青藏高原不同地区湍流输送特征及其与气象因子的关系

李宏毅 肖子牛

1 中国气象局气象干部培训学院，北京 100081

2 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室，北京 100029

1 引言

青藏高原有“世界屋脊”和“地球第三极”之称，约占中国陆地面积的四分之一，平均海拔4500 m，是中国最大、世界海拔最高的高原，也是亚洲许多大江大河的发源地。青藏高原对我国、亚洲乃至全球的天气气候都有着重要影响，制约着东亚大气环流及其系统的基本格局，而且引发异常的天气气候灾害（叶笃正和张捷迁, 1974; 叶笃正和高由禧, 1979; Kuo and Qian, 1981; 章基嘉等, 1988; 钱永甫, 1993; 季国良等, 2001, 2002; 王澄海等, 2003;吴国雄等, 2003）。青藏高原地形复杂，包括高山（海拔在7000 m 以上）、深壑（海拔3000 m 以下），地表状况多样，包括河滩、草甸、森林、冰雪等。青藏高原非均匀下垫面上的地气交换过程极为复杂，这给正确认识青藏高原大气过程、准确预测天气气候过程带来极大的困难。

1978 年5～8 月，中国开展了第一次青藏高原大气科学试验，对青藏高原地气交换过程的进行研究，指出青藏高原在夏季是一个强大的热源，整个高原湍流感热输送最大值都在5 月、6 月，西部的最大输送在6 月，东部和喜马拉雅或全高原的月平均最高值都在5 月，整个高原的蒸发潜热在7 月最大（叶笃正和高由禧, 1979; Ding, 1994）。1998 年5～8 月第二次青藏高原大气科学试验研究指出青藏高原地气热量交换在干季以感热为主，在湿季以潜热交换为主（陶诗言等, 1999; 李国平等, 2000）。李英等（2009）研究表明理塘地区夏季降水丰富，使得潜热大大增加，因此理塘站7 月潜热通量远大于感热通量。马耀明等（2006）研究表明藏北高原地区在7 月也是潜热输送占主导地位。1998 年青藏高原大气科学试验（Tibetan Plateau Experiment for atmospheric sciences，简称TIPEX）期间当雄和昌都地区在湿季的感热和潜热输送所起作用基本相当。高原西部站点改则和狮泉河无论在1 月还是7 月，感热都远大于潜热（余锦华等, 2004）。

上述研究初步揭示了高原一些站点在干湿季的湍流输送特征，但由于观测资料的匮乏，已有工作主要集中在高原单个站点或不同区域少数几个站点的研究。青藏高原地形复杂，地表状况多样，不同地区的地气能量交换有着很大的差异，而上述研究结果大都只能代表局地特征，难以针对不同区域进行很好的对比研究，这就需要增加站点观测，不断扩大研究区域。此外，前人研究大多关注的是湿季的湍流特征，而对全年其他月份研究较少。为此，本文将利用第三次青藏高原大气科学观测试验数据，针对不同区域观测站点感热和潜热的季节变化进行详细的对比研究，旨在揭示不同区域感热和潜热季节变化的差异性。

王修信等（2008）研究了半干旱地区草地水热通量与环境因素的相关性，结果表明草地水热通量受净辐射影响最大，其次是下垫面温度与气温之差，风速影响相对较弱。景梽淏等（2016）研究了低丘红壤区旱田水热通量及其气象影响因素，结果表明对旱地潜热和感热影响最大的气象因素有净辐射、相对湿度，其次有气温，而风速和水汽压对潜热和感热交换的影响并不显著；雨季降水量与农田潜热和感热总体呈负相关，旱季降水量影响相对较小。关于高原站点湍流通量与气象因素的相关分析研究的较少，尤其是不同区域站点在不同季节的湍流通量与气象因子的相关关系的对比研究几乎没有。感热的空气动力学公式为H=ρcpCHUa（Ts-Ta），其中，ρ 为空气密度，cp为空气定压比热，CH为感热整体输送系数，Ua为参考高度上的平均风速，Ts为地面温度，Ta为参考高度空气温度（叶笃正和高由禧, 1979; 张滢滢等, 2011）。因此，本文选取与感热密切相关的气象环境因子，包括地气温差（地面温度与气温之差）、平均风速、相对湿度和降水量，旨在对比研究不同区域、不同季节，气象因子对感热的影响程度有何不同？潜热的影响因子比较复杂，涉及到地表湿度，将在以后的工作中再做深入研究。

