积雪和沙尘对冰封期青海湖辐射和温度的影响.docxVIP

第42卷第4期高原气象Vol.42No.4

2023年8月PLATEAUMETEOROLOGYAugust，2023

牛瑞佳，文莉娟，王梦晓，等，2023.积雪和沙尘对冰封期青海湖辐射和温度的影响［J］.高原气象，42（4）：913-922.NIURuijia，WENLijuan，WANGMengxiao，etal，2023.EffectsofSnowandDustonRadiationandTemperatureinQinghaiLakedur-ingIce-coveredPeriod［J］.PlateauMeteorology，42（4）：913-922.DOI：10.7522/j.issn.1000-0534.2023.00021.

积雪和沙尘对冰封期青海湖辐射和温度的影响

牛瑞佳1，2，文莉娟1，王梦晓1，2，赵仪欣1，2，

董靖玮1，王冠添1，2，王琦3

（1.中国科学院西北生态环境资源研究院/中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室，甘肃兰州730000；

2.中国科学院大学，北京100049；

3.甘肃省人工影响天气办公室，甘肃兰州730020）

摘要：青藏高原广泛而密集地分布着大量湖泊，受高海拔影响，湖泊多季节性冻结且冰封期较长。湖冰可显著改变湖面和水下辐射、能量传输过程，进而影响局地、区域气候及冰下水生生态系统；然而目前对高原湖泊冰封期湖面特征及湖下热力过程的认识尚不明确。因此，本研究于2022年2月6-28日在青藏高原最大湖泊青海湖进行了冰封期多层湖水-湖冰-大气的系统野外观测；利用获取的野外观测数据及视频影像，结合台站降水资料，研究了冰封期青海湖不同冰面覆盖条件对湖水-湖冰-大气辐射和温度的影响。结果表明，降雪、沙尘、大风等不同天气过程可显著改变冰面物质的分布情况，导致青海湖冰面覆盖物和冰层的厚度发生变化。冰面覆盖物的反照率差异及其对太阳辐射的吸收差异使入射到湖表覆盖物上界面、湖冰上界面的短波辐射和湖冰温度日变化存在显著差别。裸冰时反照率较小且上层少有可吸收太阳辐射的覆盖物，冰面温度的日变化较大。积雪的高反射特性和沙尘的强吸收特性均削弱了入射湖冰表面的短波辐射，使得湖冰温度日变化较小。

关键词：青海湖；冰封期；辐射；温度；湖冰；积雪；沙尘；天气过程

文章编号：1000-0534（2023）04-0913-10中图分类号：P461+.5文献标识码：A

DOI：10.7522/j.issn.1000-0534.2023.00021

1引言

青藏高原被称为“亚洲水塔”，湖泊分布广泛而密集，拥有地球上海拔最高、数量最多、总面积最大的高原湖泊群，总面积超过5.0×104km2，占我国湖泊总面积一半以上（Zhangetal，2019；Wanetal，2016；马耀明等，2021）。受高海拔影响，青藏高原湖泊多在冬季冻结，冻结时间长达数月至半年，湖冰厚度可达0.6~0.8m（Kirillinetal，2017；Sharmaetal，2016；汪关信，2020；黄文峰等，2016；曲斌等，2012；陈贤章等，1995）。

湖泊冻结改变了湖表反照率与入射湖水的太

阳短波辐射强度，显著阻隔了大气与湖水之间的热量和动量交换，使得冰封期湖泊表现出与无冰期不同的辐射和温度特性，从而对湖水-湖冰-大气系统的能量和质量传输产生影响（Lepp?ranta，2010；张津榕，2021；宋爽，2019）。冻结湖泊可通过多种方式影响水生生态系统，前人研究表明湖泊冻结可抑制湖中浮游藻类及水生植物光合作用，同时湖冰也能阻隔湖泊与大气之间的氧气交换，使得冰封期湖内的耗氧过程主要依赖冻结前水中溶解氧的供给（Kirillinetal，2012；Medingetal，2001）。氧气消耗殆尽后，湖冰以下厌氧菌分解有机物产生大量甲烷，最终湖内水生生物活动强度减弱、活性降低。

收稿日期：2022?10?1