论文部分内容阅读
本文利用2016-2017年冬季塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站西站10m梯度探测系统和涡动相关系统的资料,研究了塔克拉玛干沙漠腹地冬季积雪下垫面微气象特征,积雪下垫面辐射平衡、能量平衡、地面加热场特征,以及积雪下垫面地表反照率、土壤温度、土壤湿度的变化特征及其相互关系。结果表明:1)冬季积雪下垫面微气象特征:⑴积雪下垫面近地层10m各梯度气象要素平均日变化特征:风速具有单峰形日变特征,白天风速明显大于夜晚。气温呈正弦型日变化形态,与无积雪下垫面日变形态相同,但气温比上一年同期显著降低。相对湿度相对无积雪时整体有所提高。⑵积雪下垫面10m高度内各气象要素垂直廓线特征:全天风速均在2m高度处发生切变。全天气温都随着高度的升高而增大,逆温显著。最强逆温出现在在21:00,温度垂直递减率达41.8℃/100m。说明积雪的存在阻挡了地表向空气中的热量传递,使全天下层气温始终低于上层气温。全天都存在逆湿,且傍晚至凌晨逆湿强于早晨至午后。通过积雪下垫面比湿与气温的日变化廓线的对比可发现,逆湿的梯度与强度变化是与逆温的变化相对应的,两者具有明显的正相关关系。2)冬季积雪下垫面地表辐射收支特征:积雪下垫面辐射各分量均呈单峰形日变特征,辐射收支以总辐射和反射辐射为主;因地表积雪的存在使地面释放的有效辐射减少量不足以补偿地面对净短波辐射吸收的减少量,地面辐射平衡仍然是下降的。塔中在冬季有积雪覆盖时反照率是净辐射的主要影响因子,而在无积雪时总辐射是净辐射的主要影响因子。3)冬季积雪下垫面能量平衡及地面加热场特征:有积雪覆盖时,净辐射、地表土壤热通量均具有明显的单峰形日变特征且二者变化趋势均较相似,感热、潜热通量则表现出更大的波动性且潜热通量变幅更大,二者日均变化形态也呈单峰形。净辐射、感热、潜热、土壤热通量日均累积量为:1.20、0.37、0.06、-3.65 MJ·m-2。塔中冬季地表能量显著不闭合,有无积雪覆盖的能量闭合率分别为43%和60%。2017年1月积雪连续覆盖的17天,地面日均加热场强度为4.86MJ·m-2,其值大于零说明即使存在积雪下垫面依然为热源。4)冬季积雪下垫面地表反照率和土壤温湿度特征:⑴塔中积雪覆盖期间日均地表反照率在0.320.75之间变化,日均值为0.60;有积雪覆盖的地表反照率日变化更偏向反“J”型,呈现出上午大于傍晚的形态,平均早晚较差为0.13。⑵积雪使040cm深度土壤温度均有所下降,积雪消融后土壤湿度增大使各层土壤温度趋于接近,并使除40cm深度土壤温度外0cm、10cm、20cm深度的土壤温度日变幅呈减小趋势,减小幅度分别为:41%、39%、39%。⑶积雪下垫面地表反照率与地表温度表现出负相关关系,反照率越高地表温度越低,二者相关系数为-0.71;积雪下垫面地表反照率与5cm土壤湿度呈现出负相关关系,高地表反照率对应低土壤湿度,低地表反照率对应高土壤湿度,二者相关系数为-0.74。