高原地区条件艰苦，测站稀少，高原近地面层及边界层观测研究的难度要远大于其他地区，观测的时间、空间和物理量都十分有限，资料十分缺乏。2014 年，中国气象局联合国内多家机构启动了第三次青藏高原大气科学考察计划，此次试验站点分布更加广泛，数据也最新最全面，该数据为研究青藏高原地区陆气能量交换提供了重要的数据基础。Wang et al.（2016）利用这次试验的超声脉动观测资料给出了新的CH估计，指出在高原中、西部草原、草甸和裸土下垫面状况下地表感热整体输送系数明显低于过去较早的估计值。8 月高原中部各站的感热平均为18 W/m2，而西部平均为56 W/m2，这些结果也比过去的小（Zhao et al., 2018; 赵平等,2018）。Li et al.（2019）和Li et al.（2020）利用此次观测数据对高原中部站点和西部站点的地表热量输送与模式结果进行了评估。本文将基于第三次青藏高原大气科学试验2014 年8 月至2015 年12月的边界层观测数据，重点在于对比分析高原西部站点（狮泉河）、中部站点（那曲、安多、班戈、比如、嘉黎）感热和潜热季节变化的差异性，以及在不同季节，不同地区湍流通量平均日变化的差异；本文还将对比研究气象因子对不同区域感热的影响程度，以及这种相关关系在不同季节有何异同？

2 资料与方法

本文使用的数据是2014 年8 月至2015 年12月的第三次青藏高原大气科学试验数据。此次试验在安多、狮泉河（阿里）、班戈、比如、大理、嘉黎、林芝、纳木错、那曲、聂荣、温江这11 个地方均建立了边界层观测站。大理和温江属于高原邻近地区，在本文不做分析。聂荣、林芝和纳木错站数据不够完整，因此本文最终选取安多、那曲、班戈、比如、嘉黎、狮泉河来进行分析。这6 个站点主要分布在青藏高原的西部和中部，并且数据最新，气象要素观测较为全面，为研究青藏高原地区的陆气能量交换提供了重要的数据基础。观测站分布如图1 所示，观测站详细地理信息见表1。

表1 青藏高原6 个观测场地的地理位置信息Table 1 Geographical location information of the six observation sites on the Qinghai-Tibet Plateau

图1 青藏高原地区海拔高度及6 个边界层观测站的位置分布Fig. 1 Altitude of the Qinghai-Tibet Plateau region and the locations of the six boundary layer observation sites

第三次青藏高原大气科学试验利用边界层塔开展近地面不同高度风向风速、气温、湿度的观测，主要观测数据还有不同深度地温、土壤含水率、土壤热通量，气压、降水量、太阳辐射，以及利用超声风速仪观测风速的三维分量（ux、uy、uz）、超声虚温、红外气体分析仪观测的二氧化碳浓度和水汽密度等要素。湍流通量分析时取30 min 间隔计算出来的统计量。

使用Li-COR 公司开发的Eddypro 软件对涡动相关系统观测数据进行了质量控制，主要包括以下几个部分：（1）通量时间平均间隔设置为30 min，每30 min 之内缺测次数超过11%时，则视为该时刻缺测；（2）超声风速仪的倾斜订正，采用二次坐标旋转的方法（Tanner and Thurtell, 1969）；（3）采用密度订正（WPL）方法考虑通量测量中密度的影响（Webb et al., 1980）；（4）剔除野点数据，剔除降水时段内计算的通量数据；（5）对通量数据进行插补。最后形成完整的数据序列。

