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近地面能量通量尤其是潜热通量可影响局地及全球气候，同时气候变化也影响着潜热通量的改变。潜热通量主要受到环境和地表因子的影响，其中的热量因子(辐射与温度)与水分因子(土壤含水量与大气饱和水汽压差，大气饱和水汽压差即在一定温度下大气饱和水汽压与实际水汽压之间的差值，以下简称水汽压差)是控制地-气间水热交换的关键。由于湿地下垫面水分供给充足且对气候变化响应较为敏感，因此，对湿地-大气间耦合程度进行分析，进一步定量化评估环境因子对高寒湿地下垫面潜热通量的影响具有重要的科学意义。以往对环境因子影响潜热通量的研究主要关注森林、草原和农田等下垫面，且多停留在定性分析。考虑到环境因子对湿地潜热通量影响的重要性和目前研究存在的不足，本研究以青藏高原东北部黄河源区高寒湿地为研究对象，利用涡动相关湍流通量系统野外观测数据，研究了青藏高原高寒湿地下垫面水热交换和辐射收支特征，分析了湿地-大气间的耦合程度，定量化计算了环境因子(太阳辐射和水汽压差)对潜热通量的影响程度，通过天气研究和预报模式(The Weather Research and Forecasting Model，WRF)对高寒湿地陆-气间水热交换过程进行模拟，将前人针对高寒湿地下垫面陆面过程参数化方案的修改移植到WRF模式中，并对影响潜热通量的环境因子进行敏感性试验，探讨环境因子对潜热通量影响的物理机制，主要结论如下:
(1)黄河源区高寒湿地下垫面植被生长季湍流通量日变化为中午大，早晚小。植被生长季高寒湿地更多太阳辐射能消耗于陆面蒸散发，潜热通量是净辐射的主要消耗项。除了大气向下长波辐射，其余四分量有明显的日变化特征，均在午后达到最大值。由于地面向上长波辐射加热大气具有滞后性，大气向下长波辐射日变化不明显。长波有效辐射日变化趋势明显，日间大、夜间小。从日出-13:00(BJT，即北京时)，湿地地面增温快于大气;13:00(BJT)-日落前，大气降温慢于湿地。地面净辐射全年平均日变化分别在09:00(BJT)和19:00(BJT)之后两次通过零点。高寒湿地下垫面日间为强热源，夜间为弱冷源，总的来说为强热源。
(2)黄河源区高寒湿地典型晴天地表反照率日变化呈现出早晚高、正午低的明显“U”型，这是由于太阳高度角日变化造成的。除此之外，日出前后高寒湿地植被表面结露也对增大地表反照率有贡献。典型晴天地表反照率季节变化为斜“V”型，植被生长季较小，地表雪盖期较大。全年平均典型晴天地表反照率为0.18，远小于中国西部沙漠和戈壁地区，略小于青藏高原的高寒草甸地区，略大于中国西部干旱区的绿州下垫面。该结果能较好地体现高寒湿地下垫面的反照率特性。
(3)环境因子对潜热通量影响的量化即为控制，可分为环境因子对潜热通量的相对总控制和绝对总控制。且环境因子对潜热通量的(相对或绝对)总控制为大气因素控制和地表因素控制之和，两者相对独立却同时作用于潜热通量。利用Penman-Monteith公式，定量计算了环境因子对潜热通量的影响。在植被生长季高寒湿地下垫面，太阳辐射主要是通过直接作用(大气因素)影响潜热通量;而水汽压差则主要通过改变湿地地表阻抗的间接作用(地表因素)影响潜热通量。随着太阳辐射的增加，其对潜热通量的影响逐渐减小，随着水汽压差的增大，其对潜热通量的影响逐渐增大。太阳辐射总是增大潜热通量，水汽压差总是减小地表潜热通量，这两种使潜热通量增大或减小的作用并不是一一对应的。通过计算得到太阳辐射和水汽压差对潜热通量的相对总控制分别为1.10和-0.29，太阳辐射是影响高寒湿地潜热通量的主要因子。
