揭開青藏高原地氣相互作用的“面紗”

8月1日，青藏高原珠峰地區高寒環境復雜地表地氣相互作用天—空—地立體協同觀測試驗正式啟動。這是青藏高原珠峰地區首次利用航空平臺開展水熱碳通量觀測試驗，將填補青藏高原珠峰地區面尺度地氣相互作用觀測的空白。

為什么要在珠峰地區開展水熱碳通量觀測試驗？本次試驗將用到哪些科技手段？對此，科技日報記者采訪了本次試驗牽頭人——中國科學院空天信息創新研究院遙感與數字地球重點實驗室研究員賈立。

搭載水熱碳通量觀測系統的無人機正在獲取通量數據。

中國科學院空天信息創新研究院供圖

采用地基和空基協同觀測

青藏高原被譽為“世界屋脊”“亞洲水塔”，是我國重要的生態安全屏障。同時，青藏高原對大氣具有強烈的加熱效應，會影響北半球中緯度地區的大氣環流，其地表物質和能量交換不僅影響當地及周邊氣候，還可通過復雜的氣候反饋機制和大氣環流影響全球氣候。

“處于青藏高原核心區域的珠峰地區地形復雜，多高山、深谷、冰川和冰磧地貌，太陽輻射強烈，生態環境脆弱、敏感，是全球變暖背景下地球系統地氣相互作用過程及生態系統格局演變研究的重要區域。”賈立說。

因此，科研人員將試驗區選在了珠穆朗瑪峰北側，該區域平均海拔約4200米。賈立介紹，此次試驗利用無人機航空平臺開展觀測試驗，同時結合地面站點和衛星遙感觀測形成多時空尺度、天—空—地立體綜合觀測，以深入探究處于亞洲季風影響區的青藏高原珠峰北坡地區高寒環境和復雜地表條件下的水分循環、物質和能量交換過程機理。

試驗采用地基和空基協同觀測方式，從不同時空尺度開展珠峰地區典型地表地氣相互作用的觀測和分析研究。“在地基試驗部分，團隊在核心試驗區荒漠地表和高寒農田地表分別建設兩處地表水熱碳通量觀測站，并持續運行。”賈立說，這兩處新增地基通量觀測站將和已有中國科學院珠穆朗瑪大氣與環境綜合觀測研究站，一起提供核心研究區域的典型地表點尺度局地微氣象環境和水熱碳通量觀測，并為核心區典型地表地氣相互作用特征及機理研究提供基礎時序觀測數據。

在空基試驗部分，研究團隊首次在珠峰地區復雜地表條件下開展航空機載觀測，獲取區域面尺度地表與大氣之間的水分通量、潛熱通量、感熱通量、碳通量和輻射通量的空間分布數據。

“地基和空基通量觀測試驗相結合，能夠獲取兼顧時間變化和空間變化的水熱碳通量觀測數據，為在珠峰地區復雜地表開展區域尺度地氣相互作用研究、地面觀測與衛星觀測之間尺度轉換研究提供關鍵數據。”賈立說。

第二次青藏科考的重要部分

研究人員還將同步開展機載熱紅外觀測、大氣邊界層風溫濕廓線探空觀測等試驗，以實現對影響地氣相互作用的關鍵地表特征和大氣邊界層結構的立體協同觀測。

賈立說：“衛星觀測范圍大，是大區域尺度；地面觀測站覆蓋范圍較小，相當于一個點的觀測，是點尺度；無人機觀測范圍介于兩者之間，是面尺度。”

談到本次試驗和第二次青藏高原綜合科學考察的關系，賈立介紹，此次試驗屬于第二次青藏高原綜合科學考察“西風—季風作用區非均勻下墊面地氣相互作用機載通量觀測試驗研究”子專題的主要內容之一，是第二次青藏科考“西風—季風協同作用及其影響”專題中西風—季風協同作用區非均勻下墊面地氣相互作用綜合立體觀測試驗的重要組成部分。

同時，本次試驗還是繼甘肅敦煌、云南大理和青海格爾木等地之后，賈立團隊第四次在青藏高原及周邊地區采用無人機航空平臺開展水熱碳通量觀測試驗。

“下一步，我們將整合青藏高原地區地面已有站點、航空平臺、衛星遙感等的觀測資料，綜合分析高原地區水熱碳通量變化過程特征和機理，結合多尺度觀測和模擬兩大手段，探究青藏高原復雜地表地氣相互作用特征，揭示青藏高原環境變化及其氣候反饋的關鍵機制。”賈立說。

關鍵詞：