3 青藏高原不同站点湍流通量季节变化的对比分析

感热交换是指近地层中因湍流运动引起的地面和空气之间的热量输送，而潜热交换是大气中的水发生相变时引起的热量输送，即蒸发耗热或凝结释热。图2 为安多、那曲、班戈、比如、嘉黎、狮泉河6 个站点的感热通量在2014 年8 月到2015 年12 月的变化。需要说明的是，基于不同站点观测时段的限制，季节变化和年平均值是以表2 中的实际观测时段来做分析和计算的。总体来看，年平均感热通量由大到小的站点依次是安多、那曲、狮泉河、班戈、嘉黎、比如（表2）。由图2 分析得到，安多、那曲、班戈、狮泉河的感热通量季节变化非常明显，比如和嘉黎的感热通量较小，且季节变化不明显，全年较为均匀。安多和那曲感热的季节变化比较一致，且数值接近，年平均值分别为46.5 W/m2和45.4 W/m2，感热在3～5 月最大，峰值均出现在5 月（安多71.1 W/m2，那曲64.5 W/m2），感热在12 月、1 月较小，最小值出现在1 月（安多21.3 W/m2，那曲12.5 W/m2）。狮泉河站感热在4～6 月数值最大，峰值出现在5 月（69.7 W/m2），12 月、1 月感热较小，最小值出现在12 月（15.4 W/m2）。班戈站感热在5～7 月最大，峰值出现在5 月（51.8 W/m2），感热在11、12 月较小，最小值出现在12 月（4.8 W/m2）；嘉黎站和比如站的感热较为接近，年平均值分别为22.4 W/m2和20.0 W/m2，感热在3～5 月较大，在12 月和1 月较小。

图2 2014 年8 月到2015 年12 月青藏高原6 个站点（安多、那曲、班戈、比如、嘉黎、狮泉河）感热通量的变化Fig. 2 Variation in sensible heat flux at Anduo, Naqu, Bange, Biru, Jiali, and Shiquanhe stations on the Qinghai-Tibet Plateau from August 2014 to December 2015

以往的研究表明，整个高原湍流感热输送最大值都在5 月、6 月，西部的最大输送在6 月（叶笃正和高由禧, 1979）。本文的研究发现，由于高原地区地形的不均匀性，不同地区表现出不同的季节变化特征，最大值也并不是都出现在5 月、6 月。高原中部站点安多、那曲、比如、嘉黎感热在春季3～5 月达到一年的最大值；班戈在5～7 月达到最大值；高原西部站点狮泉河的感热则在4～6 月达到一年中的最大值，但最大输送在5 月，而不在6 月，比过去的结论提前了1 个月。同时，通过本文研究得到，狮泉河感热的季节变化较中部站点显著，比如和嘉黎感热的季节变化并不明显。

图3为安多、那曲、班戈、比如、嘉黎、狮泉河6 个站点潜热通量在2014 年8 月到2015 年12月的变化。就全年来看，潜热由大到小的站点依次是那曲、比如、嘉黎、安多、班戈、狮泉河（表3）。由图3 可得，潜热比感热的季节变化要显著的多，潜热在雨季6～9 月最大，在干季11 月、12 月、1 月最小，潜热在冬、夏季差别非常大，这与叶笃正和高由禧（1979）的结果一致。那曲、比如、嘉黎、安多这4 个站季节变化较为一致，且数值较为接近，年平均值依次为39.7 W/m2、37.1 W/m2、36.9 W/m2、29.2 W/m2，峰值均出现在7 月，峰值分别为83.6 W/m2、79.0 W/m2、77.3 W/m2、73.4 W/m2。班戈站潜热小于以上4 个站点，年平均值为22.2 W/m2，峰值出现在8 月，峰值为64.7 W/m2；狮泉河潜热很小，年平均值仅为5.1 W/m2，最大值出现在8 月，数值为18.2 W/m2。叶笃正和高由禧（1979）计算了高原逐月平均月蒸发潜热，结果表明高原7 月的蒸发潜热最大。而通过本文研究，高原中部潜热最大值出现在7 月，而高原西部最大值则滞后一个月，出现在8 月。

表3 2014 年8 月到2015 年12 月6 个站点的月平均潜热通量Table 3 Monthly mean latent heat flux of the six stations on the Qinghai -Tibet Plateau from August 2014 to December 2015

图3 2014 年8 月到2015 年12 月青藏高原6 个站点潜热通量的变化Fig. 3 Variation in latent heat flux at the six stations on the Qinghai-Tibet Plateau from August 2014 to December 2015

总的来看，安多、那曲、狮泉河、班戈的年平均感热通量均大于年平均潜热通量。比如和嘉黎的年平均感热通量则远小于年平均潜热通量。安多夏季6～8 月潜热大于感热；那曲潜热在雨季6～9 月远大于感热；班戈8、9 月潜热远大于感热。这与理塘站在夏季7 月潜热远大于感热，藏北高原地区在7 月也是潜热输送占主导地位的研究结论一致（马耀明等, 2006; 李英等, 2009）。比如和嘉黎位置偏东南，因此较为湿润，潜热在4～10 月均显著大于感热。高原西部的狮泉河地区属于高寒荒漠地区，降水极少，因此全年感热大于潜热。余锦华等（2004）的研究结果同样也表明高原西部站点改则和狮泉河无论在1 月还是7 月，感热都远大于潜热，与本文结论一致。

