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青藏高原地气间的能量交换,是青藏高原地表过程和地气相互作用中非常重要的一部分,影响着青藏高原地表对大气的加热作用。以往有关青藏高原地表能量平衡的研究大都集中在藏北等相对比较平坦的地区,很少考虑地形的作用。青藏高原高山遍布,但山地地区的地表热通量研究还比较有限。因此本论文的主要研究内容就选为地形对地表能量平衡的影响,将地形对辐射平衡的影响和对空气动力学粗糙度的影响引入到了地表能量平衡估算模型中。 首先,利用位于喜马拉雅山区的中国科学院珠穆朗玛大气与环境综合观测研究站(珠峰站)的观测数据,计算了该站的微气象参数,主要包括空气动力学粗糙度(Z0m)、热力学粗糙度(Z0h)、热传输附加阻尼(κB-1)、动量总体输送系数(CD)和热量总体输送系数(CH),并分析了它们的季节和年变化特征。结果表明,珠峰站动力学粗糙度和动量总体输送系数的季节和年变化特征不明显,κB-1有明显的季节变化特征和日变化特征,热量总体输送系数有明显的季节变化特征。并且,动量总体输送系数大于热量总体输送系数,这一点与以往的工作有些不同。 其次,利用ASTER(Advanced Spaceborne Thermal Emission and ReflectionRadiometer)卫星遥感数据和珠峰站的地面观测数据,估算了珠峰地区的区域地表通量。在利用ASTER数据反演地表温度时,对比了温度与比辐射率分离算法(TES)和Alpha剩余法(ADE)两种方案,发现ADE方案不仅具有很高的计算精度而且计算效率也较高,推荐采用ADE方案。在地表反照率的反演中,引入了C校正模型有效地消除了地形的影响。在计算地表向下短波辐射时,引入了天空视角因子(SVF)和地形结构参数(Ct)来考虑地形对天空散射辐射和反射辐射的影响。反演得到地表特征参数之后,利用SEBS模型估算了珠峰地区的净辐射通量、土壤热通量、感热通量和潜热通量的区域分布,并与珠峰站的观测结果进行了对比,各分量的估算值和观测值之间的相关性都很高,平均偏差和均方根误差都很小。最后,利用半变异函数方法对区域地表通量进行了空间尺度分析,发现适合估算珠峰地区区域地表通量的遥感数据空间分辨率不大于1km。 最后,利用在青藏高原不同山地地区、不同季节观测得到的风廓线数据计算了高原山地地区的有效空气动力学粗糙度和零平面位移高度。结果发现,有效动力学粗糙度比局地尺度的空气动力学粗糙度大一到两个量级。利用计算结果,改进了有效动力学粗糙度参数化方案,使其适用于青藏高原不同复杂程度的山地地区。此外,还发现,ERA-Interim对青藏高原山地地区的有效动力学粗糙度存在明显的低估,原因是形状阻力系数D取值为0.4。然后,尝试性地将有效动力学粗糙度、有效热力学粗糙和总体边界层相似理论引入到了地表通量估算模型中,估算了整个青藏高原2001~2012年的区域地表通量,并分析了区域地表通量的年变化趋势特征。结果发现,青藏高原净辐射通量总体呈微弱的增加趋势、感热通量总体呈减少趋势、潜热通量总体呈增加的趋势。 估算山地地区的地表通量是一件非常困难的事情,一方面是观测数据较少,另一方面是地形的影响很大。本文通过地面观测数据的分析,结合遥感数据和模型,在青藏高原山地区域地表通量的估算中考虑了地形对反照率、向下短波辐射和粗糙度的影响,为山地区域地表通量的估算提供了一种有效途径。