(4)陆-气间物质和能量的交换能力即为陆-气间的耦合程度，引入退耦因子(Ω)作为水汽通量耦合评价指标，衡量太阳辐射和水汽压差对于潜热通量的相对重要性，即Ω理论(当Ω因子较小时，湿地和大气之间的耦合程度较高，潜热通量受太阳辐射影响较小，反之亦然)。高寒湿地-大气耦合程度分析显示植被生长季高寒湿地退耦因子呈早低晚高的日变化趋势，是太阳辐射和风速日变化共同影响的结果。此外，退耦因子季节变化呈现出倒“U”型，主要是植被覆盖季节变化的结果，7月中下旬达到最大值，6月初达到最小值。实际的高寒湿地太阳辐射对潜热通量绝对总控制的日变化和季节变趋势均与Ω因子的日变化和季节变趋势一致，这与Ω理论相符。总的来说，植被生长季的高寒湿地下垫面地-气退耦因子平均值为0.38，高寒湿地与大气间的耦合程度较差，太阳辐射是影响高寒湿地下垫面潜热通量的主要因子。
(5)修改前(WRF)和修改后(WRF+，对Noah陆面参数化方案进行修改)的模式均能模拟出湍流通量和净辐射的日变化过程，与观测资料的差异主要表现在日间通量的变化。WRF+有效地改进了白天的潜热通量和感热通量，模式对净辐射模拟较好，WRF+对净辐射的模拟影响不大。总体而言，WRF+有效地增大了潜热通量的振荡幅度，缩小了感热通量的振荡幅度，并有效缩小通量的均方根偏差。与WRF模拟的通量变化趋势相比，WRF+模拟的通量变化趋势与观测值更加接近。为了消除仪器误差，进行日平均处理，发现WRF+主要提高了白天的模拟效果，模拟的潜热通量有明显的增加，与观测值相近。总的来说，WRF+能更好的模拟湍流通量时空变化趋势，利用其模拟黄河源区高寒湿地环境因子对潜热通量的影响是可行的。
(6)用WRF+对环境因子变化情况下植被生长季的潜热通量进行模拟，当太阳辐射(水汽压差)增加30.0％，潜热通量平均日变化峰值由189.64W/m2增(减)至247.60W/m2(169.19 W/m2)，太阳辐射对潜热通量平均日总量的改变量约为水汽压差的5倍。太阳辐射和水汽压差对潜热通量的影响均为中午大，早晚小。并且WRF+模拟的太阳辐射和水汽压差对潜热通量的相对总控制分别为1.23和-0.28，与之前计算结果很接近，则太阳辐射仍是影响潜热通量的主要因子，与计算结果和Ω理论相符。并且分析了环境因子对潜热通量的影响在黄河源区高寒湿地下垫面区域面上的分布，在高寒湿地下垫面太阳辐射普遍起着增大潜热通量的作用，水汽压差普遍起着减小潜热通量的作用，而太阳辐射和水汽压差对有潜热通量的影响并不是一一对应的。这些结论均与之前的计算结果相符。
本研究量化了环境因子对黄河源区高寒湿地下垫面潜热通量的影响程度，为探讨影响黄河源区高寒湿地潜热通量的环境因子和未来黄河源区乃至全球气候变化研究提供参考，并为理解气候变化背景下的潜热通量参数化及其蒸散发开辟了一条新的研究思路。
(1)黄河源区高寒湿地下垫面植被生长季湍流通量日变化为中午大，早晚小。植被生长季高寒湿地更多太阳辐射能消耗于陆面蒸散发，潜热通量是净辐射的主要消耗项。除了大气向下长波辐射，其余四分量有明显的日变化特征，均在午后达到最大值。由于地面向上长波辐射加热大气具有滞后性，大气向下长波辐射日变化不明显。长波有效辐射日变化趋势明显，日间大、夜间小。从日出-13:00(BJT，即北京时)，湿地地面增温快于大气;13:00(BJT)-日落前，大气降温慢于湿地。地面净辐射全年平均日变化分别在09:00(BJT)和19:00(BJT)之后两次通过零点。高寒湿地下垫面日间为强热源，夜间为弱冷源，总的来说为强热源。
(2)黄河源区高寒湿地典型晴天地表反照率日变化呈现出早晚高、正午低的明显“U”型，这是由于太阳高度角日变化造成的。除此之外，日出前后高寒湿地植被表面结露也对增大地表反照率有贡献。典型晴天地表反照率季节变化为斜“V”型，植被生长季较小，地表雪盖期较大。全年平均典型晴天地表反照率为0.18，远小于中国西部沙漠和戈壁地区，略小于青藏高原的高寒草甸地区，略大于中国西部干旱区的绿州下垫面。该结果能较好地体现高寒湿地下垫面的反照率特性。