图4为总热通量（感热和潜热之和）在2014年8 月到2015 年12 月的变化。从年平均来看，总热通量由大到小的站点依次是那曲、安多、嘉黎、比如、班戈、狮泉河（表4）。由图4 可得，6 个站点总热通量均表现出明显的季节变化，总热通量在5～9 月数值较大，在1～2 月、11～12 月数值较小，总热通量在冬、夏季的差异十分显著。那曲和安多总热通量季节变化比较一致，那曲总热通量略大于安多，年平均值分别为85.2 W/m2、75.7 W/m2，那曲峰值在7 月（133.8 W/m2），安多峰值在6 月（122.7 W/m2）。嘉黎和比如总热通量变化趋势非常一致，且数值十分接近，年平均值分别为59.3 W/m2、57.2 W/m2，峰值均出现在7 月，数值分别为100.1 W/m2、102.1 W/m2（表4）。班戈总热通量略大于狮泉河，年平均值分别为52.6 W/m2、48.0 W/m2，峰值也均出现在6 月，数值分别为84.6 W/m2、73.8 W/m2。

表4 2014 年8 月到2015 年12 月6 个站点的月平均总热通量Table 4 Monthly mean total heat transfer of the six stations on the Qinghai-Tibet Plateau from August 2014 to December 2015

图4 2014 年8 月到2015 年12 月青藏高原6 个站点总热通量（感热与潜热之和）的变化Fig. 4 Variation of total heat transfer flux (the sum of sensible and latent heat fluxes) at the six stations on the Qinghai-Tibet Plateau from August 2014 to December 2015

波文比为感热与潜热的比值，反映吸收净辐射能量在潜热和感热上的分配比例，是衡量局地气候特征的一个总体指标，在一定程度上表征局地气候的干旱程度（张强和曹晓彦, 2003）。波文比大于1.0，表明感热大于潜热；波文比小于1.0，则表明潜热大于感热，潜热输送占主导地位。图5 为高原站点的波文比在2014 年8 月到2015 年12 月的变化，图6 为不包括狮泉河站的波文比图。由图5 看出，6 个站点波文比的季节变化均十分明显，呈现出“U”型变化趋势，与潜热和总热通量的变化趋势基本相反。总体来看，波文比在2～3 月，11～12 月数值较大，在雨季6～9 月数值较小。年平均波文比由大到小的站点依次为狮泉河、安多、班戈、那曲、嘉黎、比如（表5）。狮泉河站波文比最大，年平均值为20.0，4 月波文比达到峰值，数值高达64.6，狮泉河站在夏季6～8 月波文比在2.6～6.9，表明高原西部狮泉河站极为干旱，全年感热大于潜热。波文比较大的站点还有安多和班戈，年平均值分别为4.2、3.2。安多的波文比峰值出现在12 月，数值为10.7，在夏季6～8 月数值小于1，在0.56～0.71，表明安多在夏季6～8 月较湿润，潜热输送大于感热输送。班戈波文比峰值出现在3 月，数值为9.5，在8 月、9 月波文比非常小，分别为0.28、0.35，表明班戈在8～9 月潜热输送显著大于感热输送。那曲站波文比小于上面2 个站点，年平均值为2.2，最大值出现在3 月，数值为4.65，在6～9 月波文比非常小，数值仅在0.44～0.61，可见那曲较安多和班戈要偏湿润，那曲在6～9 月潜热输送占主导地位。嘉黎和比如的波文比季节变化较为一致，数值也接近，这2 个站点较上述4 个站点润湿的多，波文比的年平均值分别为1.11、0.93。嘉黎波文比峰值出现在12 月，数值为2.31，波文比在4～10 月均小于1.0，范围在0.29～0.88。比如是6 个站点里最湿润的站点，波文比最大值出现在3 月，数值为2.08，波文比在4～10 月均小于1.0，数值仅在0.27～0.66。这表明比如和嘉黎最为湿润，潜热在4～10 月均大于感热。

