含水量不仅会提高土壤的热导率， 还能通过
湿地土壤以其高饱和含水量和高水分保持量 较高的热容减缓地表升温， 表现出削弱感热通量的
特性著称， 而土壤湿度则能通过地表的蒸发和蒸腾 趋势， 从而进一步影响地表温度和大气边界层的热
过程引起局地大气可降雨量的变化， 是陆面过程的 力结构。此外， 在高含水量条件下， 湿地土壤中的
关 键 要 素 以 及 降 雨 的 重 要 来 源（Cailing et al， 酚类芳香化合物会抑制微生物活动（Bragazza et al，
2022）。土壤湿度对降水影响的初步猜想最早可以 2013）， 从而影响温室气体（CO 和 CH）的排放， 进
4
2
追溯到 19世纪（Holzman， 1937）。到了 20世纪下半 而作用于长期的气候过程。总体而言， 受其独特水
叶， 早期的研究通过建模探讨了土壤湿度在全球和 力学特性影响， 湿地土壤下垫面在能量分配、 水分
区域气候中的潜在作用， 并进行了敏感性试验 循环、 温室气体排放以及产汇流过程等方面， 均呈
（Charney et al， 1977； Shukla and Mintz， 1982； Yeh 现出显著区别于矿质土壤的特征。
et al， 1984）。20世纪末， 许多研究集中在水分循环 目前， 主流的陆面过程模式和区域气候模式，
的概念上， 即量化区域蒸散发对降水水分的直接贡 以 WRF（Weather Research and Forecasting Model）
献比例， 并推测可能的陆气相互作用（Entekhabi et 模式为例， 针对高原的土壤质地的选择， 通常沿用
al， 1992）。这些分析大多基于模型或观测数据进 美国农业部的 19 类土壤质地分类， 并结合若干特
行的简单水分收支计算（Eltahir and Bras， 1994）。 殊类型（如有机土、 岩石等）设定不同物理参数。然
此外， 在气候模型中使用水蒸气标记或计算逆向轨 而， 近期针对高原土壤物理性质的研究表明， 三江
迹 也 取 得 了 成 功 应 用（Bosilovich and Chern， 源区典型的水成土与浅育土所呈现的水力学特征，
2006）。然而， 近年来关于土壤湿度与降水耦合的 与美国农业部体系下矿物土壤的水力学性质存在
研究不仅仅针对单一的水分循环， 更侧重于其间接 显 著 差 异（Wang et al， 2024）。 为 此 ， 本 文 基 于
的 相 互 作 用 机 制（Eltahir， 1998； Pal and Eltahir， WRF 模型中的 Brooks-Corey 水力学方法和理论框
2008； 廖慧仁等， 2024）。这些机制强调， 在多数情 架， 结合三江源玛曲地区的实地采样和实验室分
况下， 理解土壤湿度与降水相互作用的关键在于土 析， 获取适合高原湿地土壤的水力学模型参数， 开
壤湿度异常对边界层稳定性和降水生成的影响， 而 展高原湿地土壤对天气反馈机制的研究。
非由蒸散发变化引起的绝对水分输入变化（Findell 综上所述， 土壤的水力学性质对陆面过程和区
and Eltahir， 2003a； Taylor et al， 2007）。需要指出 域气候模式的模拟结果具有重要影响。然而， 目前
的是， 不同研究采用不同模型反映土壤湿度与气候 针对湿地土壤水力学性质的研究仍然较为匮乏， 尤
之间的关系时， 通常表现出显著的差异性（Ho‐ 其是湿地土壤湿度异常如何影响区域降水过程， 尚
henegger et al， 2009）。 缺乏系统的探讨。基于此， 本文以三江源地区湿地