李娟李躍清蔣興文高篤鳴

1成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，成都6102252中國氣象局成都高原氣象研究所/高原與盆地暴雨旱澇災(zāi)害四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610072

?

青藏高原東南部復(fù)雜地形區(qū)不同天氣狀況下陸氣能量交換特征分析

李娟1, 2李躍清2蔣興文2高篤鳴2

1成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，成都610225
2中國氣象局成都高原氣象研究所/高原與盆地暴雨旱澇災(zāi)害四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610072

摘 要青藏高原地理環(huán)境復(fù)雜，已有大氣陸面—邊界層研究工作多集中于不同下墊面，很少有對(duì)復(fù)雜地形區(qū)的研究。本文利用青藏高原東南部林芝地區(qū)2013年5月20日至7月9日四個(gè)野外試驗(yàn)站點(diǎn)的觀測(cè)資料，分析了不同天氣條件下，高原復(fù)雜地形區(qū)不同下墊面的陸—?dú)饽芰拷粨Q特征。結(jié)果表明：在各站向下短波輻射基本一致的情況下，地形較陡的北坡闊葉林站感熱通量遠(yuǎn)大于其他3個(gè)站點(diǎn)；下墊面植被覆蓋最多的南面麥田站潛熱通量最大。各站能量通量有明顯的日變化特征，晴天時(shí)，感熱通量和凈輻射明顯大于陰雨天，而潛熱通量隨天氣狀況變化不大。青藏高原復(fù)雜地形環(huán)境比不同天氣條件對(duì)于感熱通量的影響更顯著；不同地形陰雨天時(shí)對(duì)于潛熱通量有明顯的影響。當(dāng)南亞季風(fēng)槽前的西南暖濕氣流影響到林芝地區(qū)時(shí)，該地區(qū)以陰雨天為主，反之則以晴天為主。林芝地區(qū)地—?dú)馔康脑聝?nèi)變化明顯受南亞季風(fēng)活動(dòng)的影響。

關(guān)鍵詞青藏高原 復(fù)雜地形區(qū) 不同天氣狀況 陸—?dú)饽芰拷粨Q 下墊面

李娟，李躍清，蔣興文，等. 2016. 青藏高原東南部復(fù)雜地形區(qū)不同天氣狀況下陸氣能量交換特征分析 [J]. 大氣科學(xué), 40 (4): 777?791. Li Juan, Li Yueqing, Jiang Xingwen, et al. 2016. Characteristics of land–atmosphere energy exchanges over complex terrain area of southeastern Tibetan Plateau under different synoptic conditions [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 40 (4): 777?791, doi:10.3878/j.issn.1006-9895.1509.15197.

1 引言

青藏高原是世界上面積最大、海拔最高、地形最復(fù)雜的高原，平均海拔高度約4000 m，作為一塊隆起的巨大臺(tái)地，通過邊界層輻射、感熱和潛熱輸送形成了一個(gè)高聳入自由大氣中的熱源強(qiáng)迫和熱對(duì)流動(dòng)力擾源，對(duì)我國、東亞乃至全球的天氣氣候形成和變化都具有特殊的熱力和動(dòng)力作用（葉篤正和張捷遷，1974；章基嘉等，1988；劉曉東等，1989，1991；錢永甫，1993；鄭慶林等，2001；簡(jiǎn)茂球和羅會(huì)邦，2002；季國良等，2002）。

研究表明：陸—?dú)庵g的能量和物質(zhì)輸送是局地乃至全球天氣氣候的驅(qū)動(dòng)力，反過來，大氣過程也會(huì)對(duì)陸—?dú)庵g的能量、物質(zhì)交換產(chǎn)生影響（Raupach，1998；Eugster et al，2000；Kellner，2001）。同樣，青藏高原對(duì)大氣的各種動(dòng)力和熱力效應(yīng)主要是通過高原近地層和邊界層影響自由大氣的（馬耀明等，2000），近地層能量和物質(zhì)的交換隨著近地層微氣象條件的不同而有所差異，這種差異不僅僅受下墊面性質(zhì)的影響，還與地形影響密切相關(guān)，因而對(duì)高原地區(qū)不同天氣條件下不同性質(zhì)下墊面陸—?dú)饽芰拷粨Q特征的分析研究就顯得尤為重要。

20世紀(jì)70年代初，我國開展第一次“青藏高原氣象科學(xué)試驗(yàn)”（QXPMEX）以來，許多學(xué)者對(duì)高原不同性質(zhì)下墊面的微氣象特征進(jìn)行了研究，得到了一些有意義的結(jié)果。章基嘉等（1988）指出，干季青藏高原地面對(duì)大氣的加熱以感熱為主，雨季潛熱貢獻(xiàn)的比例顯著增加，感熱貢獻(xiàn)明顯減小，植被覆蓋較多的高原東半部的潛熱通量貢獻(xiàn)率超過50%，雅魯藏布江流域一帶的潛熱通量貢獻(xiàn)率超過70%。徐祥德等（2001）基于第二次青藏高原科學(xué)試驗(yàn)（TIPEX）對(duì)開闊干河谷、荒漠沙石裸地、河谷草地三種不同下墊面進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：無論干、濕期荒漠沙土石裸地地面熱源強(qiáng)度都最大，河谷草地最小。錢澤雨等（2005）利用北麓河自動(dòng)氣象站 5～6月觀測(cè)資料，分析了北麓河多年凍土區(qū)稀疏短草沙壤土下墊面近地層微氣象特征，其季風(fēng)來臨前的6月潛熱釋放比感熱輸送作用更顯著。陳世強(qiáng)等（2008）利用 2005年“綠洲系統(tǒng)能量水分循環(huán)觀測(cè)試驗(yàn)”（JTEX）資料，分析了夏季晴天和陰天西北干旱區(qū)金塔綠洲不同下墊面的輻射特征，結(jié)果表明，綠洲與沙漠、戈壁的輻射特征有很大差異，而沙漠和戈壁的差異較小，相同天氣條件下，不同下墊面向下輻射基本一致，綠洲向上輻射最小，凈輻射最大。李英等（2008）對(duì)比分析了青藏高原東部與成都平原的邊界層微氣象特征，得到理塘站向下短波輻射和向上短波輻射都明顯強(qiáng)于溫江站。涂鋼等（2009）對(duì)比分析了半干旱區(qū)退化草地和農(nóng)田下墊面近地層湍流通量特征，研究表明，地氣通量交換年際間的差異主要受當(dāng)年氣候背景的影響，尤其是降水的影響，同時(shí)還受到下墊面植被覆蓋的影響。Jiang et al.（2012）對(duì)青藏高原東側(cè)成都平原溫江站夏季邊界層特征的分析表明，當(dāng)500 hPa低槽向西（東）移動(dòng)時(shí)，向下短波輻射迅速減?。ㄔ黾樱?，同時(shí)云量增加（減?。瑢?dǎo)致感熱和潛熱通量減?。ㄔ黾樱?。