表5 2014 年8 月到2015 年12 月青藏高原6 个站点的月平均波文比Table 5 Monthly mean Bowen ratio of the six stations on the Qinghai-Tibet Plateau from August 2014 to December 2015

图5 2014 年8 月到2015 年12 月青藏高原6 个站点波文比的变化（包括狮泉河站）Fig. 5 Variation in Bowen ratio at the six stations on the Qinghai-Tibet Plateau from August 2014 to December 2015 (including Shiquanhe station)

图6 2014 年8 月到2015 年12 月青藏高原中部5 个站点波文比的变化（不包括狮泉河站）Fig. 6 Variation of Bowen ratio at five stations in the central Qinghai-Tibet Plateau from August 2014 to December 2015 (Shiquanhe station is not included)

4 不同站点在不同季节湍流通量平均日变化的对比分析

图7为青藏高原6 个站点的感热通量在春（3～5 月）、夏（6～8 月）、秋（9～11 月）、冬（12～2 月）4 个季节的平均日变化，时间为当地时间（滞后于北京时间2 h）。由图可见，感热在4 个季节均具有十分显著的日变化特征，总体来看，春季的感热最大，夏季的感热最小，秋季和冬季的感热相当。安多站感热在春、秋、冬3 个季节均最大，狮泉河站感热则在夏季最大。

在春季，感热由大到小的站点依次为安多、那曲、狮泉河、班戈、比如、嘉黎（图7a）。安多和那曲地理位置相近，因此日变化趋势和数值也较为接近，日最大值均出现在当地时间12:30（当地时间，下同），数值分别为246.5 W/m2和227.5 W/m2。班戈和狮泉河感热在春季相接近，峰值分别为190.4 W/m2、191.7 W/m2，班戈峰值出现时间为11:30，超前于那曲和安多，狮泉河峰值出现在14:00，滞后于那曲和安多，这与狮泉河的地理位置在高原西部有关。比如感热略大于嘉黎，峰值分别为119.7 W/m2、95.5 W/m2。

在夏季，感热由大到小的站点依次为狮泉河、那曲、安多、班戈、比如、嘉黎（图7b）。狮泉河、那曲、安多这三站的感热在夏季比较接近，峰值分别为163.6 W/m2、159.7 W/m2、152.8 W/m2。班戈感热小于上面3 个站点，峰值为131.5 W/m2。比如感热仍略大于嘉黎，峰值分别为86.8 W/m2、75.3 W/m2。

在秋季，感热由大到小的站点依次为安多、那曲、狮泉河、班戈、嘉黎、比如（图7c），峰值依 次 为208.5 W/m2、187.3 W/m2、153.3 W/m2、118.6 W/m2、97.6 W/m2、94.1 W/m2。秋季不同站点感热大小的先后顺序与春季比较一致。嘉黎和比如感热在秋季基本相当。

在冬季，感热由大到小依次为安多、那曲、班戈、狮泉河、嘉黎、比如（图7d），峰值依次为203.55 W/m2、 165.8 W/m2、 115.0 W/m2、 104.1 W/m2、83.8 W/m2、84.2 W/m2。狮泉河感热在冬季下降到比班戈还小。嘉黎和比如感热在冬季仍然十分接近。

图8同图7，但为4 个季节潜热通量的平均日变化。由图可见，潜热在4 个季节的日变化特征也十分显著，总体来看，夏季的潜热最大，冬季的潜热最小，春季和秋季相当。比如和嘉黎的潜热在春季和秋季较其它站点显著偏高。在夏季，那曲、比如、嘉黎、安多这4 个站点的潜热日变化趋势非常一致，且数值较为接近。在冬季，那曲站潜热远大于其它站点。狮泉河潜热在四个季节中均最小，班戈站次之。

图7 青藏高原6 个站点感热通量在（a）春季、（b）夏季、（c）秋季、（d）冬季的平均日变化。时间为当地时间（滞后于北京时间2 h）Fig. 7 Average diurnal variations in sensible heat flux at the six stations on the Qinghai-Tibet Plateau in (a) spring, (b) summer, (c) autumn, and (d)winter. Time is local standard time (two hours later than Beijing time)

在春季，潜热最大的是比如站，峰值出现在当地时间12:00，数值为121.58 W/m2；嘉黎站排第二，峰值为98.96 W/m2；接下来是那曲站和安多站，峰值分别为84.15 W/m2、76.73 W/m2；班戈潜热较小，峰值为39.67 W/m2，约为那曲站的二分之一；狮泉河潜热非常小，峰值仅为8.51 W/m2（图8a）。

