唐古拉地区活动层水热状况及地气系统能水平衡分析

发布时间：2024-02-26 19:14

　　活动层水热状况与地-气系统间能水交换直接影响着寒区生态环境、水文过程以及多年冻土的稳定性。利用唐古拉站2007年实测资料和SHAW模型,对研究点活动层土壤剖面温湿度进行了模拟。土壤温度方面,模型的纳什效率系数NSE≥0. 93;水分方面,纳什效率系数的平均值为0. 69,说明SHAW模型可用于多年冻土区活动层内水热动态变化的模拟研究。基于模型的输出结果,对唐古拉站活动层土壤冻融过程中的水分动态、地表能量收支的变化特征进行了分析讨论。结果表明:(1)活动层冻融过程中,土壤水分的冻结和融化响应时间随土壤深度的增加而逐渐滞后,水分迁移通量随土壤深度的增加逐渐减小;(2)地表能量平衡收支在季风活动引起的降水与活动层的冻融循环共同影响下,表现出明显的季节性变化特征。同时,通过改变SHAW模型植被输入参数中的叶面积指数,分析了植被覆盖变化对多年冻土区土壤蒸散发的影响。结果表明:植被蒸腾量、土壤蒸发量与总的蒸散发量与植被的叶面积指数呈正相关关系,而浅层土壤含水率(20 cm)则表现为负相关,当叶面积指数在-100%(裸土)～100%变化时,总蒸散发量的变化幅度为-5%～13%。

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【部分图文】：

图1唐古拉站气温（a）、风速（b）、相对湿度（c）、降水量（d）和总辐射（e）的日平均值的年内变化

式中：n表示观测样本数；Mi、分别表示模拟值与模拟值的平均值；Oi、分别表示实测值与实测值的平均值。当R=1,RMSE=0,ME=0,NSE=1时，认为模型的模拟性能达到最佳。4模拟结果

图22007年各层土壤温度模拟值与实测值对比

土壤温度计算的准确性关系到陆面与大气之间能量和物质交换模拟的准确性，合理地描述土壤的热传输是准确模拟地表能量平衡的必要条件（郭东林等，2010）。图2给出了唐古拉站不同深度土壤温度模拟值与实测值年内的动态变化过程曲线图。由图2可知，不同深度土壤温度的模拟值与实测值动态变化趋势一致....

图32007年各层土壤含水率模拟值与实测值对比

式中：θw表示体积未冻水量；θ表示总的含水率；θi表示土壤的体积含冰率。由土壤含水率模拟值与实测值的年内动态变化过程（图3）可知，不同深度土壤含水率的模拟值与实测值动态变化趋势一致，二者拟合的很好，模拟值能很好地反映活动层土壤剖面含水率的动态变化过程。由不同深度土壤含水率模拟的效....

图4融化过程（a）和冻结过程（b）中水分迁移通量的变化过程

完全融化阶段，整个土壤剖面内，模型在不同程度高估或低估了土壤含水率。在10～70cm深度范围内，土壤含水率的模拟值普遍小于实测值。本研究区与风火山地区的植被群落类型（高寒嵩草草甸）及优势建群种（高山嵩草、矮嵩草等）基本一致，因此在模拟设计中，植被参数参考周剑等（2008）在风火....

本文编号：3911728