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黄河源区玛曲土壤冻融过程中地表水热交换特征分析

土壤冻融；能量通量；水热交换；数值模拟；

 土壤冻融过程显著影响地表水分和热量变化。利用玛曲2017年8月~2018年7月的土壤温度/湿度、涡动观测资料以及公用陆面模式（Community Land Model, CLM）最新版本CLM5.0的模拟资料，分析各冻融过程中土壤温湿度、辐射通量和能量通量的日变化、年变化以及地表能量平衡的变化特征，获得冻融过程中地表水热交换的特征。研究表明：（1）土壤冻融过程包括冻结过程、完全冻结、消融过程及完全消融四个阶段，各阶段中的土壤温度/湿度、辐射通量和能量通量存在明显的日变化，在冻结过程和消融过程阶段，土壤湿度随土壤温度变化显示出明显的日冻融循环。辐射通量及能量通量呈现单峰形日变化，白天通量大于夜间。典型晴天与阶段平均变化特征一致，但变幅更大，变化更剧烈。（2）完全消融（冻结）阶段土壤湿度较大（较小），潜热通量较大（较小），地表能量以潜热（感热）通量为主。消融过程阶段，土壤湿度日变幅变化较大时潜热通量日变幅变化明显，土壤中水分的昼融夜冻导致频繁的潜热通量释放影响地表热通量。土壤热通量在冻结过程（G₀=-8.88W·m^-2）和消融过程阶段（G₀=3.38W·m^-2）绝对值分别大于完全冻结过程（G₀=-5.72 W·m^-2）和完全消融阶段（G₀=2.69 W·m^-2），土壤日冻融循环阶段加强地表能量交换。（3） 冻结过程、完全冻结、消融过程和完全消融阶段平均能量闭合率为2.024、1.619、0.972和1.041，消融过程和完全消融过程能量闭合率较好。白天能量闭合率好于夜晚。日冻融循环影响土壤中的水相变释放（吸收）热量，导致高估（低估）土壤热通量从而高估（低估）能量闭合率，从而影响地表能量收支平衡。