由此可知，青藏高原地區(qū)草甸、草地、農(nóng)田、戈壁、綠洲以及城市下墊面感熱、潛熱、動(dòng)量通量等能量和物質(zhì)的交換一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，許多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了較為詳細(xì)的觀測(cè)研究，也得到了一些有益的結(jié)論（Pruitt et al.，1973；左洪超和胡隱樵，1992；高會(huì)旺等，1998；陶詩言等，1999；馬耀明等，2001，2006；李躍清等，2009；Min et al.，2012；Zhang et al.，2012）。但是，對(duì)于青藏高原陸面過程，包括陸—?dú)饽芰拷粨Q對(duì)天氣、氣候演變的重要作用，目前認(rèn)識(shí)還不夠深入，如對(duì)青藏高原復(fù)雜地形區(qū)陸—?dú)饽芰科胶膺^程的觀測(cè)和研究，高原近地面熱力作用對(duì)我國降水的影響程度，不同下墊面熱力分布對(duì)高原上空及周圍地區(qū)大氣環(huán)流的影響等等。一方面，是因?yàn)橛^測(cè)資料的匱乏，另一方面，是因?yàn)楦咴瓘?fù)雜的地形和下墊面使陸面過程更加復(fù)雜。近些年，青藏高原上測(cè)站的不斷建立使人們有了比較豐富的基礎(chǔ)資料，但已有工作主要集中于高原單個(gè)站點(diǎn)或不同區(qū)域內(nèi)少數(shù)幾個(gè)站點(diǎn)的研究，只能初步揭示高原地區(qū)陸—?dú)饽芰拷粨Q的部分特征，難以進(jìn)行很好的對(duì)比研究。為此，本文將利用針對(duì)青藏高原藏東南林芝復(fù)雜下墊面的陸—?dú)饨粨Q觀測(cè)試驗(yàn)資料，對(duì)比分析不同天氣條件下，復(fù)雜地形不同區(qū)域陸—?dú)饽芰拷粨Q過程的逐日變化和日循環(huán)特征，以揭示復(fù)雜地形下，不同天氣過程對(duì)不同下墊面的具體影響。

2 資料與方法

中國科學(xué)院大氣物理研究所、中國氣象局成都高原氣象研究所實(shí)施了藏東南林芝雅魯藏布江（下稱雅江）河谷地區(qū)復(fù)雜下墊面的地氣交換觀測(cè)試驗(yàn)。本次觀測(cè)試驗(yàn)于林芝雅江兩側(cè)設(shè)立6個(gè)站點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集時(shí)間為：2013年5月20日至2013年7月9日，由于儀器故障和天氣影響等原因，原始數(shù)據(jù)或多或少存在缺測(cè)、間斷現(xiàn)象。因此，本文選取其中較完整的四個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行分析研究，分別是：西南草地站、南面麥田站、北坡闊葉林站以及西坡闊葉林站，地理位置如圖 1。西南草地站（29.449°N，94.691°E；海拔高度2973 m）位于林芝雅江以南，地勢(shì)平坦，下墊面為草，附近有稀疏灌叢，草本高度約 0.1 m，灌叢高度約 0.9 m；南面麥田站（29.446°N，94.698°E；海拔高度2960 m）位于田壟上，地勢(shì)平坦，下墊面田地中為小麥，田壟上為草，試驗(yàn)初期小麥高0.5 m，后期高0.9 m；北坡闊葉林站（29.468°N，94.701°E；海拔高度3164 m）位于雅江以北山的陽坡上，地勢(shì)較陡，下墊面為闊葉林，附近有灌叢和草；西坡闊葉林站（29.450°N，94.686°E；海拔高度3017 m）位于東北走向山的陰坡上，地勢(shì)較陡，下墊面為闊葉林，附近有灌叢和草。其中，北坡闊葉林站位于雅江以北，其余3站位于雅江以南。

藏東南林芝觀測(cè)區(qū)近地層的觀測(cè)包括：（1）自動(dòng)氣象站（AWS），觀測(cè)要素為氣溫、氣壓、相對(duì)濕度（RH）、水平風(fēng)向風(fēng)速、太陽總輻射、地表土壤溫度以及雨量；（2）渦動(dòng)相關(guān)系統(tǒng)（EC），包括一層三維超聲風(fēng)溫儀（用于測(cè)量三維的脈動(dòng)風(fēng)速和超聲虛溫）、紅外氣體分析儀（用于測(cè)量CO2、H2O密度，采樣頻率均為10 Hz）；（3）兩層常規(guī)氣象要素觀測(cè)，在EC系統(tǒng)上下高度內(nèi)分別進(jìn)行常規(guī)氣象觀測(cè)，觀測(cè)要素為氣溫、氣壓、RH、水平風(fēng)速；（4）分量輻射。整個(gè)觀測(cè)區(qū)的EC資料采用CR3000數(shù)據(jù)采集器（美國Campbell公司生產(chǎn)）進(jìn)行采樣。

對(duì)于渦動(dòng)相關(guān)系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行有效的質(zhì)量控制（張烺等，2010），目前，應(yīng)用較多的湍流資料質(zhì)量控制軟件有英國愛丁堡大學(xué)推出的EdiRe、德國拜羅伊特大學(xué)開發(fā)的 TK2/TK3，美國Li-COR公司開發(fā)的EddyPro等。EddyPro軟件為開源軟件，有利于用戶檢查數(shù)據(jù)處理程序，改善通量計(jì)算結(jié)果，在渦動(dòng)數(shù)據(jù)處理過程的各修正方法中加入了多種可選性，且具有豐富的幫助文件，界面友好，因此受到廣泛的應(yīng)用。本文使用Li-COR公司開發(fā)的EddyPro軟件（V5.1.1）對(duì)渦動(dòng)相關(guān)系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制。首先，對(duì)原始湍流數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括傳感器標(biāo)志異常檢驗(yàn)、去野點(diǎn)、信號(hào)閾值檢驗(yàn)及粘滯數(shù)據(jù)檢驗(yàn)等，然后使用渦動(dòng)相關(guān)法對(duì)湍流原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，渦動(dòng)相關(guān)法是通過計(jì)算風(fēng)速脈動(dòng)與某標(biāo)量脈動(dòng)的協(xié)方差，直接計(jì)算得到某一時(shí)段的通量的方法，由于其計(jì)算簡(jiǎn)單，不是建立在經(jīng)驗(yàn)公式的基礎(chǔ)上，計(jì)算精度較高，日趨成為計(jì)算湍流通量的首選方法，其計(jì)算公式為

其中，r為空氣密度，pc為干空氣定壓比熱，vL為汽化潛熱，T'、q'、u'、v'、w'為脈動(dòng)量，u*為摩擦速度。在通量計(jì)算之前，需要進(jìn)行必要的修正，主要包括傾斜修正（二次坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)或平面擬合）、頻率響應(yīng)修正、感熱的超聲虛溫訂正及密度修正（WPL），修正后通過計(jì)算即得到各通量值。在通量的計(jì)算過程中，取平均時(shí)間長度為30 min，每30 min之內(nèi)缺測(cè)次數(shù)大于10%時(shí)，即視為該時(shí)刻缺測(cè)。對(duì)于本文分析的四個(gè)站點(diǎn)，除5月20日西側(cè)陰坡闊葉林站缺測(cè)外，其余站點(diǎn)數(shù)據(jù)均較完整。

此外，本文還使用了ERA-interim 6小時(shí)一次、水平分辨率為 1.0°×1.0°的風(fēng)場(chǎng)再分析資料和TRMM-3B42水平分辨率為 0.25°×0.25°的逐日累積降水資料。

