黑河流域不同下垫面水热通量征分析.pdfVIP

第２４卷　第７期 地球科学进展 Ｖｏｌ．２４　Ｎｏ．７ ２００９年７月 ＡＤＶＡＮＣＥＳＩＮＥＡＲＴＨＳＣＩＥＮＣＥ Ｊｕｌ．，２００９ 文章编号：１００１８１６６（２００９）０７０７１４１０ 黑河流域不同下垫面水热通量特征分析 １ ２ ２ １ １ １，２ 王维真 ，徐自为 ，刘绍民 ，李　新 ，马明国 ，王介民 （１．中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，甘肃　兰州　７３００００； ２．北京师范大学遥感科学国家重点实验室，地理学与遥感科学学院，北京　１００８７５） 摘　要：“黑河流域遥感—地面观测同步试验”在黑河上中游地区不同下垫面上建立了多个自动气 象站和涡动相关仪及大孔径闪烁仪通量观测站。选取草地、森林及农田３种下垫面的观测资料，分 析了水、热和ＣＯ通量特征。结果表明：黑河流域内不同下垫面能量收支各分量（净辐射、感热、潜 ２ 热和土壤热通量等）有明显的日变化特征；各通量观测站观测结果如季节变化趋势等差异明显，反 映了不同下垫面地气交换特征的不同。黑河上游阿柔冻融观测站和中游临泽草地站两套大孔径闪 烁仪（ＬＡＳ）的观测与涡动相关仪有关结果有较好的对应关系。结合浅层土壤热储存量的计算等分 析了地表能量平衡的闭合情况。ＬＡＳ观测的感热通量一般大于涡动相关仪的测量值；两者的差异 主要由下垫面的非均一性、通量贡献源区大小不同以及影响大气湍流通量观测的涡旋尺度不同等 原因引起。 关　键　词：黑河综合试验；不同下垫面；水热通量；涡动相关；ＬＡＳ 中图分类号：Ｐ４２２．４；Ｐ３３４　　　文献标志码：Ａ 自然景观；顺次分布的高山冰雪带、草原森林带、平 １　引　言 原绿洲带和戈壁荒漠带等自然地理单元，是在流域 地气间动量、热量、水分和 ＣＯ 等的交换对天 尺度上开展寒区和干旱区水文与生态等陆面过程研 ２ 气气候变化、水文及生态过程等都起着十分重要的 究的理想场所。在开展卫星和飞机遥感的同时，在 作用。对地气相互作用各过程特别是土壤和植被与 不同下垫面上建立较先进的地表参数（包括能量、 大气间水热通量输送的定量了解，不仅是大气动力 水分和ＣＯ通量）观测站，是“黑河流域遥感—地面 ２ 热力过程分析的基础，也是农业生态和水资源研究 观测同步试验与综合模拟平台建设”项目的重要方 ［２］ 等的核心内容。从２０世纪８０年代中开始，特别是 面 。它不仅是在黑河流域多年地面观测实验基 近１０多年以来，不同生态系统的水、热和ＣＯ 通量 础上一次更为综合深入的地气相互作用过程研究， ２ 的长期观测研究成为国内外广泛关注的热点问 也是发展和验证遥感算法，并将不同下垫面研究结 ［１］ 果向流域尺度扩展所必不可少的。 题 。 黑河流域是中国西部各内陆河流域中最有代表 地表水热通量的观测计算包括波文比能量平衡 性和地区性特色的流域之一；从其上游到中下游，寒 方法、空气动力学方法或梯度法以及涡动相关（涡 区和旱区相伴而生，具有独特的以水为纽带的“冰 动协方差）方法等。其中涡动相关方法通过计算风 雪／冻土—森林—河流—湖泊—绿洲—荒漠”多元 速脉动与某标量脉