ESR:系统阐述青藏高原地气之间水热通量交换的时空变化规律

发布日期:2023-01-13 来源: 字体:[ ]
  青藏高原巨大的抬升地形可接收大量太阳辐射,形成独特的热力干扰源,对区域大气循环和亚洲季风进程产生重要影响。青藏高原热力作用主要通过地表和大气之间能量和水分的交换过程实现。然而,青藏高原极端严酷的自然环境条件和复杂多样的下垫面状况,使得青藏高原地气之间水热通量交换的时空变化规律存在诸多不确定性。
  中国科学院青藏高原研究所地气作用与气候效应团队马耀明研究员等与合作者经过三十多年艰苦努力,建成了青藏高原多圈层地气相互作用过程观测网络平台(图1)。利用该平台,研究团队从地气之间水分和能量交换的观测研究入手,回顾了地表辐射和能量通量的时间和空间变化及其影响、地表标量粗糙度长度的量级及其日变化规律、大气边界层风、温、湿廓线的时空变化规律等方面的研究进展(图2);汇总了青藏高原地气之间水热通量交换的卫星遥感应用方面的发展脉络,包括青藏高原水分和能量通量及其影响因素的时空分布、不同时空分辨率的卫星遥感资料应用,以及青藏高原陆地和湖泊蒸发水资源总量的估算及变化趋势等;评述了青藏高原地气相互作用过程模型模拟的发展,特别强调了风吹雪过程、积雪过程、冻土过程的重要性以及区域气候模式与陆面模型耦合等。
  作者在文中呼吁加强青藏高原多圈层地气相互作用过程的综合观测研究,特别是青藏高原复杂地形条件下云降水过程的观测,以及机器学习与大涡模拟等方法在地气间水热交换过程方面的应用研究亟需引起重视。
  近期,上述研究成果以“Comprehensive study of energy and water exchange over the Tibetan Plateau: A review and perspective: From GAME/Tibet and CAMP/Tibet to TORP, TPEORP, and TPEITORP”为题,发表于国际顶级地学期刊《Earth-Science Reviews》。我所马耀明研究员为论文第一作者、通讯作者,我所王宾宾研究员和中国科学技术大学仲雷教授为论文通讯作者。该研究获第二次青藏高原综合科学考察研究专项(2019QZKK0103)和国家自然科学基金(41875031、42230610、41522501、41275028、42075085)共同资助。
  论文信息:
  Ma, Y., T. Yao, L. Zhong, B. Wang, X. Xu, Z. Hu, W. Ma, F. Sun, C. Han, M. Li, X. Chen, J. Wang, Y. Li, L. Gu, Z. Xie, L. Liu, G. Sun, S. Wang, D. Zhou, H. Zuo, C. Xu, X. Liu, Y. Wang & Z. Wang (2023) Comprehensive study of energy and water exchange over the Tibetan Plateau: A review and perspective: From GAME/Tibet and CAMP/Tibet to TORP, TPEORP, and TPEITORP. Earth-Science Reviews, 237, 104312. doi: https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2023.104312.
图1 青藏高原三维立体综合观测研究平台
(a)青藏高原地气相互作用过程和大气边界层过程监测仪器垂直分布概况;(b)青藏高原地气相互作用过程和大气边界层过程综合观测研究站点分布情况
  
图2 TPEITORP 15个综合观测研究站2021年9月份平均的感热和潜热变化特征
图3 青藏高原陆面蒸散发(ET)分布(a)、75个大湖年蒸发总量(b)以及2008年平均的潜热通量日变化特征(c)