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麻多高寒濕地凍結(jié)過(guò)程中土壤熱通量變化特征分析
關(guān)鍵詞：高寒濕地 凍融過(guò)程 土壤熱通量 凍結(jié)潛熱
摘要：準(zhǔn)確量化高寒濕地下墊面凍結(jié)過(guò)程中土壤熱通量的變化特征,對(duì)認(rèn)識(shí)高寒濕地-大氣間水熱交換過(guò)程有重要的科學(xué)意義。本文利用中國(guó)科學(xué)院麻多氣候與環(huán)境綜合觀測(cè)站2014年5月至2015年5月的觀測(cè)資料,分析了下墊面凍結(jié)過(guò)程中土壤熱通量變化特征,探討了凍結(jié)潛熱對(duì)土壤熱通量的貢獻(xiàn)。基于溫度積分計(jì)算土壤熱通量的算法,指出在計(jì)算凍結(jié)過(guò)程中的土壤熱通量時(shí),需要同時(shí)考慮土壤熱通量板以上的土壤熱貯存及熱通量板以上的凍結(jié)潛熱。研究表明:(1)凍結(jié)鋒面形成后,鋒面所在深度土壤體積含水量迅速降低,鋒面以下土壤熱通量接近于零,土壤液態(tài)水開(kāi)始凍結(jié),凍結(jié)潛熱向上穿過(guò)熱通量板所在土壤層;降水下滲土壤后凍結(jié)所釋放的潛熱能使次日凌晨5 cm深度土壤熱通量接近于零。(2)季節(jié)性?xún)鼋Y(jié)期,凌晨氣溫較高時(shí)穿過(guò)5 cm土壤層的向上土壤熱通量很小,可能是由表層土壤發(fā)生了日凍融循環(huán)所致。土壤水釋放的凍結(jié)潛熱使土壤溫度波動(dòng)減弱并維持在冰點(diǎn)附近。高寒濕地下墊面僅在很淺的表層發(fā)生日凍融循環(huán),無(wú)法通過(guò)5 cm土壤溫度資料判斷下墊面循環(huán)出現(xiàn)日期。(3)加入凍結(jié)潛熱項(xiàng),土壤熱通量的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之間的均方根誤差將會(huì)從11.5 W m^-2下降到6.2 W m^-2。以上研究結(jié)果對(duì)認(rèn)識(shí)寒區(qū)陸面過(guò)程有重要的貢獻(xiàn)。
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