额济纳绿洲地表土壤热通量特征及模拟估算

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00061

额济纳绿洲地表土壤热通量特征及模拟估算

李强^,¹, 刘思敏², 高冠龙^,³^,⁴^,⁵, 张小由⁴

1.太原师范学院，山西晋中 030619

2.国家林业和草原局经济发展研究中心，北京 100714

3.山西大学，山西太原 030006

4.中国科学院西北生态环境资源研究院，甘肃兰州 730000

5.山西省黄河实验室，山西太原 030006

Variation and simulation of surface soil heat flux in Ejin Oasis

Li Qiang^,¹, Liu Simin², Gao Guanlong^,³^,⁴^,⁵, Zhang Xiaoyou⁴

1.Taiyuan Normal University，Jinzhong 030619，Shanxi，China

2.Economics Development Research Center of National Forestry and Grassland Administration，Beijing 100714，China

3.Shanxi University，Taiyuan 030006，China

4.Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China

5.Shanxi Laboratory for Yellow River，Taiyuan 030006，China

通讯作者: 高冠龙（E-mail： gaoguanlong@sxu.edu.cn）

收稿日期: 2022-01-02 修回日期: 2022-04-11

基金资助:

中国博士后科学基金项目.  2018M643769
山西省高等学校科技创新项目.  2020L0028
中央高校基本科研业务费（自然科学类）项目.  300102279505

Received: 2022-01-02 Revised: 2022-04-11

作者简介 About authors

李强（1983—），男，山西太原人，副教授，研究方向为区域环境评价与可持续发展E-mail：tysylq@163.com , E-mail：tysylq@163.com

摘要

土壤热通量是地表能量平衡的重要分量，研究其变化特征对理解能量平衡过程具有十分重要的意义。利用中国科学院阿拉善荒漠生态水文试验研究站实际观测数据，分析了额济纳绿洲在不同天气条件（晴天和阴天）和时间尺度下地表土壤热通量变化特征，并采用强迫恢复法对地表土壤热通量进行了估算。结果表明：（1）晴天地表土壤热通量的日总量、平均值、最大值和振幅等都明显大于阴天。（2）在观测期内，地表土壤热通量总体呈先升高后降低的趋势，最大值出现在7月中旬，最小值出现在10月初，二者之间的日均值相差超过了900 W·m^-2。（3）不论晴天还是阴天，净辐射较地表土壤热通量在早晨和晚间都是先达到零值，且净辐射在正午前后先达到峰值。（4）对地表土壤热通量取绝对值可以看出，无论昼夜，均是晴天大于阴天。（5）一天内地表土壤热通量占净辐射的比例随着时间递减。（6）基于强迫恢复法估算的额济纳绿洲地表土壤热通量与实测值具有较好的一致性，可用于地表土壤热通量模拟。

关键词： 土壤热通量 ; 梯度热量法 ; 强迫恢复法 ; 额济纳绿洲

Abstract

The soil heat flux is an important component of the surface energy balance equation， thus the observation and calculation methods of soil heat flux are of great significance. Aimed at the typical arid area in China-Ejin oasis， and based on the data collected from Alax Desert Eco-Hydrology Research Station， this paper used the gradient calorimetric method to calculate surface soil heat flux and analyzed its variations in different weather conditions （sunny and cloudy days）， results showed that：（1） The total， average， maximum and amplitude values of surface soil heat flux on sunny days were significantly greater than those on cloudy days. （2） During the observation period， the surface soil heat flux generally increased firstly， and then decreased， with the maximum and minimum values appearing in the middle of July and early October， respectively， and the difference between them was more than 900 W·m^-2. （3） No matter it is a sunny or cloudy day， the net radiation reaches zero firstly both in the morning and evening， and also reaches peak values around noon firstly. （4） Taking the absolute value of surface soil heat flux， we can see that the values on sunny days were always greater than those on cloudy days regardless of day and night. （5） The ratio of soil heat flux to net radiation in a day decreased with time. （6） The values of surface soil heat flux estimated by the forced-restore method are in good agreement with the measured values， the forced-restore method can be used to simulate the surface soil heat flux in Ejin Oasis.

