成都平原农田下垫面地表通量特征及能量平衡分析

摘要 ： 地表 能量平衡 是地 一气间相互作用的重要方式 ， 随着 涡旋相关技术在物质传输和 能量 交换研究 中的广泛应用 ， 如何评 价其观测数据 的可信度则变得尤为重要 。利用成都平原 温江大 气边界层 观测站 ２ ０ ０ ８年观 测资料 ， 分析 了农 田下垫 面上能 量收支各分量和辐射平衡各分量 的特征及变 化规 律 ， 并 运用 最小二乘 法 （ Ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｒ ｙ Ｌ ｅ ａ ｓ ｔ Ｓ ｑ ｕ ａ ｒ ｅ ｓ ， Ｏ Ｌ Ｓ ） 线性 回归方法 和能量 平衡 比率 （ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｂ ａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ Ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ， Ｅ Ｂ Ｒ） 方法对湍流通量 （ 感热 与潜 热通 量之 和） 与有效能量 （ 净辐射 与地表土壤热通 量之差 ）
球能量平衡 以及温室气体 （ 如Ｃ Ｏ ） 的收支方面起到非 常
气耦合过程 的能量 纽带作 用 。研究 表 明， 在 不 同气 候背 景 和 下 垫 面 条 件 下 的 能 量 传 送 过 程 存 在 着 很 大 差
异 法 ， 因此关于地表 能量 平衡 的研 究一 直是 大气 科学 。涡旋 相关技术在近年来 已经 被广泛地应 用在 陆
之 间的关 系进行 了研究 ， 得到 了一些有意义的结果 。 关键词 ： 农 田下垫面 ； 涡旋相关 方法 ； 湍流通量 ； 能量平衡
中 图分 类 号 ： Ｓ １ ６ 文献标识码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４— ２ １ ８ ４・ ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ ０ ６
重要 的作用 ， 主要研究 内容包 括农 田下垫 面的湍流结 构 和能量交换特征 ， 以及 以水 汽和 Ｃ Ｏ 为主 的各种气体 组
分 的通量输送 规律 。农 田植 被 的生 物活 动对 Ｃ Ｏ ， ， 水 汽
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关注的热点之 一， 也 出 现 了许 多 计 算 地 表 通 量 的方
地 生态系统和大气 之 间 Ｃ Ｏ 和 Ｈ ０等物 质传 输 和能量 交换 的研 究中 ， 现今全球 各地 的涡旋 相关 通量测定 站点
第３ ３卷 第 １期 ２ ０ １ ３年 ３月
高
原
山
地
气
象
研
究
Ｖ０ １ ． ３ ３ Ｎｏ ．１
Ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ａ ｕ ａ ｎｄ Ｍｏ ｕ ｎ ｔ ｍｎ Ｍｅ ｔ ｅ ｏ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ
Ｍａ ｒ ． ２ ０ １ ３
文章 编号 ： １ ６ ７ ４— ２ １ ８ ４ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ １ — ０ ０ ３ ５ 一 Ｏ ６
等在经过青藏高原 之后 ， 到达成 都平原 时会有 一个 突然
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２—１ ２—２ ４
量 通量进 行着 长期观测 ， 为全球 气候 变化研 究提供 了有 效 的观测 数据。与此 同时 ， 如何 评价 涡旋 相关观测 数据 的可信度 则成为通量界 共 同关 心 的重要 问题 ， 而 能量平 衡 闭合程 度作 为评 价涡旋协方差数据 可靠性 的依据 已被
广 泛接受 。
这些生态系统的净通量大小仍有相 当大 的不确 定性。本
国 日照低值 区。年降雨 量充沛 ， 平均达 ９ ６ ６ ． １ ｉ ｎ ｎ， 累 年 平均相对湿度 达 ８ ４ ％， 具有 明显 的冬 干夏 湿气 候特 征。
全年无霜期 长达 ２ ８ ２天。温江大气边 界层观测站位 于四
家 。成都平原位 于 四川 盆地 ， 该 区域 正好处 于青藏 高原 东缘周边地带 ， 具有高原和平原过渡带 的特性 ， 水 汽和风
文基 于温江站观测 资料 ， 对该 站能量 平衡各 分量 的变 化
特征进行 了分析 ， 以期 得到该 地 区农 田下垫 面上地表 能
量交换过程 的一些基 本认识 ， 并 据此 研究 了能量平衡 闭 合状况 ， 初步探讨 了该站能量“ 不 闭合 ” 的原 因。
本文研究 的资料来 自中 日气象灾 害合作研究 中心项 目（ Ｊ Ｉ Ｃ Ａ） 在位 于成 都平原 的 温江 建立 的大 气边 界层 观
约有 ２ ７ １ 个之多 ， 正在对各类生 态系统 的 Ｃ Ｏ ， Ｈ ０和能
等多种气体成分 的输 送产 生显著影 响 ， 从而 调节植 物生
长 的微气候 环境 ， 并 进 而影 响作 物产 量 。此 外 ， 植 物
本身 的特殊 物理 属性 （ 如低反 照率 等 ） 对地 气 之间 的辐 射传输和能 量平衡 也会 产生 复杂 的影 响 。但 是来 自
测 站。我 国的地 形是 西高 东低 ， 呈 三级 阶梯状分 布 。水
１ 观测场地 、 测量仪器及数据处理 介绍
温江地处 四川盆地中心地带 ， 地势平坦 ， 属亚热带 湿 润气候 区。 日照时数少 ， 不足可照时数 的三分 之一 ， 属 全
汽通道 的运行途径是 ： 西太平洋孟加拉湾 一 青藏高原 （ 四 ｊ ｉ Ｉ 、 云南 、 西藏 ）一 长 江中下游地 区 一日本朝 鲜等东 亚 国
成 都 平原 农 田下 垫 面 地 表 通 量 特 征 及 能 量 平 衡 分 析
李 英 ， 卢 萍 ， 丁红英 ， 贺 南 ， 郑丽英。
（ １ ． 中国气象局成都 高原气 象研究所 ， 成都 ６ １ ０ ０ ７ ２ ； ２ ． 成 都市温江区气 象局 ， 温江 ６ １ １ １ ３ ４ ）
引言
以地 表热量 平衡 和辐射平衡 为主的地表 能量交换过
程 是地一 气之间相互作 用 的主要 内容 ， 它集 中反 映 了地
的俯 冲下降 ， 因此 了解 这一地 区 的大 气边界 层特征对 于
水汽 的研究是 非常重 要 的。此外 ， 该 测站 为典型 的农 田
下垫 面。长期 以来 ， 农 田下 垫面 的湍 流运动 和地气 交换 过程始终受到生态 、 农林和微气象 界 的关 注 ， 它在全