李爾晨， 張 羽， 苑廣輝,2

（1.南京信息工程大學(xué)，中國(guó)氣象局氣溶膠-云-降水重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210044；2.南京信大安全應(yīng)急管理研究院，江蘇 南京 210044）

土地利用/土地覆蓋變化（Land Use Land Cover Change，LULCC）是全球變化的重要環(huán)節(jié)和主要原因之一［1］，目前很多研究證明LULCC 例如森林砍伐、農(nóng)業(yè)化及城市化發(fā)展對(duì)區(qū)域氣候（如地表溫度）有重要影響［2-9］。受背景氣候的影響，高緯度及中緯度森林砍伐通常會(huì)使地表降溫，特別是在有雪的情況下［10-11］，但在低緯度地區(qū)森林砍伐通常有變暖效應(yīng)［2］。農(nóng)業(yè)化通常會(huì)產(chǎn)生降溫效應(yīng)，不同的農(nóng)業(yè)覆蓋類型產(chǎn)生不同的冷卻信號(hào)，而農(nóng)田的灌溉通常會(huì)使冷卻效果放大［12-16］。城市因大量的人工放熱及綠地減少等因素導(dǎo)致其地表溫度明顯高于自然下墊面，且通常也會(huì)受背景氣候影響［17-21］。

基于地表能量平衡方程量化不同下墊面對(duì)地表溫度的生物物理效應(yīng)有兩種經(jīng)典的理論。第一種方法是Lee 等［2］開(kāi)發(fā)的“內(nèi)在生物物理機(jī)制”方法（Intrinsic Biophysical Mechanism，IBPM），該理論引入能量再分配因子，將地表溫度的變化歸因于輻射強(qiáng)迫、地表粗糙度和波文比3種生物物理效應(yīng)［22-23］。Zhao 等［24］改進(jìn)IBPM，以量化地表溫度對(duì)城市化的響應(yīng)。Chen 和Dirmeyer［25］在原始的IBPM 中加入了背景大氣的影響（間接影響），將輻射、地表粗糙度和波文比的生物物理效應(yīng)作為直接影響。研究表明，直接生物物理反饋中地表粗糙度是主導(dǎo)因素，其他效應(yīng)起次要作用，間接反饋（大氣變化）甚至?xí)^(guò)這些直接影響的作用。第二種是Juang 等［3］首次提出的直接分解溫度（Direct Decomposed Temper?ature Metric，DTM）理論，在地表能量平衡的條件下分析由地表凈輻射、土壤熱通量、感熱通量和潛熱通量差異引起的地表溫度變化。Chen和Dirmeyer［25］將DTM和IBPM理論應(yīng)用于對(duì)比八對(duì)通量站點(diǎn)觀測(cè)結(jié)果。發(fā)現(xiàn)用DTM 理論計(jì)算的裸土和森林之間的地表溫度差異與觀測(cè)到的溫度差異一致，在IBPM 法中加入背景大氣差異訂正后，IBPM的結(jié)果也與觀測(cè)結(jié)果相一致。Wang 等［23］利用微氣象觀測(cè)資料量化了庫(kù)布齊沙漠地區(qū)造林對(duì)地表溫度的生物物理效應(yīng)。對(duì)比DTM和IBPM理論得到的溫度差異分解結(jié)果，均與觀測(cè)結(jié)果基本一致。

