青藏高原冻结期地表热储分析——以鄂陵湖畔草地为例

发布时间：2021-09-28 02:28

　　根据鄂陵湖畔高寒草地站点2011-2013年的观测数据,分析了冻结期高寒草甸地表能量通量平衡特征,在假定冻结期土层中各相态水的质量近似稳定的基础上,对热储项进行了定量分析。由于缺少对积雪深度的直接观测,根据地表反照率定义了积雪期。首先对冻结期地表能量特征进行了比较,发现无积雪时地表波文比多数时候大于3,而在积雪期,波文比大多时候小于0.5。有积雪时土壤各层温度平均日较差都显著地减小,其中0.05 m处土壤温度日较差相较于无积雪时减少4℃。伴随温度日较差减小,积雪期土壤内相变过程也会减弱,引起土壤湿度变化幅度的减少。积雪层可以吸收短波辐射,因此有积雪存在时,地表能通量传输过程需重新考虑。计算热储后发现,非积雪期土壤温度变化和相变过程贡献的热储项分别占不闭合能量（简称占比）的69%和12%,这个比例在阴天和晴天也会存在不同。在积雪期,积雪热储项占比为88%,而土壤热储占比仅为10%左右。与晴天相比,阴天积雪热储占比下降,土壤热储占比上升。这说明短波辐射增强会迅速增加积雪吸收的热量,但对积雪下冻土的影响却很小。对于冻结期中非积雪期闭合度的分析,同时考虑土壤温度和相变热储时闭合度会增加0.01... 

【文章来源】：高原气象. 2020,39(06)北大核心CSCD

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【部分图文】：

冻结期中积雪期和非积雪期地表反照率平均日变化

图1 冻结期中积雪期和非积雪期地表反照率平均日变化式中：Rn是地表净辐射通量（单位：W·m-2);Hs是地表感热通量（单位：W·m-2);LE是地表潜热通量（单位：W·m-2);G0为地表热通量（单位：W·m-2）。热通量是指单位时间内，通过单位面积上的热能，可用热流板直接测量。通常情况下，由于热流板需要埋设在一定深度（如本研究中0.05 m），因此实际测得的0.05 m土壤热通量G5与G0之间可以通过土壤热储（Ssoil，单位：W·m-2）进行联系，三者存在如下关系：

在冻结期，积雪和土壤内部水分的相变过程也是组成热储的重要部分（付强等，2018）。假定土壤湿度变化由水的相变产生，那么土壤热储应为：式中：lf=3.35×105J·kg-1为冰的冻结-融化潜热；ρl=1×103kg·m-3为液态水密度；ρi=0.9×103kg·m-3为冰的密度。在冻结期，土壤的总热储应为：

【参考文献】：
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本文编号：3411069