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麻多高寒濕地凍結過程中土壤熱通量變化特征分析
關鍵詞：高寒濕地 凍融過程 土壤熱通量 凍結潛熱
摘要：準確量化高寒濕地下墊面凍結過程中土壤熱通量的變化特征,對認識高寒濕地-大氣間水熱交換過程有重要的科學意義。本文利用中國科學院麻多氣候與環境綜合觀測站2014年5月至2015年5月的觀測資料,分析了下墊面凍結過程中土壤熱通量變化特征,探討了凍結潛熱對土壤熱通量的貢獻。基于溫度積分計算土壤熱通量的算法,指出在計算凍結過程中的土壤熱通量時,需要同時考慮土壤熱通量板以上的土壤熱貯存及熱通量板以上的凍結潛熱。研究表明:(1)凍結鋒面形成后,鋒面所在深度土壤體積含水量迅速降低,鋒面以下土壤熱通量接近于零,土壤液態水開始凍結,凍結潛熱向上穿過熱通量板所在土壤層;降水下滲土壤后凍結所釋放的潛熱能使次日凌晨5 cm深度土壤熱通量接近于零。(2)季節性凍結期,凌晨氣溫較高時穿過5 cm土壤層的向上土壤熱通量很小,可能是由表層土壤發生了日凍融循環所致。土壤水釋放的凍結潛熱使土壤溫度波動減弱并維持在冰點附近。高寒濕地下墊面僅在很淺的表層發生日凍融循環,無法通過5 cm土壤溫度資料判斷下墊面循環出現日期。(3)加入凍結潛熱項,土壤熱通量的計算值與實測值之間的均方根誤差將會從11.5 W m^-2下降到6.2 W m^-2。以上研究結果對認識寒區陸面過程有重要的貢獻。
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