截留蒸发是指被植被、冠层或地表蓄存拦截的降水被汽化的过程,通过潜热释放促使水汽快速返回大气,增加大气湿度,进而为后续降水提供水汽。近年来,人为活动引发的气候变暖加速了高原冻土的融化、湿地和湖泊面积扩展,进一步凸显了精确量化湿润表面蒸发的紧迫性。然而,青藏高原蒸散发估算的研究中湿润地表的截留蒸发估算往往被忽略,且对湿润地表蒸发阻力参数的研究尚未开展。
针对这一科学问题,中国科学院青藏高原研究所地气相互作用与气候效应团队陈学龙研究员等利用青藏高原涡动相关和地面气象观测站点的资料,对MOD16-STM蒸散发模型框架进行修改,纳入湿地表蒸发组分的计算模块,开发出了MOD16-STM 2.0版本。研究结果表明:(1)不同气候带发生降水时的相对湿度有显著差异,蒸发模型中湿地表组分的计算需要根据每个地区的干湿气候态进行修正;(2)根据高原地区的相对湿度-降水响应观测资料,该研究分析得到了一个计算高原湿地表组分的修正公式;(3)经过观测资料证实,降水日土壤表面湿润情况下,湿表面的蒸发阻抗值应设置为零;(4)引入湿表面蒸发模块后,模型可有效捕捉降水后的蒸散发突增现象,青藏高原蒸散发低估情况得到进一步改善。该研究将有助于更准确估算青藏高原湿润地表的蒸发,加深对蒸散发不同组分参与水文循环过程的理解,并且湿表面蒸发算法在全球大尺度蒸散发组分定量估算上具有巨大潜力。
以上研究成果近日以“Improving the Algorithms for the Estimation of Wet Surface Evaporation on the Tibetan Plateau”为题,发表在国际学术期刊《Agricultural and Forest Meteorology》。我所陈学龙研究员为通讯作者,我所客座学生成都理工大学张存波为第一作者。本研究获得国家自然科学基金项目(41975009,42271405)资助。
文章链接:https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2026.111030

图1 基于改进前后湿表面组分(Fwet)及表面阻抗(改进前土壤表面阻抗:rss;改进后土壤表面阻抗:rsw_s)估算的日蒸散发值对比。黑色、红色和蓝色的RMSE值分别对应湿表面组分和土壤表面阻抗均未改进、湿表面组分改进后、湿表面组分和土壤表面阻抗均改进后的计算偏差

图2 降水日期间,四个测试点的模拟误差(MB,RMSE)和决定系数(R^2)对湿表面蒸发阻抗变化的敏感性分析

图3 两种模型模拟偏差的直方图。蓝色阴影区域表示偏差值介于-30至30Wm⁻²之间,面板数值代表该范围内的百分比占比

图4 MOD16-STM 2.0、MOD16和Shuttleworth-Wallace模型模拟的蒸散发时间序列与四个观测站点实测数据的对比(a-d)。图板(e-h)展示了各模型的误差对比结果