生物物理過(guò)程受區(qū)域氣候條件影響［23］，有研究表明，造林的輻射效應(yīng)在高緯度地區(qū)占主導(dǎo)地位，故森林砍伐地區(qū)地表通常會(huì)降溫，尤其在冬季［10-11,26-27］。非輻射效應(yīng)在熱帶地區(qū)更重要，例如，地表粗糙度變化，在潮濕比在干燥的背景氣候條件下更重要［2,22,28-29］，導(dǎo)致森林砍伐通常有變暖效應(yīng)［2］。溫帶地區(qū)森林的生物物理效應(yīng)還存在爭(zhēng)議。有研究認(rèn)為，在溫帶地區(qū)，輻射和非輻射效應(yīng)趨于平衡，相互抵消［30］。Peng 等［31］評(píng)估了中國(guó)造林對(duì)地表溫度的影響。結(jié)果表明，與鄰近的草原或農(nóng)田相比，森林在白天有降溫作用，在夜間有增溫作用。然而，哪種生物物理因素對(duì)地表溫度變化產(chǎn)生的貢獻(xiàn)最大目前還不清楚［23］。中國(guó)大部分地區(qū)處于中緯度，有多種氣候類型，其中干旱半干旱地區(qū)的生態(tài)環(huán)境非常脆弱。近年來(lái)，在全球氣候變暖與人類活動(dòng)的雙重影響下，中國(guó)西北干旱區(qū)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益突出［32］。中國(guó)干旱及半干旱地區(qū)的下墊面條件轉(zhuǎn)換例如防治荒漠化、退耕還林等正在廣泛發(fā)生，其對(duì)地表溫度產(chǎn)生的生物物理效應(yīng)仍存在很大的不確定性。

衛(wèi)星觀測(cè)被廣泛應(yīng)用于研究LULCC 對(duì)地表溫度的生物物理效應(yīng)［7,22,33-34］。Bright 等［28］結(jié)合了衛(wèi)星數(shù)據(jù)和觀測(cè)數(shù)據(jù)，證明非輻射過(guò)程主導(dǎo)了區(qū)域氣候?qū)ULCC 的響應(yīng)。Schultz 等［35］使用衛(wèi)星和再分析數(shù)據(jù)來(lái)研究白天和夜間LULCC的生物物理效應(yīng)，結(jié)果表明地表粗糙度的差異可以導(dǎo)致裸土相比森林白天增溫（+2 K），而夜間降溫（-0.5 K）。Ge 等［36］利用2001—2012 年的衛(wèi)星觀測(cè)，基于IBPM 理論量化了中國(guó)造林的輻射和非輻射效應(yīng)對(duì)地表溫度變化的貢獻(xiàn)，證明了森林通過(guò)輻射效應(yīng)引起0.23 K（±0.21 K）的升溫，而通過(guò)非輻射效應(yīng)降溫0.74 K（±0.50 K）。結(jié)合衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用以上基于能量平衡方程的估算方法時(shí)，由于缺少土壤熱通量和感熱通量的數(shù)據(jù)，只能根據(jù)能量平衡方程，在土壤熱通量為零的假設(shè)條件下，計(jì)算得到感熱通量，再進(jìn)一步計(jì)算各貢獻(xiàn)因子的大小，顯然這樣的定量估算存在較大誤差。

測(cè)量陸-氣中能量、水分和碳交換的通量觀測(cè)網(wǎng)的發(fā)展為量化LULCC 的生物物理效應(yīng)提供了一個(gè)良好的平臺(tái)［37］。根據(jù)站點(diǎn)觀測(cè)結(jié)果來(lái)檢驗(yàn)IBPM和DTM 理論的有效性是個(gè)非常好的選擇。黑河流域生態(tài)水文過(guò)程綜合研究（Heihe Watershed Allied Telemetry Experimental Research，HiWATER）旨在構(gòu)建國(guó)際水平的流域觀測(cè)系統(tǒng)，多個(gè)站點(diǎn)的渦動(dòng)相關(guān)系統(tǒng)和自動(dòng)氣象站提供了輻射、感熱通量（SH）、潛熱通量（LE）和微氣象數(shù)據(jù)，為我們研究干旱地區(qū)不同下墊面類型對(duì)地表溫度的生物物理效應(yīng)提供了可靠的數(shù)據(jù)［38］。

