青藏高原土壤熱狀況及其對(duì)能量平衡影響研究.pdf

1、青藏高原平均高度在海拔4000米以上，高原地面吸收大量的太陽(yáng)輻射能，加上高大地形的動(dòng)力影響，其能量和水分循環(huán)對(duì)亞洲季風(fēng)的形成與演化具有十分重要的作用。進(jìn)一步理解青藏高原陸面過(guò)程是改善全球環(huán)流模式(GCM)對(duì)亞洲季風(fēng)以至全球天氣和氣候預(yù)報(bào)效果的關(guān)鍵?！叭蚰芰克盅h(huán)-亞洲季風(fēng)青藏高原試驗(yàn)”(GEWEX-GAME/Tibet)的實(shí)施及后續(xù)研究工作的開(kāi)展，對(duì)青藏高原陸面過(guò)程研究做出了重要的貢獻(xiàn)。陸面過(guò)程主要通過(guò)陸氣之間的能量、動(dòng)量和水汽交換

2、影響天氣和氣候。高原非均一的下墊面，不僅導(dǎo)致了地表能量分量的非均一，而且下墊面特征的改變對(duì)近地層氣象要素場(chǎng)有重要影響。地表溫度在陸-氣相互作用過(guò)程中扮演了極其重要的角色，而地表溫度取決于土壤熱傳輸過(guò)程，主要包括：熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流。與熱量交換直接相關(guān)的土壤熱擴(kuò)散率和液態(tài)水通量密度的研究得到了眾多學(xué)者的關(guān)注，Gao等指出，土壤溫度的變化既和土壤熱傳導(dǎo)有關(guān)也和由土壤里液態(tài)水的垂直運(yùn)動(dòng)引起的熱對(duì)流有關(guān)，他們不僅給出了熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流耦合的一維熱傳導(dǎo)

3、-對(duì)流方程，解出了方程的解析解。而且從能量的角度進(jìn)一步驗(yàn)證了Gao方法的可靠性。 本文利用GAME/TIBET實(shí)驗(yàn)1998年8個(gè)土壤濕度、溫度測(cè)量系統(tǒng)(SMTMS)觀測(cè)站和安多大氣和土壤多學(xué)科綜合觀測(cè)站(PBL)資料，采用同時(shí)考慮熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流的Gao方法研究青藏高原的土壤熱擴(kuò)散率、液態(tài)水通量密度及土壤中液態(tài)水的垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)安多地區(qū)能量平衡的影響。得到以下主要結(jié)論： 1、利用0.04m和0.20m深度兩層土壤溫度資料計(jì)算得

4、到青藏高原的土壤熱擴(kuò)散率k=0.17×10-6㎡·s-1～9.78×10-6㎡·s-1和液態(tài)水通量密度W=-5.66×10-6m·s-1～3.59×10-5m·s-1。平均而言，青藏高原8個(gè)SMTMS站1998年k值由小到大的順序?yàn)椋篢uotuohe

5、7，其Tuotuohe站k、W值均為最小，Ms3637站k、W值均為最大。各站據(jù)其k、W值變化情況可分為三類(lèi)：Tuotuohe、Amdo、Noda和Ms3608站值較小，Ms3637和D110站值較大，Wadd和D66站值介于二者之間?？傮w來(lái)說(shuō)各站k、W都不隨θ變化，但當(dāng)θ處在各站體積含水量較小值時(shí)，各站k、W都隨著θ的增加有某種程度的減小。6月份的結(jié)論與整個(gè)時(shí)間段結(jié)論一致。 2、利用0.05m、0.10m和0.20m深度三層土

6、壤溫度資料計(jì)算得到安多地區(qū)的土壤熱擴(kuò)散率k=0.07×10-6㎡·s-1～2.20×10-6·s-1和液態(tài)水通量密度W=-2.72×10-6m·s-1～2.53×10-5m·s-1。結(jié)果表明：k平均值在三層之間是先減小后增大；W平均值是隨著深度增加而減小，k、W垂直方向上不同性，這反映了不同深度土壤層熱力學(xué)特征的差異，是土壤熱性質(zhì)不均勻性的一種體現(xiàn)；峰值概率處的k值和W<0的出現(xiàn)概率均隨著深度增加而增大；其中0.125m深度作為中間層，