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地表能量平衡是地气交换模式的理论基础,是支撑各陆面模式的基石。但是现有的针对地表能量平衡进行的研究表明,地表能量闭合存在残差。国内外研究学者对地表能量不闭合的原因进行了大量研究分析,但是关于地表植被大气间能量储存分项影响的研究却相对少见。开展针对地表植被大气间能量储存分项对地表能量平衡的影响分析研究,对于进一步深入认识地表大气间能量物质交换过程,解释地表能量平衡有着深刻的意义。 本论文以“黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验”(HiWATER)试验数据为基础,选择甘肃省张掖市盈科灌区玉米农田为研究区,开展了针对地表植被大气间能量储存分项对地表能量平衡的影响分析研究,旨在探讨估算地表能量储存各分项的方法,量化地表能量各储存分项的量级大小,分析比较各能量储存分项对能量闭合的影响,并为相关能量闭合研究提供参考。 本论文主要研究内容包括:以自动气象站数据为基础,依据热量储存物理原理,计算植被冠层、空气以及水分相态变化等导致的热量储存情况变化;以自动气象站数据结合土壤呼吸速率实测数据,对土壤呼吸速率进行拟合,并配合涡动相关系统观测数据估算植被光合作用;对各能量储存分项的量级和变化规律及其对地表能量闭合率的影响进行分析等。 得出主要结论如下: (1)植被大气间能量储存分项对地表能量闭合率确实具有提升作用。综合考虑各能量储存分项,其平均可提升最终能量闭合率达5.18%,最大可提升7.96%。因此在相关地表能量平衡研究中不能忽略该能量储存分项的影响。 (2)各能量储存分项对能量闭合的影响力大小各不相同。量级从大到小依次为:光合作用>植被冠层热储存>空气热储存>空气湿度变化≈露水焓变;植被大气能量储存对地表能量闭合率的影响主要依赖于光合作用项、植被冠层热储存项和空气热储存项,其日变化规律明显,其中光合作用项的影响程度可解释总体效果的一半,而空气湿度变化和露水焓变对地表能量闭合率的影响过小,可以忽略; (3)由涡动相关系统观测数据配合土壤呼吸速率拟合来估算光合作用量级的思路是可行的,但是在植被自身呼吸速率设为定值的情况下,该值考虑与否仅对光合作用自身量级有影响,而不会改变光合作用对地表能量闭合率的影响幅度; (4)天气无云时,各站点的能量闭合率明显高于有云情况,平均可差7.52%。不同天气状况对于植被大气能量储存分项有一定影响。有云天气下能量储存分项对于能量闭合率的影响较大,但是其变化幅度相对较小。 (5)土壤热通量量级较大是造成研究区地表能量过闭合的主要原因。