基于以上原因，選取黑河流域（Heihe River Ba?sin，HRB）4 個(gè)鄰近的不同下墊面類型（沙漠、果園、蔬菜地、玉米地）的測(cè)站為研究對(duì)象，由于背景氣候較為一致，其地表溫度差異可歸因于下墊面類型差異?？紤]到地表能量不閉合，對(duì)DTM 和IBPM 的潛熱和感熱通量進(jìn)行了能量不閉合訂正以改進(jìn)IBPM和DTM理論，進(jìn)而量化不同下墊面對(duì)地表溫度的生物物理效應(yīng)，評(píng)估IBPM 和DTM 理論在量化LULCC對(duì)地表溫度影響的適用性。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文所采用的數(shù)據(jù)來(lái)自于中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)（NSFC）于2010 年啟動(dòng)的HiWATER 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。HiWATER 實(shí)驗(yàn)于2012 年5—9 月開(kāi)展了第一個(gè)專題實(shí)驗(yàn)，非均勻地表蒸散發(fā)多尺度觀測(cè)實(shí)驗(yàn)（Multi-Scale Observation Experiment on Evapotranspi?ration，HiWATER-MUSOEXE）［38］。該實(shí)驗(yàn)由一個(gè)大實(shí)驗(yàn)區(qū)（30 km×30 km）和一個(gè)核心試驗(yàn)區(qū)（5.5 km×5.5 km）兩個(gè)嵌套矩陣組成一個(gè)通量觀測(cè)矩陣。核心試驗(yàn)區(qū)設(shè)立于甘肅省張掖市黑河流域中游地區(qū)的盈科灌區(qū)農(nóng)田內(nèi)。實(shí)驗(yàn)場(chǎng)周圍平坦開(kāi)闊，是一個(gè)較理想的綠洲農(nóng)田觀測(cè)場(chǎng)。根據(jù)農(nóng)作物、居民區(qū)、防護(hù)林的分布，在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)設(shè)置17 個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)（詳情見(jiàn)Xu等［38］和Li等［39］）。

本文選取2012 年6—9 月4 個(gè)鄰近觀測(cè)站點(diǎn)14號(hào)、神沙窩、17號(hào)、1號(hào)站點(diǎn)（圖1）進(jìn)行分析，分別對(duì)應(yīng)玉米地、沙漠、果園、蔬菜土地覆蓋類型。每個(gè)站點(diǎn)都具備自動(dòng)氣象站（AWS）來(lái)測(cè)量微氣象要素以及渦動(dòng)相關(guān)系統(tǒng)（EC）測(cè)量通量數(shù)據(jù)。平均通量數(shù)據(jù)每30 min 輸出一次，微氣象要素?cái)?shù)據(jù)間隔10 min。剔除下雨天的數(shù)據(jù)及缺測(cè)數(shù)據(jù)。

圖1 4個(gè)站點(diǎn)的位置和地形高度Fig.1 The location of the four sites and the terrain height

1.2 方法介紹

選取下墊面屬性差異較大的地表溫度進(jìn)行對(duì)比，即將玉米地、果園、蔬菜地分別與沙漠對(duì)比，以便利用DTM和IBPM理論分析下墊面類型對(duì)地表溫度的生物物理效應(yīng)。

1.2.1 DTM理論 DTM理論由Juang等［3］提出，忽略了其他的熱源/匯和下墊面儲(chǔ)存熱量的影響后，地表能量平衡方程可表達(dá)為

式中：SH為感熱通量（W·m-2）；LE為潛熱通量（W·m-2）；G為地表土壤熱通量（W·m-2）；Rn為地表凈輻射（W·m-2）；α為地表反照率；S↓為入射短波輻射（W·m-2）；L↓為入射長(zhǎng)波輻射（W·m-2）；ε為地表發(fā)射率；σ為斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)（W·m-2·K-4）；Ts為地表溫度（K）。將所對(duì)比下墊面的溫度做差，忽略地表發(fā)射率的差異，省略了高階項(xiàng)的泰勒展開(kāi)式為：

