張法偉，韓 赟，李紅琴,，李英年，曹廣民，周華坤,3

青藏高原高寒金露梅灌叢湍流熱通量交換與分配特征及其環(huán)境影響機制

張法偉1,2,3，韓 赟1，李紅琴1,2，李英年2**，曹廣民2，周華坤2,3

（1. 洛陽師范學院生命科學學院，洛陽 471934；2. 中國科學院西北高原生物研究所高原生物適應與進化重點實驗室，西寧 810008；3. 中國科學院西北高原生物研究所青海省寒區(qū)恢復生態(tài)學重點實驗室，西寧 810008）

青藏高原重要植被類型之一高寒灌叢的湍流熱通量交換是局地微氣候特征和植被物候事件的主要調控因素，但其時間格局與分配特征及環(huán)境影響機制尚不明確。以青藏高原東北隅的高寒金露梅（）灌叢為研究對象，基于渦度相關系統(tǒng)連續(xù)觀測的湍流熱通量，研究該生態(tài)系統(tǒng)顯熱通量和潛熱通量交換與分配的特征及潛在環(huán)境調控過程。結果表明（1）全年逐時顯熱通量和逐時潛熱通量的平均日變化均表現(xiàn)出單峰型特征，最大值出現(xiàn)在13：30左右。在非生長季（11月?翌年4月）、生長初期（5月）和生長季末期（10月），熱量交換以顯熱通量為主，而在生長季中期（6?9月）則以潛熱通量居多；（2）顯熱通量呈現(xiàn)出雙峰型季節(jié)特征，最大峰和次高峰分別出現(xiàn)在4月中旬和10月上旬。潛熱通量為單峰型季節(jié)變化，最大值在7月下旬；（3）湍流熱通量的逐時、逐日變異均主要受控于太陽短波輻射；（4）波文比呈現(xiàn)出U型季節(jié)變化，而解耦系數(shù)、蒸散比例表現(xiàn)為鐘型季節(jié)變化，熱量分配指標在非生長季和生長季分別受控于土壤表層溫度和增強植被指數(shù)。高寒金露梅灌叢的熱量交換主要受控于太陽輻射，熱量分配則受下墊面溫度和植被覆蓋影響。

潛熱通量；顯熱通量；渦度相關系統(tǒng)；波文比；解耦系數(shù)

青藏高原被譽為“地球第三級”，是亞洲季風氣候形成的重要強迫源之一，是中國乃至全球氣候變化的驅動機和放大器[1]。高寒灌叢是青藏高原的重要植被類型之一，面積約0.106×106km2[2]，通常位于海拔較高的山區(qū)，如山體陰坡或半陰坡或山底的沖積層和洪積層，其碳素固持、水源涵養(yǎng)、氣候調節(jié)等生態(tài)功能對氣候變化和人類活動的響應相對于低海拔的高寒草甸更加敏感[3]。近年來，對高寒灌叢的碳素交換及其環(huán)境調控機制的研究取得了較大進展[4?8]，但對其近地層能量交換與分配的時空特征的研究較為薄弱。地表湍流熱通量包括顯熱通量和潛熱通量，其交換強度和分配策略是局地微氣候形成的最基本因素和植被活動的重要調控因子[9]。相對于生物地球化學功能（如溫室氣體吸收），高寒系統(tǒng)的生物物理效應（如蒸散吸熱、輻射收支）對全球氣候變化的貢獻雖然顯著但尚待進一步量化[10?11]。而高寒地區(qū)環(huán)境惡劣，加之觀測技術的限制，其熱量交換和分配特征及環(huán)境控制機制的研究相對較少，成為區(qū)域氣候模式評估的不確定性來源之一[12?13]。