Keywords： soil heat flux ; gradient calorimetric method ; forced-restore method ; Ejin Oasis

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本文引用格式

李强, 刘思敏, 高冠龙, 张小由. 额济纳绿洲地表土壤热通量特征及模拟估算. 中国沙漠[J], 2022, 42(6): 176-184 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00061

Li Qiang, Liu Simin, Gao Guanlong, Zhang Xiaoyou. Variation and simulation of surface soil heat flux in Ejin Oasis. Journal of Desert Research[J], 2022, 42(6): 176-184 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00061

0 引言

地表辐射收支和能量平衡是陆面过程的重要研究内容^［1］，是较为复杂的物理过程^［2］，也是表现地表光热资源的重要方面^［3］。土壤热通量表征土壤表层与深层间的热交换状况，是陆地生态系统能量平衡方程的重要组成部分^［4］。土壤热通量（G₀，W·m^-2）作为主要的土壤物理参量，在地表能量再分配中占有非常重要的作用^［5-7］，在很大程度上影响着系统能量的闭合程度^［8-11］。干旱地区地表能量平衡不闭合的问题不显著^［12］，Heusinkveld等^［6］发现以色列稀疏植被覆盖的干旱沙丘能量闭合率为0.9。然而，干旱地区下垫面大部分是荒漠，上覆植被较为稀疏，绿洲相间分布。绿洲面积虽然很小，却是一定地域范围内工农业、经济发展以及人口聚集的中心地区，因此，绿洲区包括土壤热通量在内的地表能量平衡问题受到学者们的关注。张芬等^［13］研究了张掖绿洲-荒漠区域近地层的水热交换特征，结果显示绿洲的土壤热通量小于荒漠。闫人华等^［14］研究了天山北麓绿洲-荒漠过渡带芨芨草地不同天气条件下地表能量分配的日变化特征，结果显示任何天气条件下能量传输均以潜热为主，土壤热通量表现出明显的昼夜差异。李万莉等^［15］研究了金塔绿洲的地表能量，结果显示晴、阴、雨天气条件下地表土壤热通量的变化趋势与净辐射大致相同，其峰值出现的时刻比净辐射滞后。

地表土壤热通量是几乎所有的能量平衡分析中都要涉及的重要参数，对于理解能量平衡过程具有十分重要的意义^［12］，可以有效表征地表能量的收支和植被根系生长的微气候环境情况^［16］，是理解不同区域的能量平衡、水分传输和植物根系的呼吸作用的基础^［17］。此外，地表土壤热通量还是生态系统蒸散发估算过程中需要输入的参数，对于蒸散发的估算精度也有着重要影响^［18-19］。地表土壤热通量往往由地下一定深度处埋放的热通量板测定的土壤热通量结合梯度热量法计算获得^［20］，该方法得到的地表热通量也常被当做是地表土壤热通量的真实值。地表土壤热通量的模拟估算方法较多，主要包括强迫恢复法、板式量热法、热传导对流法、谐波分析法和平均土壤热电偶法等^{［9， 21-26］}。其中，强迫恢复法已被证实在沙漠腹地沙尘暴天气下拥有较高的模拟精度^［17］，在同属干旱区的绿洲区其模拟效果还有待进一步验证。

世界干旱半干旱区约占地球陆地表面的41.5%，且根据全球气候变化趋势预测，这一比例仍将持续增加^［27］。干旱区下垫面覆盖类型复杂多样（主要为荒漠和戈壁），不足总面积4%的绿洲点缀分布于其中。绿洲是干旱区人类生产生活的主要场所，地气相互作用受人类活动影响广泛，由于绿洲与周围荒漠和戈壁显著的下垫面差异，在绿洲形成了独特的小气候特征^［28］。然而，目前在干旱区近地层地气相互作用的研究中，围绕绿洲能量收支与平衡的研究仍较为缺乏。本文以中国科学院阿拉善荒漠生态水文试验研究站实测数据为基础，采用梯度热量法计算中国典型极端干旱区——额济纳绿洲地表土壤热通量并分析其变化特征，采用强迫恢复法对地表土壤热通量进行了模拟估算，以期为进一步研究额济纳绿洲下垫面辐射收支变化和地表能量平衡分配过程提供理论依据。

1 研究区概况

额济纳绿洲属阿拉善台地的一部分，是黑河末端的大型冲积扇。绿洲面积3.12×10⁴ km²，由西南部剥蚀低山残丘、中东部冲积平原、湖盆洼地与南部巴丹吉林沙漠等组成，海拔850—1 100 m，总地形向东北倾斜；属极端大陆性气候，该地区年降水量不足40 mm，最少降水量为7.0 mm；年蒸发量高达4 000 mm，空气相对湿度不足35%；年均气温8.6 ℃，年均风速4.4 m∙s^-1，全年8级以上大风日数平均54 d，属极端干旱区^［29］。试验样地位于中国科学院阿拉善荒漠生态水文试验研究站内，研究区地理位置见图1（遥感图像来源于2010年Landsat TM影像）。

