青藏高原地氣之間水熱通量交換的時空變化規律

青藏高原巨大的抬升地形可接收大量太陽輻射，形成獨特的熱力干擾源，對區域大氣循環和亞洲季風進程產生重要影響。青藏高原熱力作用主要通過地表和大氣之間能量和水分的交換過程實現。然而，青藏高原極端嚴酷的自然環境條件和復雜多樣的下墊面狀況，使得青藏高原地氣之間水熱通量交換的時空變化規律存在諸多不確定性。

中國科學院青藏高原研究所地氣作用與氣候效應團隊馬耀明研究員等與合作者經過三十多年艱苦努力，建成了青藏高原多圈層地氣相互作用過程觀測網絡平臺（圖1）。利用該平臺，研究團隊從地氣之間水分和能量交換的觀測研究入手，回顧了地表輻射和能量通量的時間和空間變化及其影響、地表標量粗糙度長度的量級及其日變化規律、大氣邊界層風、溫、濕廓線的時空變化規律等方面的研究進展（圖2）；匯總了青藏高原地氣之間水熱通量交換的衛星遙感應用方面的發展脈絡，包括青藏高原水分和能量通量及其影響因素的時空分布、不同時空分辨率的衛星遙感資料應用，以及青藏高原陸地和湖泊蒸發水資源總量的估算及變化趨勢等；評述了青藏高原地氣相互作用過程模型模擬的發展，特別強調了風吹雪過程、積雪過程、凍土過程的重要性以及區域氣候模式與陸面模型耦合等。

作者在文中呼吁加強青藏高原多圈層地氣相互作用過程的綜合觀測研究，特別是青藏高原復雜地形條件下云降水過程的觀測，以及機器學習與大渦模擬等方法在地氣間水熱交換過程方面的應用研究亟需引起重視。

近期，上述研究成果以“Comprehensive study of energy and water exchange over the Tibetan Plateau: A review and perspective: From GAME/Tibet and CAMP/Tibet to TORP, TPEORP, and TPEITORP”為題，發表于國際頂級地學期刊《Earth-Science Reviews》。我所馬耀明研究員為論文第一作者、通訊作者，我所王賓賓研究員和中國科學技術大學仲雷教授為論文通訊作者。該研究獲第二次青藏高原綜合科學考察研究專項（2019QZKK0103）和國家自然科學基金（41875031、42230610、41522501、41275028、42075085）共同資助。

論文信息：

Ma, Y., T. Yao, L. Zhong, B. Wang, X. Xu, Z. Hu, W. Ma, F. Sun, C. Han, M. Li, X. Chen, J. Wang, Y. Li, L. Gu, Z. Xie, L. Liu, G. Sun, S. Wang, D. Zhou, H. Zuo, C. Xu, X. Liu, Y. Wang & Z. Wang (2023) Comprehensive study of energy and water exchange over the Tibetan Plateau: A review and perspective: From GAME/Tibet and CAMP/Tibet to TORP, TPEORP, and TPEITORP. Earth-Science Reviews, 237, 104312. doi: https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2023.104312.

圖1 青藏高原三維立體綜合觀測研究平臺

（a）青藏高原地氣相互作用過程和大氣邊界層過程監測儀器垂直分布概況；（b）青藏高原地氣相互作用過程和大氣邊界層過程綜合觀測研究站點分布情況

圖2 TPEITORP 15個綜合觀測研究站2021年9月份平均的感熱和潛熱變化特征