云量对祁连山老虎沟12号冰川表面能量平衡的影响

doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2021.0146

冰川冻土 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (2): 342-356.doi: 10.7522/j.issn.1000-0240.2021.0146

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云量对祁连山老虎沟12号冰川表面能量平衡的影响

邹小伟¹(), 孙维君¹(), 杨堤益², 王英珊¹, 李延召³, 晋子振³, 杜文涛³, 秦翔³

^1.山东师范大学地理与环境学院，山东济南 250014
^2.浙江省海宁市气象局，浙江海宁 314400
^3.中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室祁连山冰川与生态环境综合观测研究站，甘肃兰州 730000

收稿日期:2020-12-09 修回日期:2021-03-08 出版日期:2021-04-30 发布日期:2022-04-27
通讯作者: 孙维君 E-mail:xiaoweizou14@163.com;sun1982wj@163.com
作者简介:邹小伟，硕士研究生，主要从事极地冰-气相互作用研究. E-mail： xiaoweizou14@163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(41971073);第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK0106);中科院“西部之光”人才项目“祁连山典型流域黑碳影响雪冰消融及其水文效应评估”资助

Effect of cloud on surface energy balance of Laohugou Glacier No. 12， Qilian Mountains

Xiaowei ZOU¹(), Weijun SUN¹(), Diyi YANG², Yingshan WANG¹, Yanzhao LI³, Zizhen JIN³, Wentao DU³, Xiang QIN³

^1.College of Geography and Environment，Shandong Normal University，Jinan 250014，China
^2.Haining Meteorological Administration，Haining 314400，Zhejiang，China
^3.Qilian Shan Station of Glaciology and Ecologic Environment，State Key Laboratory of Cryospheric Science，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China

Received:2020-12-09 Revised:2021-03-08 Online:2021-04-30 Published:2022-04-27
Contact: Weijun SUN E-mail:xiaoweizou14@163.com;sun1982wj@163.com

摘要/Abstract

摘要：

为探讨云量对冰川表面能量平衡（SEB）的影响，利用架设在老虎沟12号冰川（简称12号冰川）消融区（4 550 m a.s.l.）的自动气象站资料，结合能量平衡模型计算各能量分量并分析其季节变化，通过云量参数化方案获取云量因子并量化其对冰川表面能量收支的影响。结果表明：净短波辐射为冰川表面主要的能量来源（92%），净长波辐射为主要能量支出（61%），二者均受云量影响，但云的短波辐射效应更强（-37 W?m^-2）。云量通过影响辐射收支和湍流通量进而影响冰川表面能量收支，随云量的增加，冰川表面获得的能量减少，冰川消融速率降低。与其他区域的冰川表面能量收支对比，除地理位置、反照率、气温等因素外，海拔和云量的影响也非常显著。

关键词: 祁连山, 老虎沟12号冰川, 表面能量平衡, 云量, 冰川消融, 辐射

Abstract:

Our research explores the influence of cloud cover on the glacier surface energy balance to better understand snow/ice-air interaction. We use the meteorological data obtained by the automatic weather station the Laohugou Glacier No.12 ablation zone located at the 4 550 m a.s.l. in 2011 to calculate the surface energy components combination with the surface energy balance model. The seasonal variation surface energy components of Laohugou Glacier No.12 are analyzed. We calculate the cloud factor through the cloud parameterization scheme and analyze the influence of cloud on Laohugou Glacier No.12 surface energy budget. The results show that： Net shortwave radiation is the most critical component of the energy source （82 W?m^-2， 92%） and net longwave radiation is the primary energy output （-54 W?m^-2， 61%）. Both are affected by the cloud， but the former has a more substantial cloud radiative effect （shortwave cloud radiative effect -37 W?m^-2， longwave cloud radiative effect 24 W?m^-2）. Cloud mainly affects the surface energy budget of the glacier by affecting radiation budget and turbulence fluxes. As the cloud increases， the glacier surface receives less energy， and the ablation rate decreases. Comparing the surface energy budget of glacier surface in other regions， we convinced that the difference depends not only on the air temperature， location， and albedo but also on the influence of altitude and cloud.

Key words: Qilian Mountains, Laohugou Glacier No.12, surface energy balance, cloud cover, glacier melt, radiation

中图分类号:

P343.6

邹小伟, 孙维君, 杨堤益, 王英珊, 李延召, 晋子振, 杜文涛, 秦翔. 云量对祁连山老虎沟12号冰川表面能量平衡的影响[J]. 冰川冻土, 2021, 43(2): 342-356.