3 結(jié)果分析

3.1 近地層能量通量的逐日變化

圖2給出了林芝觀測(cè)區(qū)2013年5月20日至7 月9日51天四個(gè)試驗(yàn)站點(diǎn)感熱、潛熱和向下短波輻射通量的逐日變化。從圖可看出，感熱通量的逐日變化過程與向下短波輻射通量相似，在觀測(cè)期間都表現(xiàn)出明顯的“高—低—高—低”階段性變化特征，潛熱通量相對(duì)變化不明顯，這與觀測(cè)區(qū)云、雨等天氣影響有關(guān)。對(duì)應(yīng)觀測(cè)區(qū)逐日累積降水變化（圖3），觀測(cè)點(diǎn)（以南面麥田站的降水為代表）的具體降雨日和日降雨量為：5月22～24日、29～31 日6天（相應(yīng)雨量4.1、7.7、3.7、1.4、2.5、0.8 mm），6月1～8日、11日、16～18日、24～30日19天（相應(yīng)雨量 6.1、11.8、1.1、0.5、0.2、0.1、0.3、8.2、0.2、0.2、0.1、0.8、1.2、15.8、19.6、12.2、1.1、0.1、1.5 mm），7月1日、4～6日、9日5天（相應(yīng)雨量0.7、2.4、1.2、0.3、0.1 mm），51天觀測(cè)期，降雨日就有 30天，多為小雨天氣。對(duì)比向下短波輻射通量（圖2c）和降水（圖3）的逐日變化可看出，陰雨天向下短波輻射迅速減少，晴天則增加。而且，進(jìn)一步對(duì)比向下短波輻射通量與地表熱通量的逐日變化（圖2），不同地形不同下墊面的感熱和潛熱通量逐日變化與向下短波輻射相似，說明向下短波輻射是影響地表感熱和潛熱通量變化的重要因素：當(dāng)天氣晴好，向下短波輻射強(qiáng)時(shí)，地表感熱和潛熱通量均較大；反之亦然。

由于試驗(yàn)站點(diǎn)分布在雅魯藏布江兩側(cè)，相距較近，影響太陽輻射的緯度等因子沒有太大的差別，同時(shí)，在試驗(yàn)區(qū)周邊范圍內(nèi)影響向下短波輻射的氣象環(huán)境差異較小。因此，從圖2可看到，在試驗(yàn)期間，各觀測(cè)站向下短波輻射通量的逐日變化曲線基本重合，而不同站點(diǎn)感熱和潛熱通量變化的差異卻較大。就日平均而言，感熱通量北坡闊葉林站最大可達(dá)80.51 W m?2，西坡闊葉林站和西南草地站次之，分別為35.33 W m?2、33.28 W m?2，南面麥田站最小約15.32 W m?2；潛熱通量南面麥田站最大為88.27 W m?2，其次為北坡闊葉林站、西南草地站、西坡闊葉林站，分別是85.56 W m?2、68.53 W m?2、64.09 W m?2，這主要是地形差異和不同性質(zhì)下墊面影響的結(jié)果，而緯度因子、天氣狀況對(duì)觀測(cè)區(qū)內(nèi)四個(gè)站點(diǎn)的影響是一致的。對(duì)于北坡闊葉林站的感熱通量明顯大于其他站點(diǎn)，首先對(duì)比北坡闊葉林站和西坡闊葉林站，雖然它們接收的向下短波輻射相同，且下墊面性質(zhì)相似（闊葉林，附近有稀疏灌叢和草），但北坡闊葉林站感熱通量遠(yuǎn)大于西坡闊葉林站，造成這種差異的主要原因是：北坡闊葉林站和西坡闊葉林站所處的地形位置不同，北坡闊葉林站位于雅魯藏布江以北山的陽坡上，而西坡闊葉林站位于東北走向山的陰坡上。其次，對(duì)比北坡闊葉林站和西南草地、南面麥田站，它們接收的向下短波輻射相同，但西南草地、南面麥田站下墊面都較平坦，且下墊面性質(zhì)不同，因此它們的感熱通量差異較大。從圖2還可看出，南面麥田站的潛熱通量遠(yuǎn)大于感熱通量，這是因?yàn)辂溙镎鞠聣|面完全被植被覆蓋，植株的蒸騰作用會(huì)帶走大量的水汽，使得麥田上方的水汽濃度發(fā)生變化，體現(xiàn)為潛熱通量大大增強(qiáng)。由此說明，近地層能量交換不僅受下墊面性質(zhì)的影響，而且地形也起著重要的作用。對(duì)比四個(gè)站點(diǎn)，晴天北坡闊葉林站以感熱通量輸送為主，陰雨天以潛熱通量輸送為主；其余三個(gè)站點(diǎn)無論晴天還是陰雨天，普遍是潛熱通量輸送占主導(dǎo)作用，這主要是因?yàn)橄募臼墙邓衅冢掖藭r(shí)也是植被生長的旺盛期，這與藏北高原地區(qū)（馬耀明等，2000）和青藏高原東坡理塘地區(qū)（李英等，2009；趙興炳和李躍清，2011）夏季潛熱輸送占主導(dǎo)地位一致。

同時(shí)，發(fā)現(xiàn)各試驗(yàn)站感熱、潛熱通量（圖2a、b）的逐日變化在數(shù)值上雖然存在一定的差異，但其隨向下短波輻射表現(xiàn)出幾乎一致的變化趨勢(shì)。以2013年6月24～27日一次連續(xù)的降水過程為例，6月24日開始出現(xiàn)降水，向下短波輻射迅速減弱，各站感熱和潛熱通量隨之減小；6月27日降水量減小，向下短波輻射略有增強(qiáng)，各站感熱和潛熱通量一致增大；之后，各站的感熱和潛熱通量出現(xiàn)同步變化特征，潛熱通量變化稍大。這種相同的變化說明，無論是晴天還是陰雨天，向下短波輻射對(duì)不同物理性質(zhì)下墊面的能量交換所起的作用是相同的。

圖 4給出了各觀測(cè)站基本氣象要素的逐日變化，四站點(diǎn)各氣象要素表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)。溫度的逐日變化整體呈現(xiàn)出遞增的趨勢(shì)，各站點(diǎn)之間的差異較小，當(dāng)各站點(diǎn)溫度相對(duì)降低時(shí)，對(duì)比感熱通量（圖2a）相對(duì)減小，此時(shí)也對(duì)應(yīng)降水偏多期。各站點(diǎn)氣壓在觀測(cè)期間的變化較小，北坡闊葉林站由于海拔稍高于其他站點(diǎn)，因此氣壓比其他站點(diǎn)略低。各站點(diǎn)水平風(fēng)速的逐日變化與感熱和向下短波輻射（圖2a、c）相似，呈現(xiàn)出“高—低—高—低”的變化趨勢(shì)，各站點(diǎn)之間的差異較大。相對(duì)濕度的逐日變化與降水相對(duì)應(yīng)，當(dāng)降水偏多時(shí)，相對(duì)濕度增大；反之亦然，南面麥田站相對(duì)濕度大于其他站點(diǎn)，其余三站差異較小。

圖1 觀測(cè)站點(diǎn)地理位置Fig. 1 The geographical locations of observational sites

圖2 2013年5月20日至7月9日各觀測(cè)站地表感熱、潛熱和向下短波輻射通量的逐日變化（單位：W m?2）Fig. 2 Daily variations of surface sensible and latent heat fluxes and downward shortwave radiation fluxes at the observational sites from May 20th to July 9th 2013 (units: W m?2)

圖3 2013年5月20日至7月9日林芝觀測(cè)區(qū)逐日累積降水量（單位：mm）Fig. 3 Daily cumulated rainfall (units: mm) over observational area of Linzhi from May 20th to July 9th 2013

3.2 近地層能量通量的日循環(huán)

