格桑央宗 央美* 拥珠卓嘎 边玛罗布
西藏那曲市气象局 西藏 那曲852100
摘要：众所周知，青藏高原陆-气相互作用变化和高原陆面过程通过影响地表能量、物质和动量交换对高原、亚洲乃-全球气候产生重要影响。本文基于1997年8月-1998年9月中日合作的“全球能量水循环之亚洲季风青藏高原试验研究”（GAME/Tibet）项目提供的数据资料，通过计算皮尔逊相关系数、matlab计算和数据处理等方法对西藏高原安多县陆面过程观测要素进行了分析。
关键字：青藏高原；陆面过程；安多；地表能量通量；土壤湿度；GAME/Tibet
引言
陆面过程是天气、气候或环境系统的重要组成-气候与陆地系统的反馈机制。它包括：陆面与近地表大气之间能量、动量、水分、CO2和其它微量气体；陆面状态（土壤温度、土壤含水量、冠层温度）；陆面特征（反照率、粗糙度、土质特征、植被覆盖等）天气、气候、水文等。陆面过程包含发生在陆面上所有的物理、化学、生物过程，以及这些与大气的关系。研究陆面过程可以探索气候与陆地系统的反馈机制，更好地认识气候对陆面状况变化的敏感性程度。本文利用1997年8月-1998年9月中日合作的“全球能量水循环之亚洲季风青藏高原试验研究”（GAME/Tibet）项目提供的数据资料及安多站的地面气象观测数据，对西藏那曲市安多县的各层土壤含水量、土壤温度、地表能量通量（包括感热通量、潜热通量、地表热通量、净辐射等）的日变化及季节演变；土壤含水量与降水量的相关性、土壤含水量与降水量滞后和超前相关性等变化规律和变化特征的进行了较为全面的分析。
1资料和方法
安多县（32°21′N,91°06′E）位于高原中部，平均海拔高度4700m，属于亚寒带气候，年平均降水量在430mm左右，年平均日照时数在2844h左右，年平均大风日数在100d左右，地面平坦开阔，植被稀疏，下垫面为高寒草甸，安多地表植被类型为草地，土壤类型为砂质土壤。
分析方法
1） 本文公式的计算、数据处理和画图均由matlab软件完成；
2）由于潜热观测数据存在较大误差，不能用来评估模拟结果，因此采用了波文比能量平衡的方法；
3）利用观测的两层土壤气温、含水量及地表净辐射和地表土壤热通量计算出感热和潜热通量，并把它们作为观测值与模式输出结果进行比较；
4） 使用皮尔逊相关系数计算公式：；
5）使用净辐射计算公式：SR=(LWD+SWD)-(LWU+SWU)，净辐射(SR)是通过向上的长波辐射(LWU)、向上的短波幅度(SWU)、向下的长波辐射(LWD)和向下的短波辐射(SWD)。
2结果与分析
2.1土壤温度和土壤含水量的季节演变
2.1.1 分析土壤温度的季节变化
不同层次土壤温度的季节变化有明显的不一致。浅层土壤温度季节变化非常明显，随着土壤深度的增加，温度季节变化逐渐减小。夏季0.04m层的土壤温度与2.58m层的土壤温度相差为20℃左右，冬季0.04m层和2.58m层的土壤温度相差为10℃左右；各层土壤温度季节变化趋势大概一致，各层土壤温度从12月份开始有明显减小趋势，从1月后开始回升，在6月底-7月中旬各层土壤温度达到最高，7月中旬后随着季风的增多太阳辐射减弱，土壤温度开始降低，到次年1月份达到最低值，然而浅层和深层土壤温度变化不同的是，浅层土壤温度的季节变化幅度较大，随着土壤深度的增加土壤温度的季节变化幅度有明显的减小，0.04m层的土壤温度季节变化最明显，冬夏季温差达35℃，随着土壤深度的增加土壤温度季节性温差也随之减小。
2.1.2 分析土壤含水量季节变化
各层土壤含水量的变化也与各层土壤温度变化较类似，不同层次土壤含水量的季节变化也有明显的不一致。浅层土壤含水量季节变化非常明显，随着土壤深度的增加，含水量季节变化逐渐减小。浅层（0.04m）土壤含水量与深层土壤含水量差值最大出现在夏季，最大差值达35%以上； 0.04m层的土壤含水量年内最大差值达31%，随着土壤深度的增加土壤含水量的季节变化幅度减小，深层（2.58m）年内最大变化幅度未超过5%；除深层（2.58m）土壤含水量外，其他层次的土壤含水量季节变化趋势大概一致，与大气温度变化和降水量的变化较一致，各层土壤含水量在12月-次年3月份最低，4月份开始逐渐增加，在7～9月份达到最高，而后又逐渐减小。
土壤含水量和土壤温度之间存在着明显的相互关系，土壤含水量状况能够影响土壤温度变化的幅度和趋势，计算得到同层土壤温度与土壤含水量存在一定正相关性（表1），随着土壤深度的增加相关系数增大，深层（2.58m）土壤温度与土壤含水量的相关性为0.9。
表1土壤含水量与温度的相关系数
Table1correlation coefficient between soil moisture and soil temperature