图8 同图7，但为潜热通量Fig. 8 Same as Fig. 7, but for the latent heat flux

夏季各站点潜热均达到一年中最大。那曲潜热增加的非常快，超过了比如站和嘉黎站，位于第一位，接下来依次是比如、嘉黎、安多。上述4 个站点的潜热日变化趋势非常一致，数值也较为接近，峰 值 分 别 为238.12 W/m2、231.85 W/m2、213.23 W/m2、199.5 W/m2；班戈站潜热约为那曲的一半，峰值为115.56 W/m2；狮泉河站潜热仍最小，峰值为28.48 W/m2（图8b）。

秋季，嘉黎和比如的潜热是最大的，且数值接近，峰值分别为120.9 W/m2、118.4 W/m2；那曲仅次于上面2 个站点，峰值为105.8 W/m2；安多和班戈数值非常接近，日最大值分别为76.8 W/m2、75.9 W/m2；狮泉河仍是潜热最小的站点，峰值为7.78 W/m2（图8c）。

在冬季，各站点的潜热均为一年中最小。那曲潜热最大，峰值为60.5 W/m2；嘉黎、安多、比如这3 个站点相差不大，日最大值分别为33.3 W/m2、33.1 W/m2、30.0 W/m2；班戈潜热约为嘉黎、安多的一半，峰值为16.4 W/m2；狮泉河潜热在冬季极小，日最大值仅为2.79 W/m2（图8d）。

图9同图7，但为4 个季节总热通量（感热通量和潜热通量之和）的平均日变化。总体来看，夏季总热通量最大，冬季总热通量最小，春季与秋季总热通量相当，春季略大于秋季。安多和那曲总热通量在四个季节中均最大，且数值非常接近。除春季外，狮泉河总热通量在其他3 个季节中均最小。

在春季，安多和那曲的总热通量最大，峰值分别为323.3 W/m2、309.6 W/m2；接下来依次是比如、班戈、狮泉河、嘉黎，峰值分别为241.3 W/m2、230.0 W/m2、199.0 W/m2、194.5 W/m2；比如和班戈的总热通量接近；狮泉河和嘉黎的总热通量接近（图9a）。

夏季总热通量最大，数值由大到小的站点依次是那曲、安多、比如、嘉黎、班戈、狮泉河，峰值依 次 为397.8 W/m2、350.2 W/m2、316.7 W/m2、283.7 W/m2、247.1 W/m2、189.4 W/m2，狮泉河总热通量最小，日变化滞后于其他站点（图9b）。

图9 同图7，但为总热通量（感热和潜热之和）Fig. 9 Same as Fig. 7, but for the total heat transfer (the sum of sensible and latent heat flux)

秋季总热通量数值与春季比较相近，那曲和安多总热通量最大，数值十分接近，峰值分别为291.4 W/m2、284.2 W/m2；嘉黎站和比如站次之，数值非常接近，峰值分别为216.8 W/m2、210.2 W/m2；接下来是班戈站，峰值为194.6 W/m2；狮泉河总热通量最小，峰值为160.1 W/m2（图9c）。

冬季总热通量最小，安多和那曲总热通量远大于其他站点，峰值分别为236.7 W/m2、226.3 W/m2；班戈站次之，峰值为131.5 W/m2；嘉黎和比如总热通量非常接近，峰值也几乎相同，分别为114.8 W/m2、114.2 W/m2；狮 泉 河 峰 值 为106.6 W/m2（图9d）。

5 气象因子在不同季节对高原不同站点感热输送的影响

利用相关分析法，选取与感热密切相关的气象环境因素，包括地气温差（地面温度与气温之差）、平均风速、相对湿度和降水量，对比研究气象因子对不同区域感热的影响程度，以及这种相关关系在不同季节有何异同？由于潜热的影响因子比较复杂，涉及到地表湿度，将在以后的研究中再做深入分析。相关分析时首先将所有数据处理为日平均数据，再进行相关系数的计算。受到观测数据的局限性，个别站点的气象要素所在高度稍有所不同。安多站和那曲站气温为1.5 m 高度的，风速为3 m 高度，相对湿度为1.5 m 高度。班戈站、比如站、嘉黎站气温为2 m 高度的，风速为10 m 高度，相对湿度为2 m 高度。狮泉河站气温为2 m 高度的，风速为4 m高度，相对湿度为2 m 高度。