系統(tǒng)潛熱通量和顯熱通量是下墊面和大氣之間的水熱垂直梯度及其傳輸阻抗的物理表達[14?15]。高寒矮嵩草（）草甸年均顯熱通量與潛熱通量幾乎相等，但高寒沼澤草甸的前者僅為后者的1/2，兩種植被類型的顯熱通量和潛熱通量均分別呈現(xiàn)出雙峰型和單峰型的季節(jié)變化[16?17]。高寒系統(tǒng)的熱量分配策略與下墊面水熱狀況、植被水文多樣性、大氣蒸發(fā)需求密切相關[18?19]。系統(tǒng)熱量分配在非生長季中以顯熱通量為主[16?17, 20]。潛熱通量在植被生長季中占比較大，在高寒矮嵩草草甸和高寒沼澤草甸中表現(xiàn)為能量限制，即其分配主要受控于輻射有效能[17, 21]，而在高寒草原中則受控于植被生長和土壤水分有效含量[22]。高寒系統(tǒng)的水分收支（降水與潛熱蒸散之差）基本處于平衡或盈余狀態(tài)[21?23]。高寒灌叢的植被以灌木為主、草本嵌套，呈現(xiàn)出較高的景觀異質性，而灌木植物相對草本植物，具有更保守型的水分利用策略[24]，同時灌叢中苔蘚、地衣等隱花植物的蓋度較高且其短波反射率和水分過程的時間變異更大[5]，更增加了高寒灌叢熱量交換與分配特征及其環(huán)境控制機制的復雜度，有待進一步深入研究[3]。

以青藏高原東北隅的高寒金露梅（）灌叢為研究對象，利用被公認為是地表物質能量交換最準確的觀測方法即渦度相關技術[25?26]進行系統(tǒng)湍流熱通量交換與分配的研究。由于氣候嚴酷導致儀器運行不穩(wěn)，經(jīng)篩選分析發(fā)現(xiàn)2004年的全年觀測數(shù)據(jù)有效率較高，約為71%，遠高于其余年份的50%左右，因此，選擇該年觀測數(shù)據(jù)研究高寒灌叢系統(tǒng)湍流熱通量交換和分配的時間特征，探討環(huán)境因子的潛在控制過程，以期深入認知系統(tǒng)的生物物理效應，為準確理解高寒系統(tǒng)能量收支及其分配格局提供數(shù)據(jù)支撐，也為高寒地區(qū)陸面過程模型的發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究點位于青海海北高寒草地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站（海北站，37°37′N, 101°19′E，3200m）北部約8km的高寒金露梅灌叢（3400m）。研究區(qū)為典型的高原大陸性氣候，無明顯四季之分，暖季多雨而短暫，冷季干燥而漫長。2003?2012年灌叢區(qū)域的年均氣溫和降水分別約為–1.3℃和461.0mm，其中約75%的降水集中在6?9月。研究區(qū)的植被群落由灌木和草本鑲嵌組成。上層金露梅灌叢高度和蓋度約為50cm和60%，下層草本植物高約10㎝，相對蓋度約為80%，優(yōu)勢種包括異針茅（）、藏異燕麥（）、垂穗披堿草（）、柔軟紫菀（）、珠芽蓼（）、矮火絨草（）等。土壤為沙壤土，歸為暗沃寒凍雛形土（Mollic Gryic Cambisols）。研究區(qū)為冬季牧場，放牧強度約為3.7羊單位·hm?2，放牧時間約為10月上旬?翌年5月下旬。根據(jù)物候觀測和相關研究結果[3, 5, 22]，11月?翌年4月為非生長季，5?10月為植被生長季，同時將6?9月細分為生長季中期（簡稱生長季），5月和10月劃分為生長季初期和生長季末期（簡稱過渡期），分別研究非生長季（11月?翌年4月）、生長季（6?9月）和生長過渡期（5月和10月）3個階段的湍流熱通量交換特征。