土壤深度 r(0.04m) r(0.2m) r(0.6m) r(1.0m) r(1.6m) r(2.58m)
相关系数 0.4693 0.7224 0.8646 0.8570 0.7690 0.9000
2.2分析降水量与土壤含水量的相关性
影响土壤含水量的变化除了受土壤温度影响外，降水量的多少也是一个关键的因素。由于GAME/Tibet项目的数据库只有98年5月到9月的降水数据，因此下面就分析这段时间的土壤含水量与降水量的变化关系。
分析得出浅层土壤含水量受降水影响最大，随着土壤深度的增加土壤含水量受降水影响也随之减弱，安多县98年雨季从6月中旬开始，8月中旬开始降水逐渐减弱，浅层（0.04m）土壤含水量从6月初随着降雨的开始迅速增加，并随着降水的增加和持续呈波动上升状态。从表2中可以明显的看出，随着土壤深度的增加，土壤含水量受降水的影响逐渐减弱，但到了1.6m后相关性又开始增大，而在2.58m深处达到了0.2665的相关性，这与土壤冻融过程的快慢和土壤温度的时空分布状况与土壤含水量的多少有关[19]。8月中旬以后降水强度明显减小，但土壤含水量却没有迅速降低，这可能与土壤的保存水分能力以及土壤含水量与降水有滞后关系有很大的关系。
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3分析地表能量通量的季节变化
3.1分析地土壤热通量的季节演变
土壤热通量是指土壤表层与土壤深层之间热交换状况的反应。高原地面热源强度的变化也会显著影响天气、气候变化。分析地面热源的季节内变化特征，对深入了解高原陆气相互作用具有重要意义。0.1m和0.2m层的土壤热通量在5-9月内季节变化幅度较小，7月中旬随着降水量的增加波动有减小表现；并且5-9月的变化有准两周振荡周期，刚好符合张鹏飞等指出的高原地面热量通量准两周振荡；0.1m层的土壤热通量受太阳辐射的影响程度始终比0.2m层的大。
3.2分析感热通量和潜热通量的季节变化
感热通量是指近地层中因湍流运动引起的地面和空气之间热量输送；本文中研究的潜热通量是指地面水分蒸发所带走的热量，是地面热量输送的一种形式。冬半年感热占地面热源的主要部分，在雨季潜热有一定贡献。感热通量的季节变化明显大于潜热通量的，感热通量最大值出现在地面温度迅速增高同时季风雨季未开始的5月底6月初，最大值达220W/m2以上；而潜热通量在季风雨季开始前非常小，月总潜热通量未达到50W/m2。随着雨量的增加潜热通量缓慢增大，而感热通量缓慢减小，7月初-中旬二者差异达到最小值，8月中旬后随着降水量的减弱潜热通量逐渐减小，感热通量逐渐增大，可知二者受季风雨季开始时间、雨量及地面温度的影响。
4结论
1）不同层的土壤温度和土壤含水量季节变化有明显的不一致，浅层土壤温度和浅层土壤含水量的季节变化非常明显，浅层（0.04m）土壤温度年内温差最大达35℃，含水量最大差值达31%，随着土壤深度的增加土壤温度和土壤含水量的季节变化逐渐变小；同一季节内土壤温度和土壤含水量在垂直方向上相差较大，夏季最大差值分别为20℃、35%以上，冬季最大差值为10℃、20%左右；各层土壤温度和土壤含水量季节变化趋势一致，在1月达到最低，3月开始逐渐增高或增加，6月中旬-7月中旬达到最高值，9月开始各值缓慢减小；此外计算得各层土壤温度与土壤含水量存在正相关性，随着土壤深度的增加相关系数增大。
2）安多县98年5-9月净辐射通量季节变化不明显，9月中旬出现的低值与地理纬度、云量、降水量、植被覆盖度、日照及湿度等多种因素有关。地表温度季节变化明显，季节性最大温差达18℃，地表温度从5月开始上升，在6月底地表温度达最高值，7月中旬随着雨季的开始地面蒸发加大，潜热通量加大而地表温度有小幅减小。
参考文献（References）:
[1]吴裴裴，周顺武，乔钰，等。青藏高原春夏季对流层温度异常特征.气象科技.2016.44（4）：612-621.
[2]张薇，宋燕，王式功，等。青藏高原冬春季积雪特征及其对我国夏季降水的影响。气象科技。2019,47（6）:941-951。
[3]石明远，赵平，刘舸，等。夏季青藏高原对流层温度与西北太平洋副热带地区降水的关系[J]. 气象科技,2020,(2).
[4] 沈丹，王磊.，青藏高原土壤湿度对中国夏季降水与气温影响的敏感试验[J]. 气象科技,2015,(6)..
作者简介：格桑央宗（1991-），女，1991年生，理学学士，助工，从事天气预报和气候变化研究等工作。
*通讯作者：央美（1978-），女，理学学士，正高，从事天气预报和青藏高原气候变化研究、气象服务等工作。