图1

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图1 研究区地理位置

Fig.1 Location of the study area

2 研究方法

2.1　试验设计与方法

试验时段为2018年5月4日至10月8日，观测数据包括土壤温度（T_s，℃）、湿度（T_h，%）、热通量（G，W∙m^-2）和净辐射（R_n，W∙m^-2），各仪器的相关信息见表1。仪器自动观测并记录数据的周期为10 min，随后人工将其处理成1 h平均值。然后对异常值进行剔除，缺失数据通过线性内插法插补。由于研究区气候极端干旱，以晴天为主，而晴天和阴天地表土壤接收的光合有效辐射存在显著差异，因此主要选择典型晴天和阴天为研究个例对地表土壤温度、热通量、净辐射进行分析。

表1 土壤温度、湿度、热通量和净辐射观测的仪器及有关参数

Table 1 Instruments for the observation of soil temperature， humidity， heat flux and net radiation

名称	型号	生产厂商/国家	安装位置/m
土壤热通量板	HFP01	HUKSEFLUX/荷兰	地下0.1、0.3
土壤温湿度传感器	SMC300	Spectrum/美国	地下0.1、0.3
净辐射	CNR4	Kipp & Zonen/荷兰	地表

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感热（H， W∙m^-2）和潜热（LE， W∙m^-2）通量数据来源于胡杨林试验区架设的涡度相关观测塔（高度为24 m），用于分析土壤热通量对地表能量闭合率的影响。观测塔上安装有一套开路式涡度相关测定系统，探头的安装高度为20 m，该系统由三维超声风速系统（CSAT3）和开路式CO₂/H₂O红外分析仪（Li-7500A）组成。试验数据采集后，运用Loggernet 4.0软件对原始数据进行数据分割及格式转换，分割后的数据时间间隔为30 min，格式为TOB1。然后用Eddypro 5.2.0软件对分割后的数据进行基本处理，包括异常值剔除、倾斜校正、时间滞后校正、频率响应校正、超声虚温校正及密度效应校正。原始数据的处理方法包括脉冲计数与消除、振幅分辨率、信号丢失、绝对限值、偏移度与峰值等，而对于数据的质量检查，则依据CARBOEUROPE标准。经过上述处理后的数据仍然存在异常值，需要再剔除一部分数据，包括降水时次的数据、R_n<10 W∙m^-2的数据以及λET>800 W∙m^-2的数据。

2.2　梯度热量法计算地表土壤热通量

地表土壤热通量不仅指土壤热通量板测定的热通量，还应包括土壤热通量板到地表的土壤热储存。因此，地表土壤热通量将利用0.1 m深度处土壤热通量（G_0.1，W∙m^-2）观测值计算获得^［30］，公式为：

G_{0} = G_{z} + Δ S

（1）

G_{z} = - C_{s} k \frac{\partial T}{\partial t}

（2）

Δ S = \int_{z}^{0} C_{s} \frac{\partial T}{\partial t} d z

（3）

式中：G_z 是深度z处的土壤热通量（W∙m^-2）；ΔS是地表与深度z处之间土层的蓄热量（W∙m^-2）；C_s为土壤容积热容量（J∙m^-3∙℃^-1）；k是土壤热扩散率（m²∙s^-1）； $\frac{\partial T}{\partial t}$ 为地温随时间的变化率；z是到地表的深度（m）；T为深度z处的土壤温度（℃）；t是时间（s）。

2.3　强迫恢复法估算地表土壤热通量

强迫恢复法由Bhumralkar^［23］提出，计算公式为：

G_{0} = {∆ z c_{v} \frac{\partial T}{\partial z}|}_{0 - z} + {\sqrt[]{\frac{ω k c_{v}}{2}} [\frac{1}{ω} \frac{\partial T}{\partial z} + T (z, t) - T]|}_{z}

