麻多高寒濕地凍結(jié)過程中土壤熱通量變化特征分析
關(guān)鍵詞：高寒濕地 凍融過程 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)過程中土壤熱通量的變化特征,對認(rèn)識高寒濕地-大氣間水熱交換過程有重要的科學(xué)意義。本文利用中國科學(xué)院麻多氣候與環(huán)境綜合觀測站2014年5月至2015年5月的觀測資料,分析了下墊面凍結(jié)過程中土壤熱通量變化特征,探討了凍結(jié)潛熱對土壤熱通量的貢獻。基于溫度積分計算土壤熱通量的算法,指出在計算凍結(jié)過程中的土壤熱通量時,需要同時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)水開始凍結(jié),凍結(jié)潛熱向上穿過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)性凍結(jié)期,凌晨氣溫較高時穿過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減弱并維持在冰點附近。高寒濕地下墊面僅在很淺的表層發(fā)生日凍融循環(huán),無法通過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,土壤熱通量的計算值與實測值之間的均方根誤差將會從11.5 W m^-2下降到6.2 W m^-2。以上研究結(jié)果對認(rèn)識寒區(qū)陸面過程有重要的貢獻。
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