1.2.2 IBPM 理論 IBPM 理論同樣由地表能量平衡方程（公式1）變化而來(lái)，由Lee等［2］提出并假設(shè)距離較近的不同下墊面背景氣候一致，但實(shí)際情況并不滿足，Chen 和Dirmeyer［25］對(duì)原始IBPM 理論做出修正，即加入了背景大氣的差異（ΔTa）：

1.2.3 地表能量閉合 能量平衡方程（公式1）可變化為：

為了避免能量不閉合的影響，對(duì)IBPM 與DTM理論進(jìn)行訂正，將能量平衡殘差按照波文比的大小分配給感熱和潛熱通量［25,40］：

1.2.4 地表土壤熱通量的訂正 土壤熱通量可由熱通量板測(cè)量，熱通量板通常有一定埋深，其測(cè)量值不能代表地表的土壤熱通量［41］。在HiWATER實(shí)驗(yàn)中，熱通量板置于地下6 cm 處，本文采用陽(yáng)坤和王介民［41］的方法將觀測(cè)的土壤熱通量訂正至地表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同下墊面的地表溫度差異

如圖2a所示4個(gè)測(cè)站地表溫度達(dá)到峰值的時(shí)間均在14:00 左右，谷值出現(xiàn)在7:00 左右。無(wú)論白天還是夜間沙漠的地表溫度都是4 個(gè)測(cè)站中最高，日變化也最大，沙漠日最高溫度可達(dá)46.3 ℃，最低溫15.7 ℃。蔬菜、玉米和果園站的地表溫度日較差比沙漠小的多（平均13.6 ℃）。以上3種下墊面與沙漠的地表溫度在白天和夜間都有較明顯的不同（圖2b）。蔬菜站點(diǎn)白天的地表溫度在三者之間最高，與沙漠的溫差最?。楸碚飨啾壬衬脖焕鋮s作用的強(qiáng)弱，溫差的大小指溫度差異的絕對(duì)值，下同），15:30時(shí)溫差為-16.1 ℃。白天13:00—17:00點(diǎn)，玉米站地表溫度低于果園，與沙漠的地表溫差最大，可達(dá)到-20.1 ℃，其余時(shí)間果園與沙漠的溫差最大。夜間，依舊是蔬菜地與沙漠的地表溫差最?。ㄆ骄?1.4 ℃），果園與沙漠的地表溫差最大（平均-2.9 ℃）。

圖2 2012年6—9月HRB地區(qū)4個(gè)站點(diǎn)地表溫度的日變化及非沙漠站和沙漠站地表溫度差異Fig.2 Diurnal variations of land surface temperature and the differences between the non-desert sites and desert site in HRB from June to September 2012

2.2 IBPM與DTM方法的訂正

2.2.1 能量不閉合

根據(jù)地表能量日變化（圖3），LE無(wú)論在白天還是夜間都是正值，表明該地區(qū)的地表水分以蒸散為主，凝結(jié)作用相對(duì)較弱。白天地表吸收短波輻射后，通過(guò)感熱通量（SH）和潛熱通量（LE）向大氣傳輸熱量，通過(guò)土壤熱通量（G）向土壤傳輸熱量。白天除了沙漠的其他3 種下墊面能量交換以潛熱為主，沙漠則因?yàn)槠浔旧磉^(guò)于干旱，潛熱較小，反而感熱的能量輸送更為重要。在沙漠，白天SH占凈輻射Rn的40%～60%，最大可達(dá)181.2 W·m-2，LE的最大值僅有84.7 W·m-2。玉米地潛熱可達(dá)445.5 W·m-2，占凈輻射的80%。果園和蔬菜地的潛熱分配比例相對(duì)玉米地較低，果園潛熱可達(dá)347.5 W·m-2，占凈輻射的55%；蔬菜地潛熱可達(dá)360.7 W·m-2，約占凈輻射的65%。夜間地表發(fā)射長(zhǎng)波輻射，無(wú)短波輻射能量來(lái)源，凈輻射均為負(fù)值。夜間感熱通量和土壤熱通量的傳輸方向與白天相反，即白天存儲(chǔ)在上層大氣和深層土壤中的熱量在夜間進(jìn)行釋放。