圖5給出了2013年5月20日至7月9日四個(gè)試驗(yàn)站點(diǎn)感熱、潛熱通量及凈輻射的平均日變化。從圖5可看出，感熱、潛熱通量和凈輻射都有明顯的日變化規(guī)律，日變化幅度大，白天遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于夜間。凈輻射在夜間為負(fù)值，白天日出后，由于向下短波輻射的快速增加，凈輻射開始由負(fù)值轉(zhuǎn)為正值，在午后 14:00（北京時(shí)，下同）達(dá)到最大值。不同站點(diǎn)由于下墊面地表反照率的不同，凈輻射的日變化有所差異，對(duì)于同一地區(qū)內(nèi)幾個(gè)不同的試驗(yàn)點(diǎn)，太陽高度角等的差異可以忽略，地表反照率主要取決于地表特性。草地、麥田、闊葉林等截然不同的下墊面導(dǎo)致了地表反照率的不同，各試驗(yàn)站點(diǎn)地表反照率日平均值從大到小依次為：南面麥田站（0.16），西坡闊葉林站（0.14），西南草地站（0.13），北坡闊葉林站（0.09）。北坡闊葉林站的凈輻射日變化振幅略大于其他站點(diǎn)，為596.09 W m?2；西南草地站日變化振幅最小，為463.51 W m?2。凈輻射日變化的最小值出現(xiàn)在20:30左右，隨后開始緩慢地增加。這是因?yàn)樵?0:30，地表沒有向下短波輻射的補(bǔ)給，并且此時(shí)地面溫度仍較高，向上長波輻射較大，導(dǎo)致20:30凈輻射最小。20:30以后，隨著地表冷卻，向上長波輻射減小，所以凈輻射有微弱的增加。這說明輻射平衡在白天以向下短波輻射為主，而在夜間以地表向上長波輻射為主。

圖5 2013年5月20日至7月9日各觀測(cè)站地表感熱、潛熱及凈輻射通量平均日變化（單位：W m?2）Fig. 5 Diurnal variations of surface sensible and latent heat fluxes and net radiation flux at the observational sites averaged over the period of May 20th to July 9th 2013 (units: W m?2)

從圖5還可看到，感熱、潛熱通量與凈輻射有相似的日變化過程。白天日出后感熱通量隨著向下短波輻射的增加而逐漸增加，直至午后 14:30，此時(shí)一般是一天中溫度最高的時(shí)段，大氣層結(jié)最不穩(wěn)定，感熱通量達(dá)到日變化的最大值，之后逐漸減少，夜間保持在一個(gè)很小的負(fù)值。白天，觀測(cè)區(qū)不同試驗(yàn)站點(diǎn)感熱通量的日變化差異較大，北坡闊葉林站感熱通量日變化峰值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他站點(diǎn)，為319.23 W m?2；南面麥田站最小僅76.46 W m?2。這種差異主要是由不同性質(zhì)下墊面造成的，與不同試驗(yàn)站所處的地形影響輻射和地表植被覆蓋有關(guān)。潛熱通量的日變化全天均為正值，其變化規(guī)律與感熱通量一致，在午后14:30達(dá)到日變化的最大值，之后逐漸減小，夜間潛熱通量幾乎保持一個(gè)較小的正值。不同試驗(yàn)站潛熱通量的日變化差異不如感熱通量明顯，潛熱通量日變化峰值最大的是南面麥田站，為281.79 W m?2；日變化峰值最小的是西坡闊葉林站，為182.45 W m?2。整體上，除北坡闊葉林站外，其他站點(diǎn)潛熱通量全天均大于感熱通量。感熱通量與潛熱通量平均日變化的這種差異進(jìn)一步說明了不同局地地形對(duì)近地層能量輸送的重要影響。雖然大尺度上，青藏高原地區(qū)近地層能量輸送以感熱為主，尤其是西部，但是進(jìn)入雨季后，潛熱輸送顯著增加，且東部更為明顯（章基嘉等，1988），但在復(fù)雜地形下，感熱通量與潛熱通量?jī)烧叩南鄬?duì)重要性具有明顯的區(qū)域尺度差異。

圖6給出了觀測(cè)期不同天氣條件下各試驗(yàn)站點(diǎn)凈輻射的平均日變化。根據(jù)試驗(yàn)期的天氣狀況，可把觀測(cè)期分為四個(gè)階段（下同）：5月20日至5月28日為第一階段；5月29日至6月8日為第二階段；6月9日至6月21日為第三階段；6月22日至7月9日為第四階段，其中一、三階段（圖6a、c）多晴好天氣；二、四階段（圖6b、d）多陰雨天氣。從圖6可看出，凈輻射強(qiáng)度隨著天氣變化的波動(dòng)比較明顯。無論白天還是夜間，晴天凈輻射強(qiáng)度的絕對(duì)值都較大，而陰雨天凈輻射的絕對(duì)值明顯減少。無論晴天還是陰雨天，各試驗(yàn)站點(diǎn)均在午后14:00～14:30時(shí)達(dá)到凈輻射日變化峰值，晴天，各試驗(yàn)站凈輻射日變化峰值最大可達(dá)692.05 W m?2；陰雨天，各試驗(yàn)站凈輻射日變化峰值最大為523.39 W m?2。這種變化可能是云的影響，白天，有云時(shí)能減少向下短波輻射；夜間，云能增加向下長波輻射，因而補(bǔ)償了部分地表向上長波輻射損失的能量。這樣，有云時(shí)會(huì)使凈輻射的日變化振幅大大減小。

圖6 2013年5月20日至7月9日各觀測(cè)站四階段凈輻射平均日變化（單位：W m?2）：（a）第一階段5月20～28日；（b）第二階段5月29日至6 月8日；（c）第三階段6月9～21日；（d）第四階段6月22日至7月9日Fig. 6 Average diurnal variations of net radiation flux over the four different periods at the observational sites from May 20th to July 9th 2013 (unit: W m?2): (a) First period: 20–28 May; (b) second period: 29 May to 8 Jun; (c) third period: 9–21 Jun, (d) fourth period: 22 Jun to 9 Jul

從圖6還可看出，即使在相同的天氣條件下，不同下墊面凈輻射的平均日變化也有所差異，夜間，各站差異較小，白天日出后，各站的差異逐漸增大，這種差異晴天大于陰雨天。為了說明這種差異，并對(duì)不同天氣條件下凈輻射的日變化進(jìn)行對(duì)比分析，這里，定義一個(gè)偏差指數(shù)P。選取各站上述四個(gè)階段11:00～18:00時(shí)的數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出每個(gè)階段連續(xù) 7小時(shí)同一時(shí)刻四個(gè)站點(diǎn)凈輻射的標(biāo)準(zhǔn)差，然后，再計(jì)算出每個(gè)階段連續(xù)7小時(shí)四個(gè)站點(diǎn)凈輻射標(biāo)準(zhǔn)差的平均值，這就是各個(gè)階段凈輻射的偏差指數(shù)P（單位：W m?2）。晴天一、三階段偏差指數(shù)分別為 61.76、72.49；陰雨天二、四階段偏差指數(shù)分別為 29.10、38.53，表明晴天（陰雨天）凈輻射日變化大（?。?。進(jìn)一步對(duì)比不同天氣條件下，各站點(diǎn)凈輻射差異的相對(duì)比例值，同樣選取各站四個(gè)階段11:00～18:00時(shí)的數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出每個(gè)階段所有站點(diǎn)在該時(shí)段的凈輻射通量平均值，然后，分別計(jì)算出四個(gè)階段各個(gè)站點(diǎn)距平與平均值的比例，由此衡量不同天氣條件下，各站凈輻射通量差異的大小。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，不同天氣條件下，這種比例的差異不大，每個(gè)階段各站比例的平均值分別為9.29%、8.13%、9.63%、8.59%。這說明在不同天氣條件下，不同下墊面各站的凈輻射差異比例基本不受天氣的影響。

此外，凈輻射日變化在午后14:00左右有明顯的“凹”型變化（圖6d），這主要是受降水的影響。6月26日14:30～15:00有一次明顯的降水過程，導(dǎo)致向下短波輻射減少，因而凈輻射也明顯減少。分析輻射四分量的逐日變化，各階段凈輻射日變化主要受向下短波輻射的影響，其變化趨勢(shì)與向下短波輻射一致。

