【云顶集团网站】研究揭示湖泊水热通量变化规

来源:http://www.020tL.com 作者:云顶集团官方网站 人气:158 发布时间:2019-09-23
摘要:受水位变化的影响,大型季节性湖泊下垫面在湿地和水体之间转换,这一变化使得湖泊水热通量特征更加复杂,然而目前仍缺乏对复杂下垫面的湖泊水热通量特征及其调控机制的认识,

受水位变化的影响,大型季节性湖泊下垫面在湿地和水体之间转换,这一变化使得湖泊水热通量特征更加复杂,然而目前仍缺乏对复杂下垫面的湖泊水热通量特征及其调控机制的认识,以及大型湖泊水体能量收支变化对区域气候影响的研究。

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受水位变化的影响,大型季节性湖泊下垫面在湿地和水体之间转换,这一变化使得湖泊水热通量特征更加复杂,然而目前仍缺乏对复杂下垫面的湖泊水热通量特征及其调控机制的认识,以及大型湖泊水体能量收支变化对区域气候影响的研究。

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刘元波团队研究发现,鄱阳湖水面面积随水位降低而减小,下垫面的变化使得湖泊水热通量的相位发生突变。当湿地地表覆被时,潜热和感热通量变化趋势与净辐射一致,具有明显的昼夜变化,而当水体覆被时,水热通量无明显的变化规律且日变化波动剧烈。水体覆被时的波文比明显低于湿地覆被,说明水体覆被时,更多的能量分配给潜热通量即水面蒸发过程。

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刘元波团队研究发现,鄱阳湖水面面积随水位降低而减小,下垫面的变化使得湖泊水热通量的相位发生突变。当湿地地表覆被时,潜热和感热通量变化趋势与净辐射一致,具有明显的昼夜变化,而当水体覆被时,水热通量无明显的变化规律且日变化波动剧烈。水体覆被时的波文比明显低于湿地覆被,说明水体覆被时,更多的能量分配给潜热通量即水面蒸发过程。

这一研究得到了中国科学院战略性先导专项B和国家自然科学基金等的支持,研究结果分别发表在Atmospheric Research、Theoretical and Applied ClimatologyJournal of Geophysical Research: Atmospheres 等杂志上。

云顶集团网站,日前,中国科学院南京地理与湖泊研究所研究员刘元波团队,基于鄱阳湖高塔通量观测数据,深入揭示了大型季节性湖泊水热通量受水位波动影响的变化规律及其调控机制。相关研究成果发表在《农业和林业气象学》和《地球物理研究—大气》上。

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科研人员通过分析不同时间尺度的影响机制发现,在日尺度上,水体水热通量主要受风速和温差及水汽压差的影响,而湿地水热通量则主要受净辐射影响;在月尺度上,水体和湿地水热通量均受净辐射影响最大;而在年际尺度上,季节性湖泊水热通量则主要受水位和水面积比例的影响,即低水位使得湖泊潜热通量降低,水面蒸发减少。“因此,鄱阳湖的水位降低的趋势将可能减少湖泊蒸发,进而影响区域降水而加剧湖泊流域的水文干旱。”赵晓松说。

图3:2003-2013年净辐通量Rn、土壤热通量G、感热通量H、潜热通量LE的线性变化趋势及显著性检验的空间分布图。

科研人员通过分析不同时间尺度的影响机制发现,在日尺度上,水体水热通量主要受风速和温差及水汽压差的影响,而湿地水热通量则主要受净辐射影响;在月尺度上,水体和湿地水热通量均受净辐射影响最大;而在年际尺度上,季节性湖泊水热通量则主要受水位和水面积比例的影响,即低水位使得湖泊潜热通量降低,水面蒸发减少。“因此,鄱阳湖的水位降低的趋势将可能减少湖泊蒸发,进而影响区域降水而加剧湖泊流域的水文干旱。”赵晓松说。

图2. 鄱阳湖水体净辐射、潜热和显热通量的日变化及季节的相位突变过程

本报讯 日前,中国科学院南京地理与湖泊研究所研究员刘元波团队,基于鄱阳湖高塔通量观测数据,深入揭示了大型季节性湖泊水热通量受水位波动影响的变化规律及其调控机制。相关研究成果发表在《农业和林业气象学》和《地球物理研究—大气》上。

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内陆水体约占全球陆地总面积的4%,尽管面积比例不大,其能量收支过程却对区域及全球气候产生重要的影响。湖泊水体不同于陆地下垫面,其具有反照率低、热容量大和粗糙度小的特征,使得潜热通量增大而感热通量减小,因此改变局地的能量收支和水量循环过程,进而影响区域气候变化。