圖3顯示4種下墊面在白天的能量閉合率均可達(dá)到80%～90%，其中沙漠白天能量閉合率稍弱。夜間的能量閉合率均較差，EBRhr基本在30%以下，玉米、果園和蔬菜3 個(gè)站點(diǎn)夜間的EBRhr波動(dòng)較大甚至出現(xiàn)大范圍負(fù)值?；谶@幾種下墊面的能量不閉合情況，通過(guò)公式7和公式8對(duì)DTM和IBPM中的潛熱通量和感熱通量項(xiàng)進(jìn)行訂正，稱訂正后的DTM和IBPM理論［25,40］。

圖3 HRB地區(qū)4個(gè)站點(diǎn)地表能量分配和EBRhr 的平均日變化特征Fig.3 Surface energy distribution and EBRhr at four sites in HRB

2.2.2 IBPM 理論訂正前后對(duì)比 對(duì)4 個(gè)站點(diǎn)選取

0:00—3:00 和12:00—15:00 分別作為夜間和白天的分析時(shí)段。對(duì)比IBPM訂正前后在白天的定量結(jié)果（圖4a，圖4c，圖4e），訂正前后幾乎無(wú)差別，這是由于白天能量閉合率較高，對(duì)感熱通量和潛熱通量的訂正效果不明顯。利用IBPM各貢獻(xiàn)項(xiàng)求和計(jì)算出的地表溫度差與觀測(cè)地表溫度差相比絕對(duì)值較低，整體低估了植被下墊面相對(duì)于沙漠的降溫效果，甚至計(jì)算出的蔬菜地有輕微的增溫效果。凈輻射項(xiàng)與土壤熱通量項(xiàng)使得植被測(cè)站相比沙漠站具有增溫效應(yīng)，這要?dú)w因于沙漠的反照率比較大，而且土壤層之間的溫度梯度大導(dǎo)致其土壤熱通量很大，不過(guò)土壤熱通量差異產(chǎn)生的增溫信號(hào)要比反照率差異產(chǎn)生的增溫信號(hào)弱很多。沙漠在空氣動(dòng)力學(xué)上來(lái)說(shuō)表面更光滑，粗糙度小，熱量傳遞效率較差，不利于感熱通量向上傳遞熱量，而植被測(cè)站較大的粗糙度促使感熱通量向上傳遞熱量，使粗糙度項(xiàng)表現(xiàn)出明顯的降溫效應(yīng)。與其他生物物理效應(yīng)相比，粗糙度差異產(chǎn)生的生物物理效應(yīng)貢獻(xiàn)較大，與輻射項(xiàng)的貢獻(xiàn)接近，是其他貢獻(xiàn)因子的3 倍多。植被測(cè)站較高的潛熱通量具有較明顯的降溫作用，因此，波文比項(xiàng)在白天也為植被測(cè)站提供了一個(gè)冷卻信號(hào)，且3 種植被測(cè)站的差異非常小（平均值為-2.42 K）。與其他項(xiàng)比，氣溫的差異對(duì)白天地表溫度差異的作用較小，可以忽略。果園、玉米地和蔬菜地的反照率分別為0.13、0.18、0.17，果園反照率最小，白天吸收的凈輻射最多，極大程度上抵消了粗糙度項(xiàng)和波文比項(xiàng)的冷卻效應(yīng)，使計(jì)算得到的果園降溫效應(yīng)很小（只有-2.23 K）。蔬菜地和玉米地的反照率都比果園大一些，導(dǎo)致凈輻射項(xiàng)的增溫效果沒(méi)有果園強(qiáng)（平均弱2.88 K）。另外，蔬菜地的粗糙度與沙漠差異最小導(dǎo)致粗糙度項(xiàng)的降溫效應(yīng)最弱（-1.08 K），正負(fù)貢獻(xiàn)幾乎抵消。IBPM 理論計(jì)算出玉米地的降溫效果最強(qiáng)。