圖7、圖8分別為不同天氣條件下，觀測(cè)區(qū)各試驗(yàn)站點(diǎn)感熱和潛熱通量的平均日變化。從圖7、圖8可看出，感熱通量和潛熱通量的平均日變化趨勢(shì)與凈輻射相似，但由于感熱通量和潛熱通量的變化還受下墊面、環(huán)流等復(fù)雜環(huán)境的影響，即使在晴天，它們的變化也不如凈輻射那樣簡(jiǎn)單平滑。對(duì)比四個(gè)階段感熱通量的平均日變化（圖7），晴天各試驗(yàn)站感熱通量的振幅幾乎是陰雨天的2倍，在相同的天氣條件下，不同下墊面的感熱通量日變化也有很大的差異。與前面的結(jié)果一致，北坡闊葉林站在四個(gè)階段其感熱通量均為最大，晴天，該站的感熱通量日變化峰值可達(dá)460.09 W m?2（第三階段），而陰雨天僅為235.35 W m?2（第四階段）；南面麥田站感熱通量的日變化值最小，晴天，該站的感熱通量日變化峰值最大為116.84 W m?2（第三階段），而陰雨天為79.68 W m?2（第四階段）。需要強(qiáng)調(diào)的是，不同天氣條件相關(guān)的感熱通量差異，北坡闊葉林站晴天約為陰雨天的2倍，南面麥田站約為1.5倍，但不同地形相關(guān)的感熱通量差異，地形較陡陽坡的北坡闊葉林站晴天（陰雨天）約為地勢(shì)平坦的南面麥田站的4倍（3倍），說明青藏高原復(fù)雜地形環(huán)境對(duì)于感熱通量的影響大于天氣條件的影響。

不同天氣條件下感熱通量的日循環(huán)變化（圖7）與凈輻射相似，晴天，觀測(cè)區(qū)各試驗(yàn)站感熱通量變化差異較陰雨天明顯。晴天各試驗(yàn)站平均一、三階段偏差指數(shù)分別為 122.99、121.98；而陰雨天二、四階段偏差指數(shù)分別為 42.47、52.33。同樣，各站一、二、三階段比例差異較小，每階段各站比例平均值約為35%，而第四階段約為13%，這種差異應(yīng)該是受降水的影響，第四階段是降水量最大的階段，除北坡闊葉林站以外，其他各站感熱通量差異減小。從圖7還可看出，各站感熱通量日變化峰值出現(xiàn)的時(shí)間差異也很大，南面麥田站和西坡闊葉林站在中午12:00達(dá)到日變化峰值，而西南草地站和北坡闊葉林站在午后14:30達(dá)到峰值；陰雨天，各站均在午后14:30達(dá)到峰值，與凈輻射相似，在第四階段14:00出現(xiàn)“凹”型點(diǎn)。

從圖8進(jìn)一步可知，潛熱通量的日變化波動(dòng)較大，其受天氣狀況的影響也很大，但各階段潛熱通量的變化并沒有感熱通量那么明顯。陰雨天，雖然地表土壤很濕潤，有充足的水汽源可供地面潛熱蒸發(fā)，但陰雨天太陽對(duì)地面的輻射加熱作用很弱，近地層所具有的蒸發(fā)力相對(duì)也很小（張強(qiáng)，1995）。所以，陰雨天實(shí)際上造成的潛熱蒸發(fā)量仍然很小，與一般的晴天沒有太大差別。并且，晴天南面麥田站的潛熱通量在白天遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他站點(diǎn)，其峰值達(dá)到了359.48 W m?2，這是因?yàn)槠湎聣|面完全被小麥和草覆蓋，夏季此時(shí)段正是植被生長的時(shí)期，麥田的潛熱蒸發(fā)大大加強(qiáng)，陰雨天地表加熱作用的減小抑制了蒸發(fā)力，麥田站的潛熱通量明顯減小。另外，在陰雨天氣（圖 8 b、d），南面麥田站、西坡闊葉林站、西南草地站的潛熱通量變化基本一致，但北坡闊葉林站的潛熱通量有所不同，明顯大于其他3站，由于北坡闊葉林站位于河谷北面陽坡上，而其他3站位于河谷南部，這說明在陰雨天，不同地形對(duì)于潛熱通量有明顯的影響。

3.3 青藏高原林芝地區(qū)環(huán)流特征

圖9給出了2013年5月20日至7月9日青藏高原及其鄰近地區(qū) 850 hPa平均風(fēng)場(chǎng)和降水分布。從平均風(fēng)場(chǎng)可看出，隨著5月印度夏季風(fēng)開始爆發(fā)，孟加拉灣地區(qū)被西風(fēng)控制，由于山脈的阻擋作用，在孟加拉灣中部西風(fēng)逐漸轉(zhuǎn)為偏南風(fēng)，有一低槽穩(wěn)定建立（以下簡(jiǎn)稱孟加拉灣槽），存在閉合低壓，槽前的西南氣流將水汽向北輸送，從而影響青藏高原南部、東南部以及我國華南、西南地區(qū)。觀測(cè)區(qū)受南亞季風(fēng)活動(dòng)的影響，在一、三階段，槽前的西南氣流較弱，青藏高原南側(cè)風(fēng)速較小且不穩(wěn)定，甚至還有弱的偏東風(fēng)和偏北風(fēng)；與此對(duì)比，二、四階段青藏高原南側(cè)維持一致的偏南氣流，且風(fēng)速明顯增強(qiáng)，給高原帶來更豐富的水汽，有利于降水的形成。進(jìn)一步對(duì)比地表熱通量和向下短波輻射的逐日變化（圖2），當(dāng)有云或降水天氣時(shí)（二、四階段），地表向下的短波輻射弱，感熱和潛熱通量均減小；反之亦然。從降水分布看，孟加拉灣槽前的西南氣流加強(qiáng)，輸送到我國的水汽增多，降水范圍逐漸擴(kuò)大。

圖7 同圖6，但為感熱通量（單位：W m?2）Fig. 7 Same as Fig. 6, but for sensible heat flux (units: W m?2)

圖8 同圖6，但為潛熱通量（單位：W m?2）Fig. 8 Same as Fig. 6, but for latent heat flux (units: W m?2)

圖9 2013年5月20至7月9日850 hPa青藏高原林芝及其周邊地區(qū)四個(gè)階段的平均風(fēng)場(chǎng)和降水量（圖中黑色圓點(diǎn)代表林芝觀測(cè)區(qū)所在位置）Fig. 9 850 hPa average wind and rainfall over Linzhi and its surrounding areas in the Tibetan Plateau over the four periods from May 20th to July 9th 2013 (black dot indicates Linzhi station)

圖10 2013年5月20日至7月9日700 hPa青藏高原林芝及其周邊地區(qū)四個(gè)階段的平均風(fēng)場(chǎng)和降水量（圖中黑色圓點(diǎn)代表林芝觀測(cè)區(qū)所在位置）Fig. 10 Same as Fig.9, but for 700 hPa

圖11 2013年5月20日至7月9日500 hPa青藏高原林芝及其周邊地區(qū)四個(gè)階段的平均風(fēng)場(chǎng)（單位：m s?1）和位勢(shì)高度場(chǎng)（單位：dagpm）（圖中黑色圓點(diǎn)代表林芝觀測(cè)區(qū)所在位置）Fig. 11 500 hPa average wind (units: m s?1) and geopotential height (units: dagpm) fields over Linzhi and its surrounding areas during the four different periods in the Tibetan Plateau from May 20th to July 9th 2013 (black dot indicates Linzhi station)

