新疆生地所在綠洲冷島效應形成機制研究中獲進展

  土壤水分在陸-氣相互作用中起著重要作用,土壤水分變化引起的潛熱通量和感熱通量的變化會影響近地表氣溫,從而影響幹旱區綠洲的冷島效應。盡管當前已有研究通過數值模擬和衛星遙感所獲取的地表溫度數據(LST)對綠洲冷島效應進行了定量評估,然而,土壤水分如何控制蒸散,進而影響地表氣溫,並最終主導綠洲冷島效應的控制機制等還缺乏研究。 

  针对这一现状,中國科學院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室阿克苏站团队以蒸发率(EF)對土壤水分的依賴性爲核心,構建了一個土壤水分影響地表氣溫的動態分析框架。 

  研究結果表明:1)溫度對蒸發率的敏感性系數和蒸發率對土壤水分的敏感性系數在夏季最高,空間上平原綠洲區最高。土壤水分對EF的貢獻率顯著高于EF對氣溫的貢獻率。2)土壤水分往往對氣溫産生負影響,負影響面積占總面積的41%82%,這種影響主導了綠洲與荒漠地區氣溫變化的差異,並進一步促進了綠洲效應的形成。3)由土壤水分變化引起的平均最高氣溫變化可達0.386k,解釋了總氣溫變化的57.99%。山地、綠洲和平原荒漠區土壤水分對溫度變化的貢獻率分別爲24.6%60%4.9%。土壤水分對氣溫變化的高貢獻主要是由于綠洲區植被高蒸騰所致。夏季綠洲區作物蒸騰對氣溫變異的平均貢獻率爲53.99%。其中阿克蘇綠洲貢獻率最高,爲55.25%,庫爾勒綠洲貢獻率最低,爲52.04%。相比之下,土壤蒸發對溫度變異的平均貢獻率僅爲9.40% 

  該研究采用和發展的分析框架具有清晰的物理機制,是定量解讀荒漠-綠洲區土壤水分與氣溫反饋關系及綠洲冷島效應的簡單有效的分析框架。基于土壤水分與氣溫的負反饋關系,分析了綠洲降溫效應的動態和上限。該分析框架和結果將爲幹旱區水熱平衡的進一步研究提供新的視角。 

  研究成果以“Soil moisture controlled the variability of air temperature and oasis effect in a large inland basin in arid region”爲題發表于Hydrologcial Processes 

  論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/hyp.14246 

 

1   土壤水分與地表氣溫直接的反饋關系及綠洲冷島效應的演化過程