（4）

式中：ω为地球自转角速度；c_v是土壤体积热容量（J∙m^-3∙℃^-1）。

2.4　模拟精度评定指标

本文选用3个数据指标来评定模拟精度：修正效率系数（E₁）、修正一致系数（d₁）和平均绝对误差（MAE）^［31］。各系数计算公式为：

E_{1} = 1 - \frac{\sum_{i = 1}^{N} |O_{i} - M_{i}|}{\sum_{i = 1}^{N} |O_{i} - {\bar{O}}_{i}|}

（5）

d_{1} = 1 - \frac{\sum_{i = 1}^{N} |O_{i} - M_{i}|}{\sum_{i = 1}^{N} (|O_{i} - {\bar{O}}_{i}| + |M_{i} - {\bar{O}}_{i}|)}

（6）

M A E = \frac{\sum_{i = 1}^{N} |O_{i} - M_{i}|}{N}

（7）

式中：O_i 为实测地表土壤热通量（W∙m^-2）；M_i 为模拟地表土壤热通量（W∙m^-2）； ${\bar{O}}_{i}$ 为实测地表土壤热通量平均值（W∙m^-2）；N为样本总数。

3 结果与分析

3.1　土壤温度变化特征

3.1.1　日变化

选择7月不同天气条件（晴天和阴天），取平均值分析地下0.1 m和0.3 m处土壤温度日变化趋势（图2）。总体上，地下0.1 m和0.3 m处土壤温度日变化呈准余弦曲线，晴天地下0.1 m和0.3 m处土壤温度均高于阴天各值。晴天地下0.1 m和0.3 m处日平均土壤温度分别为22.8 ℃和20.7 ℃，高于阴天日平均土壤温度（20.8 ℃和19.6 ℃）。不论是晴天还是阴天，地下0.3 m处土壤温度在一天内的振幅均较小，可见天气条件对深层土壤的温度影响不大。

图2

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图2 晴天和阴天试验地地下0.1 m和0.3 m处土壤温度日变化

Fig.2 Diurnal variations of soil temperatures at 0.1 m and 0.3 m depth underground of the study site on sunny and cloudy days

土壤温度变化主要是由到达地表的辐射差异所致。本研究中发现随着深度增加，土壤温度的日变化曲线越趋平缓，振幅越小，这与张艳武等^［32-33］在黑河下游研究结论一致。张艳武等^［32-33］还发现，在额济纳绿洲区土壤温度的活动层基本在地下10 cm范围以内，与其他地区的研究结果相比（活动层一般可达地下20 cm^［34］），该地区土壤温度的活动层较薄。由于额济纳绿洲属于世界极端干旱区，以晴天为主，因此，晴天的土壤温度变化特征基本反映了该绿洲区的气候特征，阴天时土壤温度振幅明显小于晴天，因此阴天土壤温度的变化可以表征在晴天基础上的扰动大小。

3.1.2　月变化

图3为试验地地下0.1 m和0.3 m处土壤温度，可以看出土壤温度在整个观测期内呈现出先升高后降低的变化趋势，最高土壤温度出现在7月底（地下0.1 m和0.3 m处最高土壤温度分别为24.1 ℃和21.5 ℃）。地下0.1 m处的平均土壤温度为17.8 ℃，相较而言，地下0.3 m处的平均土壤温度略低，平均温度为16.7 ℃。

图3

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图3 试验地地下0.1 m和0.3 m处土壤温度月变化

Fig.3 Variations of soil temperatures at 0.1 m and 0.3 m depth underground of the study site

3.2　地表土壤热通量变化特征

3.2.1　日变化

选择与土壤温度日变化相同的观测时段，对地表土壤热通量的日变化进行分析（图4）。可以看出在各观测日内，土壤热通量（地表、地下0.1 m处和地下0.3 m处）日变化均呈先升高后降低的“单峰型”曲线，晴天地表土壤热通量的最大值（93.34 W∙m^-2）、平均值（20.11 W∙m^-2）和变化幅度（116.96 W∙m^-2）均明显大于阴天各值（依次为55.18、10.55、75.50 W∙m^-2）。地表土壤热通量的日总量晴天（482.54 W∙m^-2）明显大于阴天（253.15 W∙m^-2）。

图4

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图4 晴天和阴天试验地地表、地下0.1 m和0.3 m处土壤热通量日变化

Fig.4 Diurnal variations of soil heat fluxes at the earth's surface， and the 0.1 m and 0.3 m depth underground of the study site on sunny and cloudy days