從700 hPa環(huán)流場(chǎng)（圖10）可看出，由于受高原地形的影響，氣旋性環(huán)流前的偏南氣流在將水汽向北輸送的過程中，在高原南側(cè)邊緣產(chǎn)生繞流，引發(fā)降水。與850 hPa相似，在第一階段和第三階段，高原南側(cè)的偏南氣流較弱，同時(shí)伴有弱的偏東風(fēng)和偏北風(fēng)。因此，這期間能夠到達(dá)觀測(cè)區(qū)站點(diǎn)附近的水汽較少，不易形成降水，各站點(diǎn)天氣較晴朗，向下短波輻射強(qiáng)，感熱和潛熱通量較大；在第二和第四階段，孟加拉灣北部的偏南氣流較強(qiáng)，將孟加拉灣的水汽源源不斷的向高原輸送，有利于形成降水，導(dǎo)致太陽向下短波輻射變?nèi)酰乇砀袩岷蜐摕嵬烤鶞p小。

圖 11為試驗(yàn)期間青藏高原林芝及其周邊地區(qū)500 hPa平均環(huán)流場(chǎng)。從圖可看出，第一階段，高原主體盛行西風(fēng)氣流，在孟加拉灣上空為深厚的槽，孟加拉灣北部存在一個(gè)弱的閉合低壓，高原南側(cè)的弱東風(fēng)和北風(fēng)氣流減弱了水汽向林芝地區(qū)的輸送，因此，該階段試驗(yàn)觀測(cè)區(qū)天氣晴好；第二階段，高原上西風(fēng)氣流減弱使得高原南側(cè)的南風(fēng)能把孟加拉灣的水汽輸送到我國青藏高原地區(qū)，在林芝站上空，充足的水汽輸送易成云致雨；第三階段，林芝地區(qū)整體風(fēng)速減小，孟加拉灣北部的偏南風(fēng)轉(zhuǎn)變?yōu)槠珫|風(fēng)，高原東南部有弱的東北氣流，此時(shí)，林芝站位于脊前，天氣晴好，向下短波輻射強(qiáng)，地表感熱和潛熱通量增大；第四階段，在印度和孟加拉灣上空存在一個(gè)穩(wěn)定的閉合低壓，低壓前的西南氣流將來自阿拉伯海和孟加拉灣的水汽輸送到林芝站附近，因此，導(dǎo)致這期間一次明顯的降水過程。

4 結(jié)論與討論

本文利用2013年5月20日至7月9日高原林芝地區(qū)四個(gè)站點(diǎn)30 min間隔的近地層觀測(cè)資料，分析了近地層地氣能量交換的逐日變化和日循環(huán)特征，得到的主要結(jié)論如下：

（1）高原東南部林芝觀測(cè)區(qū)，大氣感熱、潛熱通量及向下短波輻射的逐日變化受天氣狀況的影響，在觀測(cè)期間表現(xiàn)出明顯的高、低、高、低變化特征。不同下墊面的向下短波輻射基本一致，受不同地形的影響，地形較陡的北坡闊葉林站感熱通量平均值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他3個(gè)站點(diǎn)；下墊面植被覆蓋最多的南面麥田站潛熱通量最大，地形較陡的北坡闊葉林站稍次之。

（2）觀測(cè)區(qū)各站點(diǎn)的向下短波輻射對(duì)地—?dú)饽芰拷粨Q有主導(dǎo)作用，各站點(diǎn)感熱、潛熱通量的逐日變化趨勢(shì)與向下短波輻射一致。

（3）觀測(cè)區(qū)各站點(diǎn)的能量通量表現(xiàn)出明顯的日變化特征。試驗(yàn)期間，四階段感熱、潛熱通量與凈輻射的日變化趨勢(shì)相似，其受天氣狀況的影響都很大。晴天，各站點(diǎn)的感熱通量及凈輻射通量明顯大于陰雨天，而潛熱通量隨天氣狀況的變化相對(duì)較小，且日變化不如感熱和凈輻射規(guī)則。

（4）無論晴天還是陰雨天，觀測(cè)區(qū)四個(gè)站點(diǎn)的凈輻射和感熱通量平均日變化差異較大。但隨天氣狀況，各站點(diǎn)的差異比例變化不大，而潛熱通量的平均日變化沒有這種特征。不同地形環(huán)境下，觀測(cè)區(qū)四個(gè)站點(diǎn)之間相同天氣條件的感熱通量差異明顯大于四個(gè)站點(diǎn)各自不同天氣條件（晴天與陰雨天）下的感熱通量差異，因此，青藏高原復(fù)雜地形環(huán)境比不同天氣條件對(duì)于感熱通量的影響更顯著。

（5）晴天時(shí)，觀測(cè)區(qū)南面麥田站的潛熱通量在白天遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他站點(diǎn)，這與下墊面有密切關(guān)系；陰雨天氣時(shí)，觀測(cè)區(qū)南面麥田站、西坡闊葉林站、西南草地站的潛熱通量變化基本一致，但是，北坡闊葉林站的潛熱通量變化明顯不同，并大于前述3站，說明陰雨天時(shí)，不同地形對(duì)于潛熱通量有明顯的影響。

（6）觀測(cè)期間，青藏高原及其鄰近地區(qū)環(huán)流特征表明：當(dāng)藏東南500 hPa盛行偏南氣流，且風(fēng)速明顯增強(qiáng)時(shí)，觀測(cè)區(qū)林芝多陰雨天氣，到達(dá)地表的太陽短波輻射減少，使地表感熱和潛熱通量減??；當(dāng)林芝南側(cè)偏南氣流減弱并伴隨東風(fēng)和北風(fēng)，且風(fēng)速減弱時(shí)，觀測(cè)區(qū)林芝多為晴好天氣，到達(dá)地表的太陽短波輻射增多，使地表感熱和潛熱通量增大。

本次試驗(yàn)開展的時(shí)間較短，觀測(cè)樣本容量較小，相關(guān)結(jié)論存在一定的局限性，需應(yīng)用更長時(shí)間的資料進(jìn)行驗(yàn)證?；诒疚膶?duì)青藏高原典型區(qū)域不同地形區(qū)陸—?dú)饽芰拷粨Q過程的初步認(rèn)識(shí)，充分反映出下墊面、地形對(duì)陸—?dú)饽芰拷粨Q過程的重要性。在陸面模式中應(yīng)考慮地形坡度對(duì)模擬效果的影響，建立青藏高原地表植被參數(shù)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集，使地表水熱特性更接近實(shí)際，進(jìn)而提高模式的模擬能力。由于高原的特殊性及復(fù)雜的下墊面狀況，不同地區(qū)的陸—?dú)饽芰拷粨Q特征也有很大差異，在以后的工作中應(yīng)盡可能選取更多的試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行分析，不同地區(qū)的具體影響有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)（References）

陳世強(qiáng), 呂世華, 奧銀煥, 等. 2008. 夏季不同天氣背景條件下黑河中游不同下墊面的輻射特征 [J]. 中國沙漠, 28 (3): 514–518. Chen Shiqiang, Lv Shihua, Ao Yinhuan, et al. 2008. Characteristics of radiation over different underlying surfaces in middle Heihe River basin on different summer synoptic background [J]. J. Desert Res. (in Chinese), 28 (3): 514–518.

Eugster W, Rouse W R, Pielke R A Sr, et al. 2000. Land–atmosphere energy exchange in arctic tundra and boreal forest: Available data and feedbacks to climate [J]. Global Change Biol., 6 (Suppl 1): 84–115, doi:10.1046/j. 1365-2486.2000.06015.x.

高會(huì)旺, 管玉平, 陳長和, 等. 1998. 河谷城市小風(fēng)條件下的近地層湍流特征 [J]. 大氣科學(xué), 22 (6): 896–904. Gao Huiwang, Guan Yuping, Chen Changhe, et al. 1998. Atmospheric turbulence features in the surface-layer over valley city with light wind speed [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 22 (6): 896–904, doi:10.3878/ j.issn.1006-9895.1998.06.09.