夜間（圖4b，圖4d，圖4f），利用訂正后的IBPM各貢獻(xiàn)項(xiàng)求和計(jì)算出的地表溫度差與訂正之前的IBPM相比，前者更符合觀測(cè)結(jié)果。訂正前后各貢獻(xiàn)項(xiàng)差異很大，除氣溫差以外的其他生物物理效應(yīng)都變小，導(dǎo)致夜間氣溫差與地表溫度差非常一致。Chen 和Dirmeyer［25］把Ta項(xiàng)歸結(jié)于背景大氣條件的影響即間接作用，把反照率、粗糙度和波文比作為直接生物物理因素，并認(rèn)為間接作用甚至可以超過(guò)直接生物物理效應(yīng)，這與我們的結(jié)果一致，即夜間不同下墊面類型產(chǎn)生的地表溫度差更大程度上由背景大氣條件決定。

圖4 2012年6—9月HRB地區(qū)白天和夜間訂正前后的IBPM理論生物物理效應(yīng)劃分Fig.4 The biophysical effects according to IBPM and revised IBPM during(a,c,e)daytime and(b,d,f)nighttime from June to September 2012 in HRB

2.2.3 DTM理論訂正前后對(duì)比 對(duì)比白天訂正前后

DTM的生物物理效應(yīng)（圖5a，圖5c，圖5e），訂正后的各貢獻(xiàn)項(xiàng)求和計(jì)算出的地表溫度差顯示植被下墊面相比沙漠是增溫效應(yīng)，這與實(shí)際情況完全相反。

圖5 2012年6—9月HRB地區(qū)白天和夜間訂正前后的DTM理論生物物理效應(yīng)劃分Fig.5 The biophysical effects according to DTM and revised DTM during(a,c,e)daytime and(b,d,f)nighttime from June to September 2012 in HRB

夜間訂正后DTM 的各貢獻(xiàn)項(xiàng)求和計(jì)算出的地表溫度差相比訂正前更接近觀測(cè)結(jié)果（圖5b，圖5d，圖5f）。因?yàn)樯衬牡乇硭趾刻?，潛熱?xiàng)依舊呈現(xiàn)很明顯的降溫效應(yīng)。土壤熱通量項(xiàng)也提供了冷卻信號(hào)，這是因?yàn)橐归g雖然是沙漠的土壤熱通量最強(qiáng)，但能量傳輸方向是從深層土壤到地表，對(duì)其他3種下墊面來(lái)說(shuō)這個(gè)是降溫的因素。長(zhǎng)波輻射項(xiàng)有增溫的效果歸因于沙漠缺乏水汽和云的覆蓋而減弱了向下長(zhǎng)波輻射。訂正后玉米地由于長(zhǎng)波輻射項(xiàng)無(wú)法抵消潛熱項(xiàng)與土壤熱通量項(xiàng)的降溫作用，使計(jì)算的降溫效果最強(qiáng)（達(dá)到-3.97 K）。對(duì)蔬菜地來(lái)說(shuō)，潛熱項(xiàng)和土壤熱通量項(xiàng)的冷卻信號(hào)都較小，長(zhǎng)波輻射項(xiàng)的增溫信號(hào)又較大，導(dǎo)致蔬菜站點(diǎn)冷卻作用最弱，但與實(shí)際觀測(cè)值最接近（相差0.25 K）。果園訂正DTM 的各貢獻(xiàn)項(xiàng)求和計(jì)算出的冷卻作用比實(shí)際弱1.71 K。

2.3 訂正后的IBPM和DTM理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比

訂正后的IBPM與DTM均表明夜間的訂正效果更好（圖4，圖5），訂正后的兩種方法計(jì)算得到的植被下墊面與沙漠之間的溫差情況更加符合觀測(cè)結(jié)果（表1）。Chen和Dirmeyer［25］也有類似的結(jié)論。