1.2 數(shù)據(jù)來源

渦度相關系統(tǒng)安裝在地勢相對平坦、地形開闊的高寒金露梅灌叢試驗場，用于觀測該生態(tài)系統(tǒng)的潛熱通量（LET）、顯熱通量（H）及微氣象環(huán)境因子。該系統(tǒng)主要包括開路CO2/H2O快速紅外氣體分析儀（LI-7500，Li-Cor，美國）和三維超聲風速儀（CSAT-3，Campbell，美國），傳感器中心距離地面2.2m，儀器采樣頻率為10Hz，計算并存儲30min平均值。系統(tǒng)同步觀測相關常規(guī)微氣象指標，具體包括空氣溫濕度（HMP45C，Vaisala，芬蘭）、風速風向（RM Young，美國）、輻射四分量（向上長、短波輻射和向下長、短波輻射，CM11，Kipp&Zonen，荷蘭）和光合光量子通量密度（LI-190SB，LI-Cor，美國）、0.5m高度處的降水量（52203，RM Young，美國）、5cm土壤溫度（105T，Campbell，美國）和10cm土壤體積含水量（CS616，Campbell，美國）等環(huán)境因子。數(shù)據(jù)輸出均為30min的平均值。詳細的觀測儀器和方法可參見相關文獻[4?5，7]。選取2004年1月1日?12月31日的數(shù)據(jù)進行分析。由于停電、儀器異常等造成的潛熱通量和顯熱通量數(shù)據(jù)缺失進行線性插補。觀測數(shù)據(jù)的有效率為71%，能量閉合率為76%，表明湍流熱通量的觀測數(shù)據(jù)可信[27]。

采用增強植被指數(shù)（EVI）研究植被覆蓋對湍流熱通量交換的影響。EVI產(chǎn)品是以通量塔為中心周圍1km2區(qū)域的遙感植被數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)來源于美國橡樹嶺國家實驗室分布式活動檔案中心（ORNLDAAC，http://daac.ornl.gov/MODIS/modis.html）。EVI的空間和時間分辨率分別為0.25km2和8d。

高寒灌叢湍流熱通量傳輸?shù)目諝庾杩梗≧a，s·m?1）和冠層阻抗（Rs，s·m?1）的計算式分別為

式中，Ws為2.2m處風速（m·s?1），u*為摩擦風速（m·s?1），ρ為平均空氣密度（kg·m?3），Cp為空氣定壓比熱（kPa·℃?1），VPD為飽和水汽壓差（kPa），γ為空氣干濕表常數(shù)（kPa·℃?1），LET為潛熱通量（W·m?2，L為水的汽化潛熱）；β為波文比（H/LET，H為顯熱通量），Δ為水汽飽和曲線斜率（kPa·℃?1）。

解耦系數(shù)（Ω）量化了冠層阻抗（Rs）對系統(tǒng)蒸散的控制程度[23, 28]，其計算式為

Ω的變化范圍在0～1，當Ω接近1時，Rs對系統(tǒng)蒸散影響很小，系統(tǒng)蒸散主要取決于太陽輻射；相反，當Ω趨向于0時，系統(tǒng)蒸散則主要由Rs控制，即受控于下墊面水分的有效供給[22, 29]。Rs和Ω采用8：00?17：00的30min計算值，同時舍去了由于異常天氣現(xiàn)象等導致的奇異值[18]。

1.3 統(tǒng)計分析

為了降低天氣事件對湍流熱通量交換的影響，按照生長季、過渡期和非生長季3個階段分別將相同時間的顯熱通量和潛熱通量進行平均，以探討其逐時變化規(guī)律。由于環(huán)境因子之間較多存在共線性和非獨立性，加之數(shù)據(jù)樣本較多（全年17568條），故采用增強回歸樹（Boosted regression trees，BRT）的方法研究主要環(huán)境因子對顯熱通量和潛熱通量逐時變異的相對影響。增強回歸樹是基于分類回歸樹算法的一種機器學習方法，通過識別環(huán)境因子對全部回歸樹的節(jié)點貢獻來量化因子對因變量的相對驅動[30]，在R3.61平臺[31]上利用Dismo軟件包實現(xiàn)。設置學習速率為0.05，樹的復雜度為3，每次抽取50%的數(shù)據(jù)進行分析，并進行10次交叉驗證[30]。由于日均樣本容量相對較小，采用方差分析、逐步回歸、相關分析等方法研究顯熱通量和潛熱通量的季節(jié)變化及其與環(huán)境因子的關系。

