| 题名 | 青藏高原东部玛曲土壤冻融过程中地气间物质和能量交换研究 |
| 作者 | 尚伦宇 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-19 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 吕世华 |
| 关键词 | 青藏高原 土壤冻融 湍流输送特征 地表能量收支 CO2交换 |
| 其他题名 | Mass and Energy Exchanges between the Land Surface and the Atmosphere during Soil Freezing and Thawing over Maqu Area of the Eastern Tibetan Plateau |
| 学位专业 | 大气物理学与大气环境 |
| 中文摘要 | 在青藏高原上分布着大面积的积雪冻土层，其冬季陆面过程对整个高原地区的物质和能量交换有着重要的影响。本文利用玛曲气候与环境综合观测研究站实测资料对青藏高原东部玛曲土壤冻融过程中陆地与大气之间物质和能量交换特征做了分析研究，主要得到以下几个方面的结论： 1) 冻结状态下和非冻结状态下土壤水热性质有明显的不同。土壤冻融过程的特点表现为单向冻结和双向融化，上边界负温变化大而下边界正温变化小，冻结深度主要受上边界气象条件制约。冻融过程中土壤温度日较差表层大，深层小，未冻结状态下大，冻结状态下小。在冻结状态下，土壤温度由浅至深逐渐增大。土壤降温阶段，土壤热通量主要为负值，土壤升温阶段，土壤热通量主要为正值。土壤冻结后，各层土壤热通量均有所增大，土壤冻结使得土壤热通量增大。土壤冻结后，液态水含量快速下降，未冻水含量随温度的降低而减少。土壤冻结前的液态水含量略大于融化后的液态水含量，冻结阶段未冻水含量大于融冻阶段未冻水含量。冻结状态下的土壤导热率大于未冻结状态下的土壤导热率。 2) 土壤冻融过程中不同阶段近地层湍流输送特征表现出一定的差异性。冻融过程中不稳定层结下无量纲化的风速分量脉动方差与稳定度符合1/3次方律。中性层结下无量纲化的风速分量脉动方差近似为常数，水平方向上的风速分量方差随地表动力学粗糙度减小而呈现逐渐增大的趋势，垂直方向上的速度脉动方差变化不大，说明下垫面的物理特性对水平速度分量方差的影响比垂直方向明显。冻融过程中不稳定度层结下无量纲化的温度、湿度和二氧化碳脉动方差与稳定度符合-1/3次方律，温度和湿度的拟合系数表现为冻结状态下的值小，而冻结前和融解后的值大。计算得到玛曲地区土壤冻结前、冻结中和解冻后地表粗糙度分别为3.23×10-3m，2.27×10-3m和1.92×10-3m，呈逐渐减小的趋势。土壤冻融过程中地表粗糙度有明显区别，以前的研究都是将冬季作为一个整体进行研究，这样得出的粗糙度用于计算会导致一定的误差。 3) 土壤冻融过程中土壤水热状况的变化对地表能量收支产生重要影响。土壤冻融过程中，地表没有积雪的时段，冻结阶段和融冻阶段的地表反照率和近地层波文比分别大于冻结前的地表反照率和波文比，也大于土壤融解后的值，土壤冻结增大了地表反照率和近地层波文比。地表反照率的增大使地表反射辐射相对增大，波文比的增大使得地表有效辐射相对增大，从而使得地表净辐射相对减小，导致地表进入大气的热量通量相对减小。 4) 土壤冻融过程对陆地与大气CO2交换会产生影响。大气CO2浓度在土壤冻结阶段逐渐降低，融冻阶段缓慢的升高，融解之后相对稳定，进入植被返青期后，大气CO2浓度又开始逐渐降低。冻融过程中CO2通量很小，远小于草地生长季7月份CO2通量，并且出现了CO2的负通量。土壤冻结－融解过程陆地与大气CO2交换近于平衡，但在这个过程出现过一定时间CO2通量的负值，这段时间为植被的非生长季，碳的去向值得进一步的研究。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 103 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21841]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 尚伦宇. 青藏高原东部玛曲土壤冻融过程中地气间物质和能量交换研究[D]. 寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2009. |
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