季國良, 顧本文, 呂蘭芝. 2002. 青藏高原北部的大氣加熱場(chǎng)特征 [J].高原氣象, 21 (3): 238–242. Ji Guoliang, Gu Benwen, Lv Lanzhi. 2002. Characteristics of atmospheric heating field over northern Qinghai–Xizang Plateau [J]. Plateau Meteorology (in Chinese), 21 (3): 238–242, doi:10.3321/j.issn:1000-0534.2002.03.003.

簡(jiǎn)茂球, 羅會(huì)邦. 2002. 1998年5～8月青藏高原東部和鄰近地區(qū)大氣熱源日變化特征及其與高原環(huán)流的關(guān)系 [J]. 高原氣象, 21 (1): 25–30. Jian Maoqiu, Luo Huibang. 2002. Daily variation of heat sources over the eastern Qinghai–Xizang Plateau and surrounding areas and their relationship to the circulation over the Tibetan Plateau [J]. Plateau Meteorology (in Chinese), 21 (1): 25–30, doi:10.3321/j.issn:1000-0534. 2002.01.005.

Jiang Xingwen, Li Yueqing, Zhao Xingbing, et al. 2012. Characteristics of the summertime boundary layer and atmospheric vertical structure over the Sichuan basin [J]. J. Meteor. Soc. Japan, 90C: 33–54, doi:10.2151/jmsj.2012-C03.

Kellner E. 2001. Surface energy fluxes and control of evapotranspiration from a Swedish Sphagnum mire [J]. Agric. For. Meteor., 110 (2): 101–123, doi:10.1016/S0168-1923(01)00283-0.

李英, 李躍清, 趙興炳. 2008. 青藏高原東部與成都平原大氣邊界層對(duì)比分析 I——近地層微氣象學(xué)特征 [J]. 高原山地氣象研究, 28 (1): 30–35. Li Ying, Li Yueqing, Zhao Xingbing. 2008. The comparison and analysis of ABL observational data between the east of Tibetan Plateau and Chengdu Plain (I) [J]. Plateau and Mountain Meteorology Research (in Chinese), 28 (1): 30–35, doi:10.3969/j.issn.1674-2184.2008.01.005.

李英, 李躍清, 趙興炳. 2009. 青藏高原東坡理塘地區(qū)近地層湍流通量與微氣象特征研究 [J]. 氣象學(xué)報(bào), 67 (3): 417–425. Li Ying, Li Yueqing, Zhao Xingbing. 2009. Analyses of turbulent fluxes and micrometeorological characteristics in the surface layer at Litang of the eastern Tibetan Plateau [J]. Acta Meteor. Sinica (in Chinese), 67 (3): 417–425, doi:10.3321/j.issn:0577-6619.2009.03.008.

李躍清, 劉輝志, 馮健武, 等. 2009. 高山草甸下墊面夏季近地層能量輸送及微氣象特征 [J]. 大氣科學(xué), 33 (5): 1003–1014. Li Yueqing, Liu Huizhi, Feng Jianwu, et al. 2009. Characteristics of energy transfer and micrometeorology in the surface layer of the atmosphere in summer over the alpine meadow of the Tibetan Plateau [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 33 (5): 1003–1014, doi:10.3878/j. issn.1006-9895.2009.05.11.

劉曉東, 羅四維, 錢永甫. 1989. 青藏高原地表熱狀況對(duì)夏季東亞大氣環(huán)流影響的數(shù)值模擬驗(yàn) [J]. 高原氣象, 8 (3): 205–216. Liu Xiaodong, Luo Siwei, Qian Yongfu. 1989. Numerical simulations of influences of different thermal characteristics on ground surface of Tibetan Plateau on the over SE-Asia [J]. Plateau Meteorology (in Chinese), 8 (3): 205–216.

劉曉東, 惠小英, 陳葆德. 1991. 夏季青藏高原與熱帶西太平洋下墊面熱源異常對(duì)中國短期氣候的影響 [J]. 高原氣象, 10 (3): 305–316. Liu Xiaodong, Hui Xiaoying, Chen Baode. 1991. Influence of heat source anormal of underlying surface over Tibetan Plateau and western tropical Pacific on short-term climate in China [J]. Plateau Meteorology (in Chinese), 10 (3): 305–316.

馬耀明, 姚檀棟, 王介民. 2006. 青藏高原能量和水循環(huán)試驗(yàn)研究——GAME/Tibet與 CAMP/Tibet研究進(jìn)展 [J]. 高原氣象, 25 (2): 344–351. Ma Yaoming, Yao Tandong, Wang Jiemin. 2006. Experimental study of energy and water cycle in Tibetan Plateau—The progress introduction on the study of GAME/Tibet and CAMP/Tibet [J]. Plateau Meteorology (in Chinese), 25 (2): 344–351, doi:10.3321/j.issn:1000-0534. 2006.02.023.

馬耀明, 塚本修, 吳曉鳴, 等. 2000. 藏北高原草甸下墊面近地層能量輸送及微氣象特征 [J]. 大氣科學(xué), 24 (5): 715–722. Ma Yaoming, Osamu T, Wu Xiaoming, et al. 2000. Characteristics of energy transfer and micrometeorology in the surface layer of the atmosphere above grassy marshland of the Tibetan Plateau area [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 24 (5): 715–722, doi:10.3878/j.issn. 1006-9895.2000.05.16.

馬耀明, 塚本修, 王介民, 等. 2001. 青藏高原草甸下墊面上的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)參數(shù)分析 [J]. 自然科學(xué)進(jìn)展, 11 (8): 824–828. Ma Yaoming, Osamu T, Wang Jiemin, et al. 2001. Analysis of dynamic and thermodynamic parameters of underlying surface above grassy marshland of the Tibetan Plateau area [J]. Prog. Nat. Sci. (in Chinese), 11 (8): 824–828, doi:10.3321/j.issn:1002-008X.2001.08.006.

Min W B, Li Y Q, Xu X D, et al. 2012. Comparative analysis of satellite remotely-sensed surface energy flux and ground-based observation in the Sichuan Basin [J]. J. Meteor. Soc. Japan, 90C: 203–213, doi:10.2151/ jmsj.2012-C15.

Pruitt W O, Morgan D L, Lourence F J. 1973. Momentum and mass transfers in the surface boundary layer [J]. Quart. J. Roy. Meteor., 99 (420): 370–386, doi:10.1002/qj.49709942014.

錢永甫. 1993. 氣候變化中下墊面作用的數(shù)值模擬 [J]. 大氣科學(xué), 17 (3): 283–293. Qian Yongfu. 1993. Numerical simulation of the effects of underlying surfaces on the climate change [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 17 (3): 283–293, doi:10.3878/j.issn. 1006-9895.1993.03.04.

錢澤雨, 胡澤勇, 杜萍, 等. 2005. 青藏高原北麓河地區(qū)近地層能量輸送與微氣象特征 [J]. 高原氣象, 24 (1): 43–48. Qian Zeyu, Hu Zeyong, Du Ping, et al. 2005. Energy transfer of near surface layer and micrometeorology characteristics in Bailuhe Area of Qinghai–Xizang Plateau [J]. Plateau Meteorology (in Chinese), 24 (1): 43–48, doi:10.3321/ j.issn:1000-0534.2005.01.007.

Raupach M R. 1998. Influences of local feedbacks on land-air exchanges of energy and carbon [J]. Global Change Biol., 4 (5): 477–494, doi:10.1046/j. 1365-2486.1998.t01-1-00155.x.

陶詩言, 陳聯(lián)壽, 徐祥德, 等. 1999. 第二次青藏高原大氣科學(xué)試驗(yàn)理論研究進(jìn)展 [C]. 北京: 氣象出版社. Tao Shiyan, Chen Lianshou, Xu Xiangde, et al. 1999. The Second Tibetan Plateau Experiment of Atmospheric Sciences TIPEX-GAME/TIBET (in Chinese) [M]. Beijing: China Meteorological Press.

