青藏高原东坡高冠层植被大气间的储存项对地表能量闭合度的影响研究

来源：高原气象杂志2025年第2期北京时间：

作者：刘禹辰,李茂善,常娜,江永濠,王婷,胥佩

单位：1. 成都信息工程大学大气科学学院/高原大气与环境四川省重点实验室/ 成都平原城市气象与环境四川省观测研究站，四川 成都 610225;2. 甘肃省气象服务中心，甘肃 兰州 730020

摘要：近地层能量不闭合现象普遍存在， 尤其是山地湖泊等复杂下垫面， 由于地表的非均一性， 能量闭合情况较差， 其中山地高冠层植被大气间能量储存项对能量闭合度的影响往往被忽略。本文基于2022年6 -10月成都信息工程大学峨眉山大气与环境综合观测试验站（以下简称“峨眉山站”）梯度塔气象资料、 辐射观测资料和涡动协方差系统湍流观测资料。利用Ogive函数分析了适合于该森林站点湍流通量计算的平均时间， 计算了地表热通量土壤热通量、 各植被大气间的能量储存分项， 并分析了考虑植被大气间的储存项后近地面能量平衡的变化。结果表明： 延长计算湍流通量平均时间至60 min， 一定程度上能够捕捉到某些时刻更大的湍涡， 但和平均时间30 min相比， 能量平衡比率降低， 因此认为以30 min的平均时间计算湍流通量仍然适用于峨眉山站。植被大气间能量储存项对能量平衡比率的提升幅度约为3.65%， 考虑此项在绝大部分时间有提升能量闭合度的作用， 其中光合作用的能量储存项对提升能量闭合度的贡献最大， 植被冠层储热项次之， 然后是感热储存项， 潜热储存项的贡献最小。高冠层植被大气间的能量储存项各项均具有明显的单峰日变化特征， 植被冠层储热项峰值最高可达26 W·m-2， 考虑植被冠层储热项的情况下能够提升1.57%的能量平衡比率； 光合作用储存项峰值可达8 W·m-2左右， 日平均存储量约为141.6 W·m-2， 是主要的能量储存项， 考虑光合作用储存项后能够提升1.65%的能量平衡比率， 占总体影响效果的45%。感热储存项峰值5 W·m-2左右， 潜热储存项量级很小， 对能量闭合度的影响效果也很小。植被能量储存项除量级很小的潜热储存项外， 其余项也不可忽略。在考虑植被大气间能量储存的情况下， 能量闭合问题依旧存在， 因此除了能量储存项外， 山地下垫面诱发的大尺度涡旋的对近地面的能量收支等的影响也需要深入研究。

关键词：能量闭合度,能量储存项,涡动相关法,光合作用,森林下垫面

基金资助：青藏高原第二次科学考察与研究计划项目(2019QZKK0103),国家自然科学基金项目(42230610),四川省自然科学基金项目(2022NSFSC0217),成都信息工程大学科研项目(KYTZ201721)