3.2.2　月变化

将各观测日内每小时的土壤热通量求和，进而分析试验地地表土壤热通量月变化（图5）。可以看出，试验地地表土壤热通量在观测期内总体呈先升高后降低的趋势。日尺度上，地表土壤热通量的平均值为107.68 W∙ m^-2，最大值出现在7月初，最小值出现在10月初，二者之间的日均值相差超过了900 W∙m^-2。

图5

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图5 试验地地表土壤热通量月变化

Fig.5 Monthly variarion of soil heat flux at the earth's surface of the study site during the observation period

直接测量地表土壤热通量比较困难^［15］，在实际研究中，土壤热通量板通常埋设在地下一定深度处，地表土壤热通量不能直接观测获得。过往的陆面过程研究为了简化数据处理，在有些情况下直接使用最浅层的土壤热通量代替地表土壤热通量来进行分析，而最浅层的土壤热通量与地表土壤热通量的差值就构成了剩余能量或存储项的一部分，即土壤热存储^［19］。因此，本研究利用梯度热量法计算地表土壤热通量，可以更好地反映地表能量分配过程。从日变化情况来看，地表土壤热通量在夜间为负值，土壤向大气释放能量。早晨随着太阳升起，陆地表面开始接受太阳辐射，地表土壤热通量逐渐由负值变为正值，土壤开始储热^［35］。在早晨和傍晚，均是净辐射先达到零值，其后地表土壤热通量也达到零值，这与对不同土壤类型的热通量变化特征研究结果一致，主要是由于土壤热通量板安装在地下一定深度处，仪器感应面较净辐射而言相对滞后。晴天地表土壤热通量的日总量、平均值、最大值和振幅等都明显大于阴天，这与李亮等^［8］、聂泽鑫等^［17］、唐恬等^［35］研究结果一致，说明晴天的太阳净辐射更高，热量条件也更好，而阴天云量较多，太阳辐射容易被遮蔽和散射，到达地表的净辐射较少，由此导致晴天和阴天土壤热通量差距较大^［36］。从月变化情况来看，在观测期最后时段即进入秋季后，地表土壤热通量由正值逐渐转化为负值，这与马小红等^［37］对于额济纳绿洲胡杨林生态系统地表土壤热通量研究结果一致。

3.3　地表土壤热通量与净辐射

试验地地表土壤热通量和净辐射的关系见图6，二者呈现出相似的日变化趋势。晴天天气条件下，地表土壤热通量和净辐射的值均高于阴天。不论是晴天还是阴天，净辐射较地表土壤热通量在早晨和晚间都是先达到零值，且净辐射在正午前后先达到峰值，地表土壤热通量滞后2—3 h后也达到峰值。对地表土壤热通量取绝对值可以看出，无论昼夜，均是晴天大于阴天，也反映了阴天天气条件下云的“保温作用”明显。一天内地表土壤热通量占净辐射的比例（G_o/R_n）并不是一成不变的常数，而是随着时间递减（本研究中典型观测日内G_o/R_n由35%降低至8%）。

图6

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图6 试验地地表土壤热通量和净辐射的关系

Fig.6 Relationship between soil heat flux at the earth's surface and net radiation at the study site

一天内G₀/R_n随着时间呈递减趋势，这与众多学者的研究结果一致。Fuchs等^［38］和Idso等^［39］研究发现裸地条件下G₀/R_n在正午前后的变化趋势并不对称，上午的值明显大于下午。在地表裸露或有稀疏植被覆盖的地区，G₀/R_n在一天内的变化同样呈现出递减的趋势^［40-42］。Santanello等^［42］发现在半干旱区有稀疏植被覆盖的地区，G₀/R_n在一天内呈余弦变化趋势，最大值出现在09:00。对于同一种土地利用类型，在干、湿不同条件下，G₀/R_n也会产生差异。Idso等^［39］发现干土地条件下G₀ /R_n 约为0.5，而湿土地约为0.3。此外，G₀/R_n还会随着土壤特性、植被状况和太阳高度角等因子的不同而发生变化^［43-45］。

3.4　地表土壤热通量模拟估算与验证

试验地地表土壤热通量模拟与验证结果见图7和表3。不论是晴天还是阴天天气条件下，基于强迫恢复法模拟估算的地表土壤热通量在早晚时段内高于实测值，其余时段内低于实测值。从表2可以看出，晴天天气条件下用于评定模拟精度的各指标值（E₁、d₁、MAE、R² 各值依次为0.844、0.918、5.678、0.986）与阴天天气条件下（0.819、0.907、4.117、0.971）数值接近，说明基于强迫恢复法模拟估算的地表土壤热通量在晴天和阴天天气条件下的模拟精度较为接近，且模拟精度均较高，强迫恢复法可用于绿洲区地表土壤热通量的有效模拟。