表1 訂正前后IBPM和DTM與觀測(cè)地表溫差的對(duì)比Tab.1 The comparison of the ?Ts between observation and revised or non-revised IBPM and DTM /K

在夜間，訂正后的IBPM 分解顯示直接生物物理效應(yīng)的各分量均較小，沒(méi)有反映出不同生物物理因素對(duì)地表溫度貢獻(xiàn)的差異，反而是間接作用更重要。DTM賦予每個(gè)能量平衡分量相同的權(quán)重，因此一些被劃分的貢獻(xiàn)分量比觀測(cè)到的ΔTs大幾倍［23］?？偟膩?lái)說(shuō)訂正后的IBPM方法計(jì)算出的溫度差和觀測(cè)溫度差更接近，在進(jìn)行生物物理效應(yīng)分析中推薦使用訂正的IBPM 方法，但其在本研究中顯示的夜間直接生物物理效應(yīng)較弱的情況，還需要更多的觀測(cè)數(shù)據(jù)加以驗(yàn)證，可結(jié)合訂正后的DTM方法分析夜間生物物理效應(yīng)。

3 結(jié)論

本文用觀測(cè)數(shù)據(jù)研究了相對(duì)于沙漠地不同的農(nóng)業(yè)化模式對(duì)地表溫度影響的差異，并對(duì)DTM 和IBPM理論進(jìn)行能量不閉合訂正，量化該地區(qū)4種下墊面類型對(duì)地表溫度的生物物理效應(yīng)貢獻(xiàn)。得出以下結(jié)論：

（1）相對(duì)于沙漠來(lái)說(shuō)，蔬菜地、玉米地和果園這3種下墊面在白天和夜間都有降溫效應(yīng)。蔬菜地降溫最少（平均白天-15.4 K，夜間-1.4 K）。玉米地在白天降溫最強(qiáng)（平均-19.3 K），果園在夜間降溫最強(qiáng)（平均-2.9 K）。

（2）基于能量平衡原理對(duì)IBPM 和DTM 的潛熱和感熱通量進(jìn)行了能量不閉合訂正，結(jié)果表明，兩種方法都是夜間的改善效果更好，計(jì)算得到的沙漠與植被下墊面之間的溫差情況更加符合觀測(cè)結(jié)果。訂正后的IBPM方法計(jì)算出的溫度差和觀測(cè)的溫度差更接近。

（3）IBPM 分解結(jié)果表明與能量再分配有關(guān)的空氣動(dòng)力粗糙度（平均-4.97 K）和波文比項(xiàng)（平均-2.43 K）的貢獻(xiàn)甚至超過(guò)了輻射效應(yīng)（平均+5.21 K），主導(dǎo)了白天的生物物理效應(yīng)。夜間氣溫的間接影響甚至超過(guò)了直接生物物理效應(yīng)。

IBPM 方法計(jì)算出的溫度差和觀測(cè)溫度差雖然更為接近，但其在本研究中顯示的夜間直接生物物理效應(yīng)較弱的情況，還需要更多的觀測(cè)數(shù)據(jù)加以驗(yàn)證，可結(jié)合訂正后的DTM方法分析夜間生物物理效應(yīng)。HiWATER-MUSOEXE 僅于2012 年5—9 月進(jìn)行了觀測(cè)，本文所使用的數(shù)據(jù)量相對(duì)較少，且10 a間下墊面條件不斷發(fā)生變化，為了更好地了解干旱地區(qū)不同下墊面類型產(chǎn)生的區(qū)域氣候變化和生物物理效應(yīng)，還需要更多的連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)和分析方法來(lái)進(jìn)行研究，同時(shí)結(jié)合數(shù)值模擬進(jìn)一步驗(yàn)證。

致謝：本研究的數(shù)據(jù)由國(guó)家青藏高原數(shù)據(jù)中心(http://data.tpdc.ac.cn)提供，對(duì)HiWATER-MUSOEXE實(shí)驗(yàn)中的所有工作人員表示衷心的感謝！