2 結果與分析

2.1 主要環(huán)境因子的變化特征

由圖1可見，研究區(qū)2004年的年均氣溫和年降水量分別為–1.9℃和493.5mm，為相對冷干的年份，二者基本表現(xiàn)為單峰型季節(jié)特征，即生長季雨熱同季。土壤體積含水量在植被生長季平均為0.25± 0.04cm3·cm?3，與降水事件密切相關。由于土壤的凍融物理效應，土壤體積含水量在4月和11月表現(xiàn)為躍遷式變化。太陽短波輻射年累計值為6296.8MJ·m?2，最大月均值出現(xiàn)在5月。由于雨熱同季，增強植被指數(shù)（EVI）最大值為7月底的0.46。但偏相關分析表明，控制降水因子后，EVI與氣溫呈顯著正相關（N=21，P＜0.001），反之與降水則無顯著關系（P=0.94），暗示氣溫而非降水的直接作用顯著影響高寒灌叢的植被生長。

2.2 湍流熱通量交換特征及環(huán)境控制機制

2.2.1 日變化特征及環(huán)境控制

由圖2可見，顯熱通量（H）和潛熱通量（LET）在非生長季、過渡期和生長季均呈現(xiàn)出單峰型日變化特征，夜間基本維持在0值附近；H和LET在3個階段的平均瞬時最大值依次為51.8和229.2W·m?2、111.3和224.7W·m?2、212.5和157.6W·m?2，峰值均出現(xiàn)在13：30左右。H在非生長季、過渡期和生長季中占日均太陽短波輻射的26.4%、43.7%和19.1%，而LET占太陽短波輻射在3個階段依次為8.8%、16.8%和29.5%，即非生長季中H約為LET的3倍，而生長季中LET約為H的1.5倍。

以3個階段的30min顯熱通量和潛熱通量的觀測值為因變量，采用增強回歸樹分析太陽短波輻射、地表長波輻射、氣溫、空氣相對濕度、飽和水汽壓差、風速、5cm土壤溫度及10cm土壤體積含水量等主要環(huán)境因子的相對貢獻率。結果表明（圖3），3個階段中，顯熱通量和潛熱通量逐時變異的主要影響因子均為太陽短波輻射，其相對貢獻率分別為70%和25%以上；其次，地表長波輻射對生長季潛熱通量逐時變異的相對貢獻率為23.8%。因此，顯熱通量的逐時變化主要受太陽短波輻射控制，而潛熱通量則主要由太陽短波輻射和地表長波輻射共同影響。

圖1 2004年高寒金露梅灌叢逐日平均氣溫（a）、降水量和10cm土壤體積含水量（b）、太陽短波輻射（c）、增強植被指數(shù)（d）變化過程

圖2 2004年高寒金露梅灌叢非生長季（a）、過渡期（b）和生長季（c）30min湍流熱通量的平均日變化過程

注：短線代表標準差。

Note: The error bars were standard deviations.

圖3 主要環(huán)境因子對非生長季、過渡期和生長季3個階段顯熱通量（a）和潛熱通量（b）逐時變異的相對貢獻率

2.2.2 季節(jié)變化特征及環(huán)境控制

為匹配EVI的時間分辨率，計算逐日湍流熱通量和環(huán)境因子至8d平均值以進行后續(xù)分析。由圖4可知，高寒灌叢的顯熱通量（H）呈現(xiàn)出雙峰季節(jié)變化特征，日均最大峰和次高峰分別為78.0W·m?2和53.1W·m?2，依次出現(xiàn)在4月中旬和10月下旬。而潛熱通量（LET）則表現(xiàn)出單峰型季節(jié)變化趨勢，最大值（95.0W·m?2）出現(xiàn)在7月下旬。非生長季、過渡期和生長季的日均H和LET分別為46.1和15.2W·m?2、57.2和36.4W·m?2、43.1和67.1W·m?2。H和LET全年累計值分別為1495.1MJ·m?2和1137.7MJ·m?2，年均蒸散發(fā)量為503.4mm。

