青藏高原土壤热流多时间尺度变化特征及其对高原季风的影响研究

This proposal aims at the importance of soil heat flux to the land-air interaction in Tibetan Plateau, and its specificity of multi-time scales characteristics to Tibetan Plateau Monsoon. In this study, the meteorological observation data and field observation data on soil heat flux and soil temperature at different depths will be collected and validated. The characteristics of soil heat flux on multi-time scales will be revealed. The relationships of soil heat flux to the Tibetan Plateau Heat Source Intensity Index and to Tibetan Plateau Monsoon Index in multi-time scales will be analyzed. The mechanism of soil heat flux influencing Plateau monsoon will be simulated by using regional climate model. Through this project, we can get more understanding to the multi-time scale characteristics of soil heat flux in Tibetan Plateau, deepen our knowledge on the influence of soil heat flux on Tibetan Plateau Monsoon, and improve the understanding on the importance of land-air coupling system of Tibetan Plateau and its climatic effect. Finally, the project is of beneficial significant to improve our climate prediction skill, to enhance the catastrophe prevention capability and to ensure economic and social sustainable development.

本研究针对土壤热流在青藏高原地-气相互作用中的重要性，以及土壤热流多时间尺度特征对高原季风影响的特殊性，在已有资料的基础上收集和整编青海和西藏地区气象站观测资料及有关野外台站的土壤热流和地温资料；分析并揭示青藏高原土壤热流的多时间尺度变化特征；结合高原热源指数和高原季风指数，分析高原不同时间尺度上土壤热流特征与高原热源和高原季风的关系；利用区域气候模式，揭示土壤热流影响高原季风的机理。通过本项目的研究，不仅可以弄清青藏高原土壤热流的多时间尺度特征，而且可以深化高原土壤热流对高原季风影响机理的认识，完善青藏高原地-气耦合系统及其气候效应的理论，从而为提高我国短期气候预测水平、增强防灾减灾能力及保障经济和社会可持续发展服务。

在气候变化分析和研究中，土壤热流是地表能量平衡中不可忽视的。限于土壤温度资料的稀缺，以往对土壤温度的气候学意义认识不足。青藏高原作为年轻的地质单元，地下热活动十分活跃，是研究地气相互作用的天然试验场。本研究针对土壤热流在青藏高原地-气相互作用中的重要性，以及土壤热流多时间尺度特征对高原季风影响的特殊性，在已有资料的基础上收集和整编了青海和西藏地区气象站观测资料及有关野外台站的土壤热流和地温资料；分析并揭示了青藏高原土壤热流的多时间尺度变化特征；发展了利用土壤温度资料计算土壤热扩散率的方法，给出了高原土壤热扩散率的时空分布特征。结合高原热源指数和高原季风指数，发现高原土壤热流的年际变化与高原热源和高原季风的关系十分密切；研究还发现青藏高原大气甲烷浓度的变化与土壤热状况密切相关；发现在计算高原地表能量平衡时考虑土壤热储存和垂直运动引起的平流输送后，地表能量平衡闭合度有0.65提高到0.8，说明了土壤过程的重要性。通过本项目的研究，不仅可以弄清青藏高原土壤热流的多时间尺度特征，而且可以深化高原土壤热流对高原季风影响机理的认识，完善青藏高原地-气耦合系统及其气候效应的理论，从而为提高我国短期气候预测水平、增强防灾减灾能力及保障经济和社会可持续发展服务。