Xiaowei ZOU, Weijun SUN, Diyi YANG, Yingshan WANG, Yanzhao LI, Zizhen JIN, Wentao DU, Xiang QIN. Effect of cloud on surface energy balance of Laohugou Glacier No. 12， Qilian Mountains[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2021, 43(2): 342-356.

图/表 16

图1

表1

图2　2011

图3　2011

图4　2011

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图6　2011

图7　2011

图8　2011

图9　2011

表2

图10　2011

图11　2011

图12　2011

表3

表4

参考文献 56

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气象要素	传感器型号	测量范围	精度	架设高度
气温	Vaisala41382	-40~60 ℃	±0.2 ℃	1.5 m， 3.5 m
相对湿度	Vaisala41382	0~100%	±2%	1.5 m， 3.5 m
气压	PTB210	50~1 300 hPa	±0.5 hPa	1.5 m， 3.5 m
风速	Young05103	0~60 m⋅s^-1	±0.3 m⋅s^-1	1.5 m， 3.5 m
风向	Young05103	0~360°	±3°	1.5 m， 3.5 m
降水量	T200B	0~600 mm	±0.1 mm	1.7 m
短波辐射	Kipp & Zonen	0.305~2.8 μm	±10%日总量	1.5 m
长波辐射	Kipp & Zonen	5~50 μm	±10%日总量	1.5 m

月份	晴天						阴天
月份	S	L	H	LE	Q_m	MB	S	L	H	LE	Q_m	MB
平均	119	-78	9	-9	-42	-8.4	43	-22	3	-5	-20	-2.3
1月	42	-75	17	-3	0	0	12	-20	4	-5	0	0.5
2月	54	-72	13	-5	0	0.3	23	-41	11	-6	0	0.1
3月	87	-80	5	-12	0	0	29	-20	0	-6	0	1.0
4月	91	-83	8	-15	0	0	29	-22	-1	-6	0	0
5月	124	-75	4	-21	0	0	54	-30	2	-11	0	2.7
6月	152	-83	10	-9	-70	-25.9	56	-10	2	-2	-45	-2.5
7月	308	-75	6	-4	-236	-44.7	80	-16	2	-2	-64	-13.7
8月	248	-81	5	-7	-165	-28.9	91	-14	3	-1	-79	-14.7
9月	113	-80	7	-13	-29	-1.3	57	-25	2	-4	-31	-3.0
10月	116	-89	5	-10	-0	0	29	-30	3	-5	0	2.6
11月	50	-72	16	-4	-0	0	10	-17	3	-6	0	1.9
12月	48	-70	13	-2	-0	0.1	-	-	-	-	-	-

要素	天气条件	∆S	∆L	∆H	∆LE	∆MB
反照率+10%	全天空	-15%	-	-	-	-16%
反照率-10%	全天空	+15%	-	-	-	+13%
降水±0.1 mm	全天空	-	-	-	-	±1%
云量+10%	全天空	-7%	-	-	-	-
云量-10%	全天空	+6%	-	-	-	-
云量+10%	晴天	-7%	+1%	+1%	-2%	-73%
云量-10%	晴天	+3%	-1%	-1%	+3	+40%
云量+10%	阴天	+1%	+15%	+18%	+6%	+2%
云量-10%	阴天	0	-17%	-8%	-18%	+24%

冰川、冰盖名称	海拔/m a.s.l.	S/（W⋅m^-2）	L/（W⋅m^-2）	H/（W⋅m^-2）	LE/（W⋅m^-2）	G/（W⋅m^-2）	Q_m/（W⋅m^-2）
Laohugou No.12	4 550	82（92%）	-54（61%）	7（8%）	-7（8%）	0	-27（31%）
Storbreen	1 570	38（67%）	-20（35%）	15（26%）	1（2%）	3（5%）	-37（65%）
Midtdalsbreen	1 450	50（61%）	-25（31%）	24（30%）	4（5%）	3（4%）	-56（69%）
S5	490	45（53%）	-39（46%）	38（45%）	-4（5%）	2（2%）	-41（49%）
S6	1 020	36（55%）	-42（66%）	26（40%）	-2（3%）	3（5%）	-20（31%）
Zhadang	5 665	73（83%）	-56（69%）	13（15%）	-11（14%）	2（2%）	-14（17%）
Parlung No.4	4 800	78（81%）	-49（55%）	16（17%）	-10（11%）	2（2%）	-30（34%）
PANDA-N	2 579	20（40%）	-49（98%）	26（52%）	-1（2%）	4（8%）	0
Panda-1	2 737	29（67%）	-39（87%）	12（30%）	2（5%）	-5（11%）	0

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云量对祁连山老虎沟12号冰川表面能量平衡的影响

Effect of cloud on surface energy balance of Laohugou Glacier No. 12， Qilian Mountains

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