圖4 2004年高寒金露梅灌叢湍流熱通量的季節(jié)變化

逐步回歸分析表明，太陽短波輻射（DR）是湍流熱通量季節(jié)變化的主要環(huán)境因子（圖5）。圖5顯示，全年H與DR回歸方程的斜率（0.20）小于LET與DR的斜率（0.39），表明LET具有較強的短波輻射敏感度。在非生長季中，H與DR回歸方程的斜率（0.29）大于LET與DR的（0.22）；在生長季中則相反，分別為0.13和0.38；但過渡期二者相差不大，分別為0.26和0.28。同時，H在非生長季、過渡期和生長季3個生長階段與DR的回歸方程的斜率依次降低，而LET則呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢，說明高寒灌叢的植被生長改變了太陽短波輻射對系統(tǒng)熱量交換的影響強度和方式。

2.3 湍流熱通量分配特征及環(huán)境影響

阻抗分析是探討湍流熱通量分配的重要前提。由圖6a可知，研究區(qū)高寒灌叢日均空氣阻抗（Ra）和冠層阻抗（Rs）均呈現(xiàn)出先降低后升高的U型季節(jié)動態(tài)。年均Ra為50.1s·m?1，其最小值出現(xiàn)在5月初（36.8s·m?1）。而年均Rs為387.9s·m?1，最小值出現(xiàn)在8月底（114.8s·m?1），其中生長季平均為168.3s·m?1。Ra（R2=0.52，P＜0.001，N=46）和生長季Rs（R2=0.63，P＜0.001，N=21）與風速呈負指數(shù)相關。由圖6b可知，蒸散比例[LET/（H+LET）、ER]與解耦系數(shù)（Ω）則呈現(xiàn)一致的季節(jié)趨勢，且均與波文比（β）的變化特征相反。在非生長季、過渡期和生長季的日均β分別為5.7、2.3和1.0，3個階段的日均ER和Ω依次為0.2和0.2、0.4和0.3、0.6和0.6。因此，湍流熱通量在生長季主要分配至潛熱通量，而另外2個階段則主要被顯熱通量消耗。年均β、ER和Ω分別為3.6、0.4和0.4。

圖5 3個階段日均顯熱通量（a）、潛熱通量（b）與太陽短波輻射（DR）的關系

圖6 日均空氣阻抗、冠層阻抗（a）和波文比、解耦系數(shù)、蒸散比例（b）的變化特征

逐步回歸分析表明，土壤溫度(Ts)是湍流熱通量分配指標（β、Ω和ER）季節(jié)變異的主要影響因素。由圖7可見，日均β（β=5.9exp(–Ts/15.2)–2.0，R2=0.83）、Ω（Ω=0.3exp(Ts/17.3)+0.05，R2=0.86）和ER（ER=0.5exp(–Ts/22.6)+0.2，R2=0.83）均與日均Ts呈現(xiàn)出顯著指數(shù)關系（圖7a）。生長季β、Ω和ER與增強植被指數(shù)（EVI）線性相關（圖7b）。但控制Ts后，EVI與β的偏相關分析表明EVI（N=21，P=0.043），而并非Ts（N=21，P=0.77），是生長季日均β變異的顯著控制因子。同理，生長季Ω也主要受EVI（P=0.05）的調控。但ER與Ts和EVI的偏相關分析表明，Ts（P=0.98）和EVI（P=0.10）對ER的單獨效應均不顯著。