在国家自然科学基金重点基金和面上基金等的联合支持下,中国科学院南京地理与湖泊研究所研究员刘元波团队赵晓松等,基于鄱阳湖高塔通量观测数据,深入揭示了大型季节性湖泊水热通量受水位波动影响的变化规律及其调控机制。相关研究成果发表在Agricultural and Forest MeteorologyJournal of Geophysical Research–Atmospheres上。

长期以来,青藏高原的热力加热在南亚夏季风系统中的重要作用普遍被学者们接受。近来,有学者认为喜马拉雅山对高纬度冷空气的阻挡使得印度大陆上空的对流得以发展,这对南亚夏季风的形成有着至关重要的作用。也就是说,学者们关于青藏高原在季风系统中所扮演的角色还存在一定的分歧,因此有必要对青藏高原及周边地区的热力作用进行更深入的研究。

(原载于《中国科学报》 2018-11-19 第5版 创新周刊)

研究发现,鄱阳湖水面面积随水位降低而减小,下垫面的变化使得湖泊水热通量的相位发生突变。当湿地地表覆被时,潜热和感热通量变化趋势与净辐射一致,具有明显的昼夜变化,而当水体覆被时,水热通量无明显的变化规律且日变化波动剧烈。水体覆被时的波文比明显低于湿地覆被,说明水体覆被时,更多的能量分配给潜热通量即水面蒸发过程。通过分析不同时间尺度的影响机制发现,在日尺度上,水体水热通量主要受风速和温差及水汽压差的影响,而湿地水热通量则主要受净辐射影响;在月尺度上,水体和湿地水热通量均受净辐射影响最大;而在年际尺度上,季节性湖泊水热通量则主要受水位和水面积比例的影响,即低水位使得湖泊潜热通量降低,水面蒸发减少。因此,鄱阳湖的水位降低的趋势将可能减少湖泊蒸发,进而影响区域降水而加剧湖泊流域的水文干旱。

相关论文信息:

近期,中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心、青藏高原研究所研究员马耀明课题组(尼泊尔籍博士生Pukar Man Amatya为第一作者)利用改进的地表能量平衡方程与MODIS卫星资料和相关的地面观测资料,首次计算得到了喜马拉雅南坡尼泊尔地区的地表能量通量分布、季节变化及2003至2013年的变化规律,并利用2012年8月起在Tarahara地区架设的整个尼泊尔第一套大气湍流观测系统的观测资料对计算结果做了验证。研究结果显示:尼泊尔地区能量通量分布与其地面的结构特征一致,且计算值与观测值的误差在10%以内;尼泊尔地区不同季节的地表热通量分布特征有很大差别。在海拔较高的高喜马拉雅地区,感热通量占可利用能量的主要部分,而低海拔的其它地区,潜热通量占可利用能量的主要部分;从2003到2013年的11年期间,喜马拉雅山南坡尼泊尔地区地表净辐射有增大趋势、感热通量总体有减小趋势、潜热通量总体有增加的趋势。

内陆水体约占全球陆地总面积的4%,尽管面积比例不大,其能量收支过程却对区域及全球气候产生重要的影响。湖泊水体不同于陆地下垫面,其具有反照率低、热容量大和粗糙度小的特征,使得潜热通量增大而感热通量减小,因此改变局地的能量收支和水量循环过程,进而影响区域气候变化。受水位变化的影响,大型季节性湖泊下垫面在湿地和水体之间转换,这一变化使得湖泊水热通量特征更加复杂,然而目前仍缺乏对复杂下垫面的湖泊水热通量特征及其调控机制的认识,以及大型湖泊水体能量收支变化对区域气候影响的研究。

《中国科学报》 (2018-11-19 第5版 创新周刊)

图2:净辐通量Rn、土壤热通量G、感热通量H、潜热通量LE的空间分布图。

图1. 陆地和水体下垫面的热量交换过程示意图

中科院南京地湖所揭示湖泊水热通量变化规律及调控机制

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内陆水体约占全球陆地总面积的4%,尽管面积比例不大,其能量收支过程却对区域及全球气候产生重要的影响。湖泊水体不同于陆地下垫面,其具有反照率低、热容量大和粗糙度小的特征,使得潜热通量增大而感热通量减小,因此改变局地的能量收支和水量循环过程,进而影响区域气候变化。

图1:研究区及观测站点

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