土壤冻融过程显著影响地表含水量和能量收支变化.利用玛曲2017年8月至2018年7月的土壤温度/湿度、涡动观测资料以及公用陆面模式(Community Land Model,CLM)最新版本CLM5.0的模拟资料,其中冻结过程阶段的辐射和能量通量使用模式模拟的数据,通过分析土壤冻融过程中土壤温湿度、地表能量平衡各分量的时间演变特征,探讨冻融过程中地表水热交换的特征.数据分析表明:(1)土壤冻融过程包括冻结过程、完全冻结、消融过程及完全消融四个阶段,各阶段中的土壤温度/湿度、辐射和能量通量存在明显的日变化,在冻结过程和消融过程阶段,土壤湿度随土壤温度变化显示出明显的日冻融循环.(2)冻融过程通过影响表层土壤水分影响地表辐射收支和能量分配.冻融过程中土壤中的水相变为冰,改变下垫面性质影响地表辐射收支.土壤中的液态水通过相变影响地表潜热通量,完全消融(冻结)阶段,地气之间能量交换以潜热(感热)通量为主.相比于以潜热通量为主的冻结过程阶段,消融过程阶段净辐射通量逐渐增大,地气之间能量交换主要受感热通量影响.土壤中水分的昼融夜冻导致频繁的潜热通量释放影响地表热通量.土壤热通量在冻结过程(G0=-9.1 W·m-2)和消融过程阶段(G0=3.4W·m-2)绝对值大于完全消融阶段(G0=1.2W·m-2),土壤日冻融循环加强地表热通量交换.(3)能量闭合率为感热、潜热通量之和与净辐射通量、土壤热通量之差的比值.冻结过程、完全冻结、消融过程和完全消融阶段平均能量闭合率为1.44、1.56、0.99和0.81,消融过程和完全消融过程能量闭合率更趋近于1.土壤中存在日冻融循环时,冻结过程阶段土壤中的水冻结释放热量,高估土壤热通量从而高估能量闭合率,消融过程阶段土壤中的冰融化吸收热量,低估土壤热通量从而低估能量闭合率,影响地表能量收支平衡.
Characteristics of Surface Water and Heat Exchange during Soil Freezing And Thawing of Maqu Station in the Source Area of the Yellow River
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