湍流低频贡献对半干旱区地表能量平衡的影响

利用中国气象局兰州干旱气象研究所定西干旱气象与生态环境试验基地的陆面过程观测资料,通过Finnigan等提出的获取湍流低频贡献的总块平均方法研究了低频部分对地表能量不平衡的影响。结果发现:(1)感热和潜热的低频部分较小,对感热的贡献在-1%～11%之间,对潜热的贡献在-7.3%～0.3%之间,对感热与潜热和的贡献在-1.4%～0.7%之间;(2)低频部分对感热和潜热的贡献随平均周期呈现先增后减的变化趋势;(3)不计低频部分时,地表能量的闭合度在晴天、阴天和阴晴混合天分别为0.93、0.76和0.87;(4)计入低频部分时,闭合度在晴天、阴天和混合天分别提高到0.98、0.86和0.93,提高了5%～10%;(5)阴天低频部分对闭合度的贡献随平均周期的加长而加大,晴天则增至1.5 h后开始递减,混合天增至1.5 h后保持定值。所以,低频贡献可以显著提高地表能量闭合度。但是考虑低频贡献后,仍存在2%～14%的欠闭合度,地表能量平衡问题还有未知的原因存在。

喜马拉雅南北坡地区地表能量通量及蒸散发量对比分析

基于2016年喜马拉雅北坡(那曲站、珠峰站、慕士塔格站)和南坡(Kirtipur站、Simara站、Tarahara站)6个站点的观测资料,对比分析各个站点的地表热通量交换特征及其蒸散发量的差异,并利用土壤热通量的计算方法[土壤温度预报校正法(TDEC)]计算土壤热通量,在此基础上分析各站地表能量平衡闭合度。有助于深入了解喜马拉雅南北坡地区近地层的能量交换和物质输送过程的异同,为研究喜马拉雅南北坡区域气候提供参考。研究结果表明:喜马拉雅北坡地区的下垫面加热方式是感热交换占主导地位,而南坡地区以潜热交换为主;南北坡之间地表辐射平衡各分量差异明显,短波辐射北坡地区高于南坡,而长波辐射则是南坡高于北坡,冬季南坡净辐射较高,其他季节南北坡差异不大;地表反照率均呈现典型的"U"型日变化特征,北坡地区反照率达0.25~0.40,南坡地区的反照率均在0.1~0.2,北坡反照率大于南坡;那曲站、珠峰站、慕士塔格站、Kirtipur站、Simara站和Tarahara站的能量平衡闭合率分别为85.1%、51.2%、53.5%、64.3%、65.6%和68.2%,总体来看南坡地区能量闭合程度大于北坡地区;各站蒸散发有显著的季节变化特征,均表现为夏季最强,秋季和春季次之,冬季最小,北坡地区除那曲站外各站点月累计蒸散发量低于南坡。

陇中黄土高原垂直感热平流输送对LAS和EC观测感热通量差异的影响

利用"黄土高原陆面过程试验研究(LOPEX)"2010年6月定西站的陆面过程综合观测资料,以造成大孔径闪烁仪(LAS)和涡动相关仪(EC)测量感热通量的差异为切入点,从中尺度垂直感热平流输送过程入手,将垂直感热平流输送的贡献作为地表有效能量的一部分引入EC直接观测的感热通量,对比引入前后LAS和EC测量感热通量的差异大小。结果表明:黄土高原定西观测站近地层大气垂直方向主要表现为向上运动,峰值达到0.074m·s-1,为垂直感热平流输送提供了必要的动力条件。尤其该地区处在半干旱区,地表受太阳辐射加热比较显著,近地层温度梯度最大可达0.39K·m-1,为产生垂直感热平流提供了能量基础。加入垂直感热平流输送的贡献后,EC地表能量不闭合度的日均值由直接观测的0.30缩小到0.24。修正后,LAS和EC测量的感热通量拟合的线性趋势系数由直接观测时的1.258缩小到1.186,两者差异得以缩小。