我科學(xué)家首獲“非洲屋脊”輻射量空間分布 助力研究該地水分循環(huán)過(guò)程

21日，記者從中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所獲悉，利用衛(wèi)星遙感和地面氣象觀(guān)測(cè)資料，該所研究人員首次獲得了埃塞俄比亞地區(qū)地表四個(gè)輻射量和凈輻射量的區(qū)域空間分布。研究彌補(bǔ)了“非洲屋脊”地區(qū)嚴(yán)重缺乏地表能量水循環(huán)過(guò)程觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的短板。相關(guān)研究成果在線(xiàn)發(fā)表于《理論與應(yīng)用氣候?qū)W》雜志上。

凈輻射是研究地氣過(guò)程、水資源管理和全球氣候變化的重要因素。埃塞俄比亞高原面積80多萬(wàn)平方公里，平均海拔2500米以上，素有“非洲屋脊”之稱(chēng)，是尼羅河最大的水源地。尼羅河流經(jīng)11個(gè)國(guó)家，是全球最長(zhǎng)的河流，受其影響的區(qū)域約320萬(wàn)平方公里，是沿岸各國(guó)人民生產(chǎn)和生活的寶貴水源。

“非洲屋脊”西部以平原灌溉區(qū)為主，其它地區(qū)以山地為主，海拔高度從420米到4260米不等，每年為尼羅河貢獻(xiàn)近57%的徑流量，雨季貢獻(xiàn)80%的徑流量。“因此，研究該區(qū)域地氣相互作用過(guò)程對(duì)尋找非洲季風(fēng)和雨季爆發(fā)規(guī)律具有非常重要意義，同時(shí)也對(duì)保障尼羅河沿岸人民的用水安全具有重要意義。”中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所地氣作用與氣候效應(yīng)團(tuán)隊(duì)馬耀明研究員說(shuō)。

為響應(yīng)“一帶一路”倡議，中科院青藏高原所地氣作用與氣候效應(yīng)團(tuán)隊(duì)與埃塞俄比亞亞的斯亞貝巴大學(xué)建立了良好科研合作關(guān)系，雙方于2017年在海拔4200米的埃塞俄比亞喬凱山(Choke)上建立了“非洲屋脊”地區(qū)首套地表能量平衡綜合觀(guān)測(cè)系統(tǒng)。

這套系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)連續(xù)觀(guān)測(cè)地表的太陽(yáng)輻射、長(zhǎng)波輻射、地表感熱、潛熱、土壤熱通量、土壤溫濕度、三維風(fēng)速、二氧化碳和水汽交換通量等要素。這些觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)將為中國(guó)科學(xué)家對(duì)比研究青藏高原和“非洲屋脊”地區(qū)的水分循環(huán)過(guò)程提供重要基礎(chǔ)研究資料。

經(jīng)過(guò)三年的數(shù)據(jù)積累，研究人員利用“非洲屋脊”地區(qū)分布的46個(gè)地面氣象站數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)，采用祛趨勢(shì)的克里金空間插值法，將氣象站資料轉(zhuǎn)換成復(fù)雜山地的地面氣象要素的空間分布規(guī)律。

研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域太陽(yáng)短波輻射和凈輻射通量在高山草甸區(qū)明顯大于低海拔灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還利用通量站觀(guān)測(cè)資料對(duì)“非洲屋脊”的下行長(zhǎng)波輻射參數(shù)化方案進(jìn)行了改進(jìn)，使其適應(yīng)埃塞俄比亞高原地區(qū)。

馬耀明表示，這項(xiàng)研究首次獲得了“非洲屋脊”地區(qū)的凈輻射量數(shù)據(jù)，為今后開(kāi)展青藏高原和“非洲屋脊”地區(qū)的水分循環(huán)對(duì)比研究打下了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時(shí)也為研究全球氣象、氣候模式在該地區(qū)的適用性提供了重要的數(shù)據(jù)支持。(陸成寬)