圖7 日均波文比、蒸散比例、解耦系數(shù)與全年日均土壤溫度（Ts，a）及生長季增強植被指數(shù)（EVI，b）的關系

3 結論與討論

3.1 討論

3.1.1 太陽輻射對高寒系統(tǒng)湍流熱通量交換的影響

太陽短波輻射是系統(tǒng)湍流熱通量在短時間尺度的主要控制因子，表明高寒灌叢的湍流熱通量交換受輻射能量限制，這與鄰近較低海拔（3200m）高寒草甸的研究結果一致[3, 17, 21]。這可能與系統(tǒng)輻射收支及下墊面狀況兩個因素有關。（1）盡管高寒灌叢的太陽短波輻射較高[7]，其瞬時極值達1213W·m?2，但由于長波凈輻射損失較高[16]，其年均長波凈輻射為–79.4W·m?2，長波損失率（長波凈輻射占太陽短波輻射的百分率）為38.7%，系統(tǒng)有效輻射能量相對不高，致使區(qū)域湍流熱通量與太陽短波輻射呈現(xiàn)顯著正線性相關而并非漸進飽和特征[21]；（2）下墊面土壤水分供應相對充足，生長季約為0.25cm3·cm?3，遠超過高寒灌叢的土壤凋萎含水量0.095cm3·cm?3[21]，再加上相對充沛的生長季降水補給（444.3mm），雖然潛熱通量消耗了土壤水分，但其消耗強度還遠未達到土壤水分反過來限制潛熱通量的程度[10?11]，表明高寒灌叢潛熱通量不會受到下墊面水分供給的限制。另外，生長季潛熱通量與土壤體積含水量的負相關關系（R2=0.24，P=0.02，N=21）也暗示土壤水分供給不會成為高寒灌叢潛熱通量的限制因素。

近期有關研究發(fā)現(xiàn)，青藏高原腹地的高寒紫花針茅（）草原的潛熱通量主要受土壤水分限制[22]。這可能是由于高寒草原一般分布在高原中部和西部，其氣候相對干燥和寒冷，導致優(yōu)勢種多以耐寒、耐旱植被為主。而高寒灌叢、草甸則主要分布在青藏高原東北部和東南部，區(qū)域氣候相對濕潤和溫暖，優(yōu)勢種多以耐寒中生型植被為主[2]。因此，在評估青藏高原氣候演變[1]和發(fā)展區(qū)域氣候模式[10]時，應充分考慮不同植被生活型導致的地氣潛熱通量交換的差異所引起的大氣邊界層變化[11, 24]。

3.1.2 植被狀況對湍流熱通量的影響

植被狀況對湍流熱通量的影響主要通過改變熱量通量（強度和分配）的直接方式和影響系統(tǒng)輻射收支（短波反射率和長波收支）等間接途徑[9, 11]。植被生長降低了地表反射率（非生長季和生長季分別為0.19和0.13）和長波輻射損失率（非生長季和生長季分別為0.51和0.32），表明植被生長有利于高寒灌叢系統(tǒng)輻射能的吸收[9, 11]。生長季中潛熱通量與增強植被指數(shù)和太陽短波輻射的一般線性模型（R2=0.96，P＜0.001）表明，太陽短波輻射（P=0.004）而并非增強植被指數(shù)（P=0.07）是潛熱通量的主要影響因素。另外生長季的解耦系數(shù)高達0.6，也表明該系統(tǒng)的潛熱通量主要受輻射能控制[16, 21]。即植被生長對湍流熱通量交換強度的影響較為有限。同時，本研究也表明熱量分配（波文比、解耦系數(shù)和蒸散比例）主要受增強植被指數(shù)調控，表明植被生長是影響系統(tǒng)熱量分配的重要因素[13, 16]。所以，本研究推測植被生長主要調控高寒灌叢湍流熱通量的分配特征而非交換強度，這與鄰近區(qū)域高寒草甸[21]和祁連云杉林[20]的研究結果較為一致。

