青藏高原海洋型冰川下垫面湍流输送的观测研究

青藏高原海洋型冰川随气候变暖已呈加速退缩之势，由此导致的冰储量及融水量变化，将对我国的水资源及生态环境构成潜在威胁和影响。目前，对冰川下垫面上的湍流通量缺乏直接观测，使冰面能量收支分析仍存较大不确定性，且无法可靠判断高原冰川在碳循环中的角色。本项目以然乌湖流域内的典型冰川为研究对象，拟在积累区和消融区平行开展大气湍流及辐射收支观测。基于微气象观测数据，捕捉稳定条件下弱湍流的运动特征，揭示冰气界面上感热、潜热和二氧化碳通量的输送情形，并分析湍流输送在积累区和消融区之间的差异，最终贡献于冰川下垫面上湍流通量的获取方法或参数化方案。为此，拟阐明通量方差法估计冰气界面湍流通量的适用性，给出应用拓展方案；分析常用地表粗糙度公式在热通量参数化中的误差，进而建立适用于冰面的表达式；针对高原冰川上热通量的输送特征，修正Priestley-Taylor参数，发展适用于冰川下垫面的水文气象学理论模型。

按照本项目的《资助项目计划书》的研究内容，我们开展了历时两年多的外场观测实验和室内分析工作，总体上完成了项目研究目标，并在若干方面取得了一定的研究进展和成果。外场观测实验方面，项目负责人同依托单位的相关同事于2009年5至9月和2010年6至9月先后两次赴位于青藏高原东南部的帕隆藏布四号冰川开展微气象实验，获得了连续性较好且质量较高的观测数据。考虑到我们在2010年野外工作中遇到的实际困难（尤其是强降雨造成318国道波密段发生严重的路基垮塌，致使观测人员在近20天的时间内无法抵达观测现场开展工作），因此，我们的分析研究主要利用2009年所获取的较高质量的观测资料。主要研究成果包括两方面：.（一）冰雪下垫面大气湍流通量的参数化方案研究.为准确估算冰雪下垫面上方的大气湍流通量，我们着重评估了标量粗糙度（包括温度和湿度两种标量）的三种参数化方案，它们分别由Andreas (1987)、Yang et al. (2002)以及Smeets和van den Broeke (2008)提出，这些方案已在冰川气象学或干旱区陆面过程等相关研究中广为采纳。通过细致的评估分析，我们指出了三种方案的适用性以及它们在冰雪下垫面湍流感热和潜热通量估算中的量化误差，进而为稳定边界层的理论分析和冰川气象学研究提供必要的参数化方案选择依据。按照我们的推荐，由Yang et al. (2002) 提出的方案已经被采纳在冰川消融的物理模型研制工作中，证实了该方案可有效地用于冰川消融的物理模拟。.（二）大气标量湍流结构与温度-湿度湍流相似性研究.为深入理解冰川稳定大气边界层的湍流特征，我们着重研究了温度-湿度湍流的相关性与相似性，进而分析了冰雪-大气界面上的热量和水汽在湍流输送过程中的物理差异及潜在原因，对它们的相对输送效率实现了合理的参数化。.在研究成果的产出方面，目前已发表SCI收录期刊论文2篇，项目负责人参与了2次较高级别的国际学术会议，报告了相关研究进展。