表6为安多站感热与潜热、地气温差、平均风速、相对湿度、降水量的相关系数。可以看出，感热与地气温差、平均风速均呈现出显著的正相关，与潜热、相对湿度、降水量则存在显著的负相关。全年的感热与地气温差相关系数高达0.62，在4 个季节也均呈现极显著的正相关关系，相关系数在冬季和夏季最大，数值分别为0.776、0.735，均通过了99%的信度检验。感热与潜热的负相关关系在夏季最显著，数值为-0.387，在秋季相对较弱。平均风速对感热的影响在夏季和冬季最强，相关系数分别为0.588、0.431，在春季相对较弱。相对湿度、降水量对感热的影响也是在夏季最大，相关系数分别为-0.804、-0.372，在秋季影响较小。

表6 2014 年8 月到2015 年12 月安多站感热与常规气象要素的相关系数Table 6 Correlation coefficient between sensible heat flux and basic meteorological elements at the Amdo Station from August 2014 to December 2015

那曲站感热与气象要素的相关关系与安多站一致，同样表现为感热与地气温差、平均风速为显著的正相关关系，与潜热、相对湿度、降水量均为显著的负相关关系。地气温差、风速对感热的影响均在夏季最大，相关系数分别为0.795、0.355。感热与相对湿度、潜热的负相关关系也是在夏季最强，相关系数分别为-0.806、-0.473。降水量对感热的影响在春季最大，相关系数为-0.431（表7）。

表7 2014 年8 月到2015 年12 月那曲站感热与常规气象要素的相关系数Table 7 Correlation coefficient between sensible heat flux and basic meteorological elements at the Naqu Station from August 2014 to December 2015

班戈站感热与地气温差的正相关关系十分显著，全年相关系数高达0.875，在4 个季节相关系数也均在0.71 以上，均通过了99%的信度检验。感热与风速呈现弱的负相关关系，在秋、冬季相对明显，通过了95%的信度检验。感热与潜热、相对湿度、降水量的负相关关系在夏季最显著，相关系数分别为-0.476、-0.647、-0.572，在其他季节相关较弱（表8）。

表8 2014 年8 月到2015 年12 月班戈站感热与常规气象要素的相关系数Table 8 Correlation coefficient between sensible heat flux and basic meteorological elements at the Bange Station from August 2014 to December 2015

比如站感热与地气温差也呈现极显著的正相关，全年相关系数高达0.754，相关系数在春季最大，数值为0.809。感热与风速的正相关在冬季很显著，相关系数为0.405。感热与潜热在秋季存在较显著的正相关。感热与相对湿度在春季和冬季有着显著的正相关。感热与降水量的负相关在秋季最强，相关系数为-0.616（表9）。

表9 2014 年8 月到2015 年12 月比如站感热与常规气象要素的相关系数Table 9 Correlation coefficient between sensible heat flux and basic meteorological elements at the Biru Station from August 2014 to December 2015

嘉黎站感热与地气温差的正相关关系也十分显著，全年相关系数高达0.793，相关系数在春季最大，数值为0.88，在其他季节也均大于0.65，均通过了99%的信度检验。风速对嘉黎站感热的影响不大，仅在冬季呈现出较明显的负相关。嘉黎站感热与潜热在夏季有着显著的正相关。感热与相对湿度、降水量在春季和冬季均呈现很显著的负相关，在其他季节则不明显（表10）。

表10 2014 年8 月到2015 年12 月嘉黎站感热与常规气象要素的相关系数Table 10 Correlation coefficient between sensible heat flux and basic meteorological elements at the Jiali Station from August 2014 to December 2015

地气温差对西部站点狮泉河的感热输送影响非常大，全年正相关系数高达0.905，在四个季节相关系数也均大于0.79，均通过了99%的信度检验。与高原中部站点相比，狮泉河站感热与地气温差的相关系数最大，这可能与下垫面是裸地有关。狮泉河站感热与风速在春、夏季均有着极显著的正相关，相关系数分别为0.538、0.557。狮泉河站感热与潜热、相对湿度在春、夏季存在显著的负相关，在秋季为正相关。感热与降水量在夏季有着较明显的负相关（表11）。

