青藏高原典型下垫面实际蒸散发量与蒸发皿蒸发量之间的关系研究

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青藏高原的蒸散发对大气环流和降水均有重要影响,并且青藏高原作为世界上受人类活动影响最小的区域之一,为蒸发问题的研究提供了理想的条件。目前青藏高原地区的气象站上均有蒸发皿蒸发量的常规观测,但缺乏实际蒸发量的观测资料,所以本论文希望得到青藏高原地区典型下垫面的实际蒸散发量与蒸发皿蒸发量之间的关系,为根据蒸发皿蒸发量计算实际蒸散发量提供一些参考。  本论文首先介绍了青藏高原地区中国科学院珠穆朗玛大气与环境综合观测研究站(珠峰站)、中国科学院纳木错多圈层相互作用综合观测研究站(纳木错站)和中国科学院阿里荒漠环境综合观测研究站(阿里站)的实际蒸散发量和蒸发皿蒸发量的变化趋势及其与气象因子间的关系,从而对三个观测站的蒸发量有了初步的认识:(1)青藏高原地区的实际蒸散发量和蒸发皿蒸发量的变化趋势因下垫面的不同而存在差异。纳木错站的实际蒸散发量和蒸发皿蒸发量的变化趋势具有较好的一致性,珠峰站和阿里站的实际蒸散发量的变化滞后于蒸发皿蒸发量。(2)珠峰站和纳木错站的实际蒸散发量的主要气象影响因子为降水,阿里站的实际蒸散发量的主要气象影响因子为相对湿度;珠峰站、纳木错站和阿里站的蒸发皿蒸发量的主要气象影响因子分别为风速、气温和相对湿度。  珠峰站、纳木错站和阿里站的下垫面类型分别为戈壁、高寒草原、山地荒漠。本论文应用互补理论得出了不同时间尺度、不同下垫面的实际蒸散发量和蒸发皿蒸发量间的关系,并对比了实际蒸散发量计算的准确性:(1)在相同的时间尺度下,应用互补理论对纳木错站实际蒸散发量计算的准确性最高,珠峰站次之,阿里站最差,这是由于互补理论模型对实际蒸散发量的估算能力受蒸散发供给水分的影响,所以在较湿润地区计算的准确性高于较干旱的地区。(2)对同一下垫面在不同时间尺度(日,旬,月)的分析发现,珠峰站在旬的时间尺度下对实际蒸散发量计算的准确性最高,纳木错站在日时间尺度下的准确性最高,阿里站在三种时间尺度下的准确性都比较差,月时间尺度下的准确性相对较高。总体而言,时间尺度的改变对实际蒸散发量的计算准确性并没有显著提高。  通过对三个观测站的蒸发能力的计算发现,珠峰站、纳木错站和阿里站的蒸发能力都存在明显的季节变化,并且阿里站的蒸发能力大于珠峰站和纳木错站。进一步分析实际蒸散发量和蒸发皿蒸发量关系中蒸发能力的影响发现,珠峰站、纳木错站和阿里站的ε(互补理论中潜在蒸发量增加时所需能量在感热中的比例)随蒸发能力的增加而减小,并且ε与蒸发能力之间存在幂函数关系。  最后,本论文对比了考虑蒸发能力的影响和不考虑蒸发能力的影响计算得到的实际蒸散发量的准确性,研究发现,根据ε和蒸发能力的函数关系计算的实际蒸散发量准确性较高,并且高于改变时间尺度后实际蒸散发量计算的准确性,所以仅对ε进行简单的算数平均会降低实际蒸散发量计算结果的准确性。为了研究ε与蒸发能力的函数关系的普遍适用性,本论文使用同一观测站、不同观测时间段的数据对ε与蒸发能力的函数关系进行了验证,研究发现,本论文所得出的ε与蒸发能力之间的函数关系可以用于珠峰站、纳木错站、阿里站的实际蒸散发量缺测值的计算,并且可以适用于青藏高原西部地区戈壁下垫面、高寒草原下垫面以及山地荒漠下垫面的实际蒸散发量的计算。
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