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第20卷第9期地球科学进展Vol.20No.9
2005年9月ADVANCESINEARTHSCIENCESep.，2005

文章编号：1001-8166（2005）09-1012-10
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陇中黄土高原冬季地表辐射和能量平衡特征

杨启国，杨兴国，马鹏里，王润元，刘宏谊
（中国气象局兰州干旱气象研究所，甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室，甘肃兰州730020）

摘要：利用定西试验基地2003年12月至2004年2月获取的地气相互作用观测资料，分析了陇
中黄土高原冬季典型天气（晴天、阴天及雪天）和平均状况下的地表辐射能量平衡和土壤温度等微
气象特征的日变化规律。结果表明，在典型天气间微气象特征有较大差异，但冬季的平均特征与晴
天比较接近，云和降雪的扰动影响有限。冬季地表能量平衡以感热输送为主，土壤热通量为辅，且
普遍存在不平衡现象。冬季初的2/3时段净辐射及土壤热通量日总量基本为负值，之后的1/3时
段为正值，冬季地面加热场为热源。冬季土壤温度在地表及20cm土壤层存在日变化，30cm及以
下土壤温度日变化很小。冬季地表日平均反射率基本在0.20～0.25之间变化，平均值为0.22。
关键词：陇中黄土高原；辐射平衡；能量平衡；感热
中图分类号：P442.4文献标识码：A

陇中黄土高原地处甘肃省中东部、黄土高原西然资源要素之一，弄清其基本特征无疑可以为合理
部，面积11.3万km2以上，占黄土高原总面积的配置自然资源和生态环境的恢复建设提供科学依
1/5，海拔大多在1200～2500m之间，下垫面属黄据。地表辐射收支和能量平衡正是地表光热资源特
土高原丘陵沟壑区，植被低矮稀疏，水土流失严重，征的重要表现方面。
生态环境脆弱。位于青藏高原东侧，身居欧亚大陆开展地表辐射收支和能量交换过程的研究也是
腹地的陇中黄土高原，年均降水量在200～600mm陆面过程试验和地气相互作用研究的核心内容之
之间，是我国干旱气候区和湿润气候区之间的重要一，是改进陆面过程参数化方案和发展陆面过程模
天气气候过渡带，也是气候变化的敏感带。陇中黄式的基础性工作［3，4］。国际上自20世纪80年代以
土高原具有的独特陆面特点和生态属性，使得其地来开展的一系列涉及不同气候区不同下垫面及典型
表反射特征和对太阳辐射的响应过程，以及地气之流域的大型陆面过程观测试验，如HAPEX-MOBIL-
间的能量循环过程有别于其它下垫面，从而形成特HY、FIFE、EFEDA、GEWEX中的BALTEX、GCIP、
殊的区域气候特征，这必将对我国西北天气气候的GAME、LBA、MAGS、MDB和LPB，以及BOREAS、
形成和季风环流的活动，乃至全球气候和大气环流HAPEX-Sahel、NOPEX等，均将确定地表辐射能量通
的变化产生深刻影响。因此对这一地区近地层与大量特征作为主要研究目标之一。国内与国际同步相
气间热力动力过程所表现的辐射能量交换特征的研继开展的QXPMEX、HEIFE、TIPEX、Game-Tibet、
究就显得尤为重要。此外，陇中黄土高原处于我国Game-HUBEX、IMGRASS、NWC-ALIEX等陆面过程
的农牧交错带、资源潜力带和生态环境脆弱带，如何试验，下垫面类型包括青藏高原的湿润河谷、半干旱
实现自然资源的合理配置及恢复生态系统的良性循过渡带、高寒荒漠和高原草甸，西北干旱地区黑河流
环已成为该区域社会经济可持续发展的首要问域的绿洲、沙漠、戈壁和敦煌极端干旱区的荒漠戈
题［1，2］。地表光热资源作为生态系统中最重要的自壁，中纬度半干旱草原，东亚副热带半湿润地区的旱

*收稿日期：2005-05-11；修回日期：2005-07-31.
*基金项目：国家自然科学基金项目“半干旱雨养农业区地气相互作用观测试验研究”（编号：40205005）资助.
作者简介：杨启国（1973-），男，甘肃白银人，助理研究员，主要从事干旱气象观测试验研究.E-mail：[e-mail]
第9期杨启国等：陇中黄土高原冬季地表辐射和能量平衡特征1013

田、稻田、森林和水体等［5～11］。近几年，还在内蒙古验基地（104°37＇E，35°35＇N），与定西气象站相毗邻。
奈曼流动沙丘及农田生态系统［12］、祁连山海北高寒海拔高度1896.7m，年日照时间为2433h，年平均
草甸［13］、长江三角洲典型稻作区［14］、吉林通榆半干气温6.7℃，≥0℃的积温为2998.3℃，≥10℃的积
旱地区［15］等下垫面开展了地气相互作用的观测试温为2360.5℃；近30年平均降水量386.0mm，降
验。在这些试验中，对下垫面的辐射能量平衡特征、水主要集中在5～10月，占年降水量的86.9％；平
热源状况、云和辐射与陆面过程的相互作用等进行均无霜期14