涂鋼, 劉輝志, 董文杰. 2009. 半干旱區(qū)不同下墊面近地層湍流通量特征分析 [J]. 大氣科學(xué), 33 (4): 719–725. Tu Gang, Liu Huizhi, Dong Wenjie. 2009. Characteristics of the surface turbulent fluxes over degraded grassland and cropland in the semi-arid area [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 33 (4): 719–725, doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2009.04.06.

徐祥德, 周明煜, 陳家宜, 等. 2001. 青藏高原地—?dú)膺^程動(dòng)力、熱力結(jié)構(gòu)綜合物理圖象 [J]. 中國科學(xué) (D輯), 31 (5): 428–441. Xu Xiangde, Zhou Mingyu, Chen Jiayi, et al. 2001. A comprehensive physical pattern of land-air dynamic and thermal structure on the Qinghai–Xizang Plateau [J]. Sci. China (Ser. D), 45 (7): 577–594, doi:10.1360/02yd9060 .

葉篤正, 張捷遷. 1974. 青藏高原加熱作用對(duì)夏季東亞大氣環(huán)流影響的初步模擬實(shí)驗(yàn) [J]. 中國科學(xué), (3): 301–320. Ye Duzheng, Zhang Jieqian. 1974. A preliminary experimental simulation on the heating effect of the Tibetan Plateau on the general circulation over Eastern Asia in summer [J]. Scientia Sinica, 17 (3): 397–420.

張烺, 李躍清, 李英, 等. 2010. 青藏高原東部草甸下墊面渦旋相關(guān)觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制及評(píng)價(jià)研究 [J]. 大氣科學(xué), 34 (4): 703–714. Zhang Lang, Li Yueqing, Li Ying, et al. 2010. A study of quality control and assessment of the eddy covariance system above grassy land of the eastern Tibetan Plateau [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 34 (4): 703–714, doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2010.04.04.

Zhang L, Li Y Q, Li Y, et al. 2012. Seasonal changes of turbulent fluxes at a typical agricultural site in the Chengdu Plain based on quality-controlleddata [J]. J. Meteor. Soc. Japan, 90C(SI): 195–202, doi:10.2151/jmsj. 2012-C14.

章基嘉, 朱抱真, 朱?？? 等. 1988. 青藏高原氣象學(xué)進(jìn)展 [M]. 北京:科學(xué)出版社. Zhang Jijia, Zhu Baozhen, Zhu Fukang, et al. 1988. The Progress Introduction on the Study of Tibetan Plateau Meteorology (in Chinese) [M]. Beijing: Science Press.

張強(qiáng). 1995. 西部干旱環(huán)境與綠洲的相互作用及與大氣環(huán)流的關(guān)系[M]// 劉曉東. 中國西部區(qū)域氣候變化及其相關(guān)問題的研究. 蘭州:蘭州大學(xué)出版社, 50–56. Zhang Qiang. 1995. The interaction of Western arid environment and oasis and the relationship with atmospheric circulation [M]// Liu Xiaodong. The Study of Regional Climate Change and Related Issues of Western China (in Chinese). Lanzhou: Lanzhou University Press, 50–56.

趙興炳, 李躍清. 2011. 青藏高原東坡高原草甸近地層氣象要素與能量輸送季節(jié)變化分析 [J]. 高原山地氣象研究, 31 (2): 12–17. Zhao Xingbing, Li Yueqing. 2011. Seasonal characteristics of turbulent flux and meteorology elements in the atmosphere surface layer over the Alpine Meadow on eastern slop of Tibetan Plateau [J]. Plateau and Mountain Meteorology Research (in Chinese), 31(2): 12–17, doi:10.3969/j.issn. 1674-2184.2011.02.002.

鄭慶林, 王三杉, 張朝林, 等. 2001. 青藏高原動(dòng)力和熱力作用對(duì)熱帶大氣環(huán)流影響的數(shù)值研究 [J]. 高原氣象, 20 (1): 14–21. Zheng Qinglin, Wang Sanshan, Zhang Chaolin, et al. 2001. Numerical study of the effects of dynamic and thermodynamic of Qinghai–Xizang Plateau on tropical atmospheric circulation in summer [J]. Plateau Meteorology (in Chinese), 20 (1): 14–21, doi:10.3321/j.issn:1000-0534.2001.01.003.

左洪超, 胡隱樵. 1992. 黑河試驗(yàn)區(qū)沙漠和戈壁的總體輸送系數(shù) [J]. 高原氣象, 11 (4): 371–380. Zuo Hongchao, Hu Yinqiao. 1992. The bulk transfer coefficient over desert and Gobi in Heihe region [J]. Plateau Meteorology (in Chinese), 11 (4): 371–380.

資助項(xiàng)目 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目91337215、91337107，公益性行業(yè)（氣象）科研專項(xiàng)GYHY201406001、GYHY201206041、GYHY201006053，四川省氣象局高原氣象觀測(cè)與應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

Funded by National Natural Science Foundation of China (Grants 91337215, 91337107), Special Scientific Research Foundation of Meteorological Public Welfare Profession of China (Grants GYHY201406001, GYHY201206041, GYHY201006053), the Plateau Meteorological Observation and Application Innovation Team of Sichuan Meteorological Bureau

文章編號(hào)1006-9895(2016)04-0777-15 中圖分類號(hào) P404

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

doi:10.3878/j.issn.1006-9895.1509.15197

收稿日期2015-05-14；網(wǎng)絡(luò)預(yù)出版日期 2015-09-14

作者簡(jiǎn)介李娟，女，1990年出生，碩士研究生，主要從事高原邊界層、陸面過程研究。E-mail: lijuan1990love@163.com

通訊作者李躍清，E-mail: yueqingli@163.com

Characteristics of Land–Atmosphere Energy Exchanges over Complex Terrain Area of Southeastern Tibetan Plateau under Different Synoptic Conditions

LI Juan1, 2, LI Yueqing2, JIANG Xingwen2, and GAO Duming2
1 College of Atmospheric Science, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225
2 Institute of Plateau Meteorology, China Meteorological Administration, Chengdu/Heavy Rain and Drought–Flood Disasters in Plateau and Basin Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu 6l0072

AbstractThe geographical environment of the Tibetan Plateau is complex. Previous studies of land surface–boundary layer processes mainly focused on different underlying surfaces without complex topography. The characteristics of land–atmosphere exchanges of energy on different underlying surfaces over complex terrain area of the Tibetan Plateau under different synoptic conditions are analyzed in the present study based on observations collected at four ground sitesduring May 20th to July 9th 2013 over Linzhi. Results indicate that in the case when the downward shortwave radiation is roughly the same at all the sites, sensible heat flux at the northern slope site, which is covered by broad-leaved forest and characterized by steep terrain, is greater than that at the other three sites; latent heat flux at the southern site, which is covered by wheat and thus with large vegetation fraction, is the largest among the four sites. Energy fluxes show obvious diurnal variation at each individual site. In sunny days, sensible heat flux and net radiation are significantly greater than that in rainy days. However, latent heat flux has little changes under different weather conditions. The influence of complex terrain of the Tibetan Plateau on sensible heat flux is more significant than that of different synoptic conditions. Different topographies have significant impacts on latent heat flux on rainy days. When the warm moist southwesterly flow in front of the South Asia monsoon trough affects Linzhi, the weather will be dominated by cloudy and rainy days. Otherwise sunny days are prevalent in this region. Apparently the variation of monthly land–atmosphere fluxes over Linzhi area is modulated by the South Asia monsoon activities.

KeywordsTibetan Plateau, Complex terrain area, Different synoptic conditions, Land–atmosphere energy exchanges, Underlying surface