黄河源区典型下垫面水热循环及其对区域气候的影响研究

在全球气候变暖的背景下，黄河源区生态环境日益恶化，多年冻土消融、湖泊湿地萎缩、天然草地严重退化，值得高度关注。为了弄清黄河源区不同下垫面水热循环特征及其对区域气候的影响，本项目选择在源区典型下垫面（冻土、湖泊和天然草地）开展综合观测试验，观测不同下垫面热量收支各分量和水分收支各分量，特别是辐射各分量、蒸发量及蒸发潜力，冻土和湖泊模式参数化所需的特征参数和变量等，对源区小气候和不同下垫面水热循环特征取得进一步认识，探索地表蒸散发的区域分布特征及不同下垫面土壤水分迁移规律。建立适合源区典型下垫面的陆面过程参数化方案，提供区域气候模式对源区典型下垫面陆面过程的模拟能力，将观测资料和卫星遥感资料应用于数值模式，研究源区水热交换对区域气候的影响。为今后维护源区生态环境的平衡，促进源区水资源的合理利用、草原的生态环境保护及畜牧业的可持续发展研究提供重要支持。

根据项目任务，通过观测试验、资料分析和数值模拟，细致研究了黄河源区小气候和水热平衡特征；揭示了源区能量水分交换过程及传输机理；模拟研究了湖泊、草地、冻土等不同下垫面地气能量水分交换对区域气候的影响；取得的主要成果如下：.定量评价了不同季节黄河源区湖泊和草地下垫面的近地层微气象和能量收支特征；分析了影响湖泊和草地下垫面蒸发的关键因子；确定了典型湖泊和草地下垫面的总体输送系数、粗糙度等陆面过程参数；对比分析了观测的与模式计算值的差异和成因。基于观测数据和数值模拟，探讨了源区湖面持续性不稳定边界层的成因，水陆非均匀下垫面大气边界层结构和发展过程的差异及其关键影响因子；评估了多种边界层方案对湖泊边界层尤其是日变化特征的模拟能力。通过参数化改进，并将遥感数据引入模式，改善了湖泊模型在高原的模拟效果，进而研究了源区湖泊对局地小气候的影响；探讨了生态变化对黄河源区湖泊效应的影响。基于实地的土壤调查数据，发展了冻土陆面过程砾石参数化方案；模拟了土壤冻融过程对黄河源区及青藏高原区域气候的影响。最后，项目编辑整理了全部观测资料，建立了一套可供研究源区典型下垫面能量水分循环和边界层过程的数据集。