基于观测的巴丹吉林沙漠腹地湖泊能量分配及蒸发模型研究

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1、分类号：密级：研究生学位论文基于观测的巴丹吉林沙漠腹地湖泊能量分配论文题目（中文）及蒸发模型研究OBSERVATIONOFENERGYPARTITIONINGANDSIMULATIONOF论文题目（外文）LAKEEVAPORATIONOVERALAKEINTHEBADAINJARANDESERT研究生姓名张洵赫学科、专业地理学·地球系统科学研究方向干旱区气候变化与水循环学位级别博士导师姓名、职称王乃昂教授论文工作起止年月2013年9月至2018年3月论文提交日期2018年4月论文答辩日期2018年6月学位授予日期校址：甘肃省兰州市本项研究受以下基金项目

2、资助国家自然科学基金重点项目（41530745）基于观测的巴丹吉林沙漠腹地湖泊能量分配及蒸发模型研究摘要蒸发是干旱区水循环过程的关键因素。巴丹吉林沙漠腹地存在110个常年积水的湖泊，受人类活动影响极小，是研究极端干旱条件下的水面能量分配和蒸发规律的理想场所。蒸发作为湖泊水的主要流失方式，是定量研究沙漠腹地湖泊水源来源的关键因素。由于该地区陆气相互作用观测起步较晚，缺少详细、连续的综合定位观测数据，对沙漠腹地湖面的能量分配和蒸发规律等基本科学问题的研究尚不充分，更缺乏合理、有效的湖泊蒸发模拟手段，导致已有研究对该地区的蒸发认识产生较大差异。本研究结合巴丹

3、吉林沙漠陆面过程与湖泊群水文循环的多尺度综合观测试验，主要利用涡度相关技术对沙漠腹地湖面的能量分配和气象要素进行观测，揭示不同时间尺度上巴丹吉林沙漠腹地水面-大气间的能量交换和水汽交换的规律，并结合沙漠外围常规气象站及蒸发皿数据，利用几种常用水面面蒸发模型，对不同时间尺度上的沙漠腹地的湖面蒸发进行模拟、评估和分析，获取对沙漠腹地湖泊蒸发进行有效模拟的方法。本研究主要结论如下：（1）涡度相关技术可以对沙漠腹地湖泊能量通量和水汽通量变化规律进行长期、有效的观测。全年整体能量闭合比率为1.39，去除冬季（12月、1月、2月）数据的能量闭合比率为1.32，全年

4、的湍流通量高于可利用能量30%以上；巴丹吉林沙漠湖泊的能量不闭合原因为平流较明显条件下湖泊与周围沙山的能量交换；（2）净辐射通量、潜热通量、感热通量具有有明显的季节变化，日净辐射通量与日潜热通量呈正相关，与日感热通量呈负相关。在能量分配上，湖面以潜热通量为主，在2012年8月至2013年7月间，年平均潜热通量为119.7W/m2，而年平均感热通量仅为8.2W/m2；（3）日平均风速(u)、空气温度(Ta)、湖面温度(Ts)以及饱和水汽压差(VPD)数据的变化与潜热通量的变化呈显著的线性相关，通过多元线性拟合，包含Rn、Ta、u、VPD的方程可有效的模拟

5、湖泊潜热通量变化；30分钟数据的I日内变化上，潜热通量相对净辐射通量、空气温度的变化存在2~3小时的滞后，其中风速对潜热通量的影响最大；（4）通过蒸发模型可以模拟巴丹吉林沙漠湖泊蒸发变化规律，模型计算的日蒸发量与涡度相关观测的日蒸发量在季节尺度上具有较一致的变化趋势。其中利用彭曼公式(1948)，对湖泊模拟具有效果最佳；利用PT公式时，由于沙漠湖泊存在较强的平流交换，PT取1.78可对湖泊蒸发较好模拟；（5）阿拉善右旗气象站的蒸发皿的日蒸发量变化上与腹地湖泊涡度相关系统观测蒸发变化呈线性相关；可用阿拉善右旗气象站蒸发皿数据对过去数十年的的湖泊蒸发量进

6、行估算；（6）阿拉善右旗在1966年至2013年间存在平均温度、日照时数持续的升高但蒸发皿蒸发下降的“蒸发悖论”的现象，主要原因为风速的下降。关键词：巴丹吉林沙漠，干旱区，湖泊，涡度相关，能量分配，水汽交换，蒸发，模型，模拟IIOBSERVATIONOFENERGYPARTITIONINGANDSIMULATIONOFLAKEEVAPORATIONOVERALAKEINTHEBADAINJARANDESERTAbstractEvaporationisthekeyfactorofwatercycleinaridregions.110lakesintheh

7、interlandoftheBadainJaranDesertwhicharelittleinfluencedbyhumanactivitiesofferedtheidealplacetostudytheenergypartitioningandevaporationlawofwatersurfaceunderextremedroughtconditions.Evaporationisthemainwayofdrainageoflakewater,anditisalsothekeyfactortoquantitativelystudythesource

8、ofgroundwaterinthehinterlandofthedesert.However