图7

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图7 试验地地表土壤热通量模拟

Fig.7 Modeling of soil heat flux at the earth’s surface at the study site

表2 试验地地表土壤热通量验证

Table 2 Verification of soil heat flux at the earth's surface at the study site

天气条件	E₁	d₁	MAE	R²
晴天	0.844	0.918	5.678	0.986
阴天	0.819	0.907	4.117	0.971

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表3 地表土壤热通量对能量平衡闭合的影响

Table 3 Influence of soil heat flux exerted on the energy balance ratio

能量平衡闭合率	月份
能量平衡闭合率	5	6	7	8	9	10
(H+LE)/ (R_n- G_0.1)	0.74	0.81	0.83	0.84	0.87	0.85
(H+LE)/(R_n- G₀)	0.77	0.85	0.88	0.90	0.92	0.89

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本研究基于强迫恢复法模拟估算了额济纳绿洲地表土壤热通量，结果显示在峰值前后出现了不同程度的低估，这与聂泽鑫等^［17］对塔克拉玛干沙漠腹地地表土壤热通量模拟结果一致，而与Venegas等^［20］研究得出的结论相反，这可能是由不同的土壤类型造成的^［5］。本研究中基于实测数据的实际情况，选择地下0.1 m处的土壤热通量作为G_z 的数据来源，Liebethal等^［46］指出G_z 的数据来源于哪一深度是模拟估算地表土壤热通量的关键环节，因此，未来可增加不同深度处G_z 的计算对地表土壤热通量模拟精度的影响分析。

3.5　地表土壤热通量对能量平衡闭合的影响

试验期内感热和潜热通量变化情况见图8，潜热通量与感热通量呈相反的变化趋势，潜热通量的平均值高于感热通量（感热通量的平均值为62.5 W∙m^-2，潜热通量的平均值为108.7 W∙m^-2）。基于感热和潜热数据，计算能量平衡闭合率（（H+LE）/（R_n-G）），在一定程度上以反映地表水热交换过程。这里的G往往指地下一定深度处土壤热通量板等测定的热通量值（本研究为地下0.1 m处的土壤热通量G_0.1），本文用G₀代替G_0.1以分析考虑土壤热储存后地表土壤热通量对能量平衡闭合的影响（表3）。由表3可以看出，在试验期的各月份内，用G₀代替G_0.1均可以提高试验地地表能量闭合率。基于地下0.1 m处土壤热通量的测定值计算的平均能量平衡闭合率为0.82，用G₀代替G_0.1后平均能量平衡闭合率提高为0.87。徐自为等^［12］基于农田下垫面能量平衡的研究得出了同样的结论，用地表土壤热通量代替2 cm土壤热流板观测值可以有效提高闭合率。目前影响能量平衡不闭合的原因尚没有统一定论，普遍认为单点的涡度相关观测系统无法准确观测低频涡旋的贡献是能量平衡不闭合的主要原因^［47-48］。

图8

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图8 试验期内感热（H）和潜热（LE）通量变化趋势

Fig.8 Variations of sensible and latent heat fluxs during the study period

4 结论

本文采用梯度热量法计算了中国极端干旱区——额济纳绿洲地表土壤热通量，分析了在不同天气条件（晴天和阴天）和时间尺度下地表土壤热通量的变化特征，基于强迫恢复法模拟了地表土壤热通量并对其加以验证。晴天地表土壤热通量的日总量、平均值、最大值和振幅等都明显大于阴天。在观测期内，地表土壤热通量总体呈先升高后降低的趋势，最大值和最小值的日均值相差超过了900 W∙m^-2。不论是晴天还是阴天，净辐射较地表土壤热通量在早上和晚上都是先达到零值，且净辐射在正午前后先达到峰值。对地表土壤热通量取绝对值可以看出，无论昼夜，均是晴天大于阴天。一天内地表土壤热通量占净辐射的比例随着时间递减。基于强迫恢复法估算的额济纳绿洲地表土壤热通量与实测值具有较好的一致性。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

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张娟，李晓东，李凤霞，等.

黄河源头高寒草甸夏季土壤水热特征及相互关系研究

［J］.草业学报，2012，21（6）：306-314.