3.2 結論

高寒金露梅灌叢湍流熱通量交換平均日變化表現(xiàn)為單峰型特征，在非生長季以顯熱通量為主，約為潛熱通量的3倍，而在生長季潛熱通量略大，約為顯熱通量的1.5倍。逐日顯熱通量和潛熱通量分別呈現(xiàn)出雙峰型和單峰型季節(jié)變化。太陽短波輻射是湍流熱通量逐時、逐日交換的主要調控因子。波文比、解耦系數(shù)和潛熱比例等熱量分配指標在生長季受控于增強植被指數(shù)，在非生長季受土壤溫度影響。研究結果表明高寒金露梅灌叢湍流熱通量交換強度主要受太陽輻射能量限制，而分配方式則受表層土壤溫度和植被生長狀況影響。

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Turbulent Heat Exchange and Partitioning and Its Environmental Controls between the Atmosphere and an AlpineShrublands over the Qinghai- Tibetan Plateau

ZHANG Fa-wei1, 2, 3, HAN Yun1, LI Hong-qin1, 2, LI Ying-nian2, CAO Guang-min2, ZHOU Hua-kun2, 3

(1. College of Life Sciences, Luoyang Normal University, Luoyang 471934, China; 2. Key Laboratory of Adaptation and Evolution of Plateau Biota, Northwest Institute of Plateau Biology, Chinese Academy of Sciences, Xining 810008; 3. Qinghai Provincial Key Laboratory of Restoration Ecology in Cold Region, Northwest Institute of Plateau Biology, Chinese Academy of Sciences, Xining 810008 )

The turbulent heat flux plays important role in micro-climate environment and vegetation phenology but its temporal patterns and partitioning characteristics and associated environmental controls remain unclear in alpine shrublands, which is one of the most important vegetation types on the Qinghai-Tibetan Plateau. The continuous turbulent heat flux and routine environmental variables measured by the eddy covariance techniques were analyzed to quantify the exchange and partitioning of sensible heat flux and latent heat flux over an alpineshrublands on the northeastern Qinghai-Tibetan Plateau. The results showed that (1) the averaged diurnal variations of turbulent heat exchange both exhibited unimodal patterns, peaking at about 13：30 over the whole year-round period. The diurnal heat flux was dominated by sensible heat flux during non-growth season (November to next April) and the beginning and end of growth season (May and October), while by latent heat flux in mid-growth season from June to September; (2) The daily sensible heat flux exhibited a bimodal seasonal pattern, with the largest peak and the second peak appearing in mid-April and beginning October, respectively. The daily latent heat flux presented a unimodal seasonal pattern with a maximum in end July; (3) The diurnal and daily variations of turbulent heat flux were both mainly controlled by solar shortwave radiation; (4) Bowen ratio showed a U-shape seasonal change, while decoupling coefficient, evaporation ratio exhibited a bell-shape seasonal variation. These partitioning indices were controlled by soil temperature during non-growth season and enhanced vegetation index in growth season, respectively. These results revealed that the turbulent heat exchange was determined by solar radiation while the partitioning between sensible heat flux and latent heat flux was regulated by underlying surface temperature and plant coverage in the alpine shrublands.

Latent heat flux; Sensible heat flux; Eddy covariance technique; Bowen ratio; Decoupling coefficient

10.3969/j.issn.1000-6362.2020.02.002

張法偉,韓赟,李紅琴,等.青藏高原高寒金露梅灌叢湍流熱通量交換與分配特征及其環(huán)境影響機制[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2020,41(2):76-85

2010?09?23

李英年，E-mail：ynli@nwipb.cas.cn

國家自然科學基金（41877547；41730752）；國家重點研發(fā)計劃（2017YFA0604801）；青海省科技基礎條件平臺建設專項項目（2018-ZJ-T09）；青海省創(chuàng)新平臺建設專項（2017-ZJ-Y20）

張法偉，E-mail：mywing963@126.com