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湖气相互作用取得重要研究进展
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2018-11-01 | 【 【关闭】

  湖泊是气候变化的重要指示器,在全球物质和能量交换过程中起着重要作用。随着全球和区域气候模式中网格尺度的精细化,湖泊的重要性变得不可忽视。尽管湖泊的作用十分重要,但由于在水体开展持续观测的难度大、成本高,目前对于湖气相互作用的认识仍非常有限。

  洱海位于云贵高原与横断山脉南端交界区域,青藏高原东南缘的关键水汽输送通道上,受到南亚季风和东亚季风的共同影响。刘辉志团队于2011年6月在洱海建立了固定于湖面上的观测平台,利用涡动相关法开展了湖气通量的长期连续观测。

  基于2012-2015年四年连续的观测资料,杜群博士等分析了洱海能量通量和CO2通量不同时间尺度的变化特征及其控制因子,及季风对洱海湖气交换过程的影响等。结果表明在年际尺度上,洱海表现为弱的CO2,年总CO2通量在117.5到161.7 g C m-2a-1。在季风前期和季风期初期,热量从大气向湖面输送,感热通量为负值,湖泊开始储存热量;季风期中期开始,热量从湖泊向大气输送,感热通量变为正值,湖泊开始释放热量。湖气温差是感热通量的主要控制因子,且湖气温差与感热通量的相关系数从半小时到月尺度逐渐增加。风速对于感热通量的影响较小,但与潜热通量和CO2通量关系较密切。感热通量在季风期前和季风期后的控制因子比较相似,这一现象在CO2通量的控制因子上也得以发现,表明季风对于洱海的热量和碳交换过程的影响较为显著。

  许鲁君博士等利用改进了的WRFv3.7.1湖泊模式,研究了季风对洱海大气边界层特征和局地环流的影响等。结果表明:洱海的存在扩大了大理盆地谷底和山区的热力差异。由于有较低的粗糙度长度和较高的热容量,洱海的存在增加了湖陆间的温差和局地风速。湖泊在白天使气温下降,比湿增加,并降低了大气边界层高度,在夜间则相反。

  相关成果已在《Atmospheric Chemistry & Physics》、《Journal of Geophysical Research- Atmospheres》、《International Journal of Climatology》等期刊相继发表。

 

  图1 (a)洱海湖面水汽和CO2通量观测平台;(b)洱海不同季风期的通量印痕分布。

  论文信息:

  Du Q., H.Z. Liu, L.J. Xu, Y. Liu and L. Wang, 2018: The monsoon effect on energy and carbon exchange processes over a highland lake in southwest of China. Atmos. Chem. Phys., https://doi.org/10.5194/acp-18-15087-2018.

  Du Q., H.Z. Liu, Y. Liu, L. Wang, L.J. Xu, J.H. Sun and A.L. Xu, 2018: Factors controlling evaporation and the CO2 flux over an open water lake in southwest of China on multiple temporal scales. Int. J. Climatol., https://doi.org/10.1002/joc.5692.

  Xu L.J., H.Z. Liu, Q. Du, L. Wang, Y. Liu and J.H. Sun, 2018: Differences of atmospheric boundary layer characteristics between pre-monsoon and monsoon period over the Erhai Lake. Theor. Appl. Climatol., https://doi.org/10.1007/s00704-018-2386-8.

  Xu L.J., H.Z. Liu, Q. Du, and L. Wang, 2017: Evaluation of the WRF‐lake model over a highland freshwater lake in southwest China. J. Geophys. Res. Atmos., 121: 13898-14005, https://doi.org/10.1002/2016JD025396.

  Liu H.Z., J.W. Feng, J.H. Sun, L. Wang and A.L. Xu, 2015: Eddy covariance measurements of water vapor and CO2 fluxes above the Erhai Lake. Sci. China. Earth Sci., 58, 317-328, https://doi.org/10.1007/s11430-014-4828-1.

  Feng J.W., H.Z. Liu, J.H. Sun, and L.Wang, 2015: The surface energy budget and interannual variation of the annual total evaporation over a highland lake in Southwest China. Theor. Appl. Climatol., 126, 303-312, https://doi.org/10.1007/s00704-015-1585-9.

 
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