表11 2014 年8 月到2015 年12 月狮泉河站感热与常规气象要素的相关系数Table 11 Correlation coefficient between sensible heat flux and basic meteorological elements at the Shiquanhe Station from August 2014 to December 2015

6 结论与讨论

本文利用第三次青藏高原大气科学观测试验数据，对高原不同地区站点（安多、那曲、班戈、比如、嘉黎、狮泉河）湍流输送特征及其与气象因子的相关关系作了对比研究。得出主要结论如下：

（1）年平均感热由大到小的站点依次是安多、那曲、狮泉河、班戈、嘉黎、比如。从4 个季节对比来看，春季的感热最大，夏季的感热最小，秋季和冬季的感热相当。由于高原地区不均匀性，不同地区感热最大值出现时间有较大差异，高原中部站点感热在春季3～5 月最大，班戈感热在5～7 月最大，高原西部站点则是在4～6 月达到一年中的最大值，最大输送在5 月，比过去的结论提前了1 个月。

（2）年平均潜热由大到小的站点依次是那曲、比如、嘉黎、安多、班戈、狮泉河。潜热的季节变化比感热显著的多，潜热在雨季6～9 月最大。从四季对比来看，夏季的潜热最大，冬季的潜热最小，春季和秋季相当。中部站点潜热季节变化较为一致，且数值也较接近，峰值均出现在7 月；班戈站潜热峰值出现在8 月；西部狮泉河潜热很小，峰值出现在8 月。高原西部与以往研究相比潜热最大值出现晚了1 个月。

（3）安多、那曲、狮泉河、班戈等干燥地区年平均感热大于年平均潜热，高原西部狮泉河地区属于高寒荒漠地区，降水极少，因而全年感热都远大于潜热。但在比如和嘉黎等湿润地区年平均感热则远小于年平均潜热。中部地区在夏季雨季潜热大于感热。如，安多在夏季6～8 月潜热大于感热；那曲在雨季6～9 月潜热远大于感热；班戈在8、9月潜热明显大于感热；比如和嘉黎潜热在4～10 月均显著大于感热。

（4）总热通量（感热和潜热之和）在5～9 月数值较大，在冬、夏季的差异十分显著。从年平均来看，总热通量由大到小的站点依次是那曲、安多、嘉黎、比如、班戈、狮泉河。夏季的总热通量最大，冬季的总热通量最小。波文比的季节变化明显，整体呈现出“U”型变化趋势，与潜热和总热通量的变化趋势基本相反。总体来看，波文比在2～3 月，11～12 月数值较大，在雨季6～9 月数值较小。年平均波文比由大到小的站点依次为狮泉河、安多、班戈、那曲、嘉黎、比如。狮泉河站的波文比最大，年平均值为20.0，最大值出现在4 月，数值高达64.6。比如站和嘉黎站最为湿润，波文比在4～10月的数值范围在0.27～0.88。

（5）各个站点的感热与地气温差均有着极显著的正相关，其中狮泉河站感热与地气温差的相关系数最大，全年相关系数高达0.905，在4 个季节相关系数也均大于0.79，这可能与下垫面是裸地有关。感热与风速的关系则各地表现出不同的特点，安多站和那曲站的感热与风速呈正相关，且在夏季最为显著，与潜热、相对湿度、降水量均为显著负相关。班戈站感热与风速呈现弱的负相关关系，在秋冬季节较为明显。比如站感热与风速的正相关在冬季非常显著。风速对嘉黎站感热影响不大，仅在冬季呈现较明显的负相关。狮泉河站感热与风速在春、夏季均有着极显著的正相关。

本文初步分析了高原不同地区站点在不同季节的地气交换特征以及气象因子对感热输送的影响。但由于本次试验开展的时间相对较短，所研究站点主要集中在高原中部，在西部只有一个站点，相关结论具有一定的局限性，需要更多的观测站点和更长时间的观测资料进行验证。由于潜热的影响因子比较复杂，涉及到地表湿度，将在以后的研究中再做深入研究。本文也仅对感热与气象因子的关系作了初步讨论，尤其考虑到青藏高原的复杂地形和地表状况的多样性，而气象要素对感热和潜热交换的影响和机理有待更多观测资料来进行深入而系统的研究。

致谢在此对所有参加第三次青藏高原大气科学观测试验的研究人员所付出的辛勤劳动表示诚挚的感谢。