(3)环境因子对潜热通量影响的量化即为控制，可分为环境因子对潜热通量的相对总控制和绝对总控制。且环境因子对潜热通量的(相对或绝对)总控制为大气因素控制和地表因素控制之和，两者相对独立却同时作用于潜热通量。利用Penman-Monteith公式，定量计算了环境因子对潜热通量的影响。在植被生长季高寒湿地下垫面，太阳辐射主要是通过直接作用(大气因素)影响潜热通量;而水汽压差则主要通过改变湿地地表阻抗的间接作用(地表因素)影响潜热通量。随着太阳辐射的增加，其对潜热通量的影响逐渐减小，随着水汽压差的增大，其对潜热通量的影响逐渐增大。太阳辐射总是增大潜热通量，水汽压差总是减小地表潜热通量，这两种使潜热通量增大或减小的作用并不是一一对应的。通过计算得到太阳辐射和水汽压差对潜热通量的相对总控制分别为1.10和-0.29，太阳辐射是影响高寒湿地潜热通量的主要因子。
(4)陆-气间物质和能量的交换能力即为陆-气间的耦合程度，引入退耦因子(Ω)作为水汽通量耦合评价指标，衡量太阳辐射和水汽压差对于潜热通量的相对重要性，即Ω理论(当Ω因子较小时，湿地和大气之间的耦合程度较高，潜热通量受太阳辐射影响较小，反之亦然)。高寒湿地-大气耦合程度分析显示植被生长季高寒湿地退耦因子呈早低晚高的日变化趋势，是太阳辐射和风速日变化共同影响的结果。此外，退耦因子季节变化呈现出倒“U”型，主要是植被覆盖季节变化的结果，7月中下旬达到最大值，6月初达到最小值。实际的高寒湿地太阳辐射对潜热通量绝对总控制的日变化和季节变趋势均与Ω因子的日变化和季节变趋势一致，这与Ω理论相符。总的来说，植被生长季的高寒湿地下垫面地-气退耦因子平均值为0.38，高寒湿地与大气间的耦合程度较差，太阳辐射是影响高寒湿地下垫面潜热通量的主要因子。
(5)修改前(WRF)和修改后(WRF+，对Noah陆面参数化方案进行修改)的模式均能模拟出湍流通量和净辐射的日变化过程，与观测资料的差异主要表现在日间通量的变化。WRF+有效地改进了白天的潜热通量和感热通量，模式对净辐射模拟较好，WRF+对净辐射的模拟影响不大。总体而言，WRF+有效地增大了潜热通量的振荡幅度，缩小了感热通量的振荡幅度，并有效缩小通量的均方根偏差。与WRF模拟的通量变化趋势相比，WRF+模拟的通量变化趋势与观测值更加接近。为了消除仪器误差，进行日平均处理，发现WRF+主要提高了白天的模拟效果，模拟的潜热通量有明显的增加，与观测值相近。总的来说，WRF+能更好的模拟湍流通量时空变化趋势，利用其模拟黄河源区高寒湿地环境因子对潜热通量的影响是可行的。
(6)用WRF+对环境因子变化情况下植被生长季的潜热通量进行模拟，当太阳辐射(水汽压差)增加30.0％，潜热通量平均日变化峰值由189.64W/m2增(减)至247.60W/m2(169.19 W/m2)，太阳辐射对潜热通量平均日总量的改变量约为水汽压差的5倍。太阳辐射和水汽压差对潜热通量的影响均为中午大，早晚小。并且WRF+模拟的太阳辐射和水汽压差对潜热通量的相对总控制分别为1.23和-0.28，与之前计算结果很接近，则太阳辐射仍是影响潜热通量的主要因子，与计算结果和Ω理论相符。并且分析了环境因子对潜热通量的影响在黄河源区高寒湿地下垫面区域面上的分布，在高寒湿地下垫面太阳辐射普遍起着增大潜热通量的作用，水汽压差普遍起着减小潜热通量的作用，而太阳辐射和水汽压差对有潜热通量的影响并不是一一对应的。这些结论均与之前的计算结果相符。
本研究量化了环境因子对黄河源区高寒湿地下垫面潜热通量的影响程度，为探讨影响黄河源区高寒湿地潜热通量的环境因子和未来黄河源区乃至全球气候变化研究提供参考，并为理解气候变化背景下的潜热通量参数化及其蒸散发开辟了一条新的研究思路。