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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

地表与大气之间的能量与物质交换决定着区域甚至全球尺度的气候格局（马宁，2012），由于下垫面的复杂性和非均一性，不同下垫面的能量收支差异显著（张强，2003）。湖泊与大气之间的能量交换是地气交换研究的重要组成部分（mazumder and taylor, 1994），该过程直接或间接地影响着局地天气、区域和全球气候（bonan, 1995; subin et al., 2012）。与陆地生态系统相比，湖泊具有反照率低、热容量大和粗糙度低等特点（subin et al., 2012），因此其能量收支过程和影响因素与周边陆地生态系统迥然不同，为了准确、全面地描述区域能量收支特征，对比分析湖泊与周围陆地的能量收支差异大有裨益。首先，由于湖泊与陆地之间存在下垫面性质的固有差异，使得湖面反照率（0.06）明显小于陆地（0.18），即在相同的太阳入射辐射水平下，湖面的反射短波明显小于陆地结果，即湖泊会吸收更多的太阳辐射能，造成不同于陆地的辐射收支特征。其次，湖泊的比热容明显大于陆地，在相同的能量供给水平下，湖泊升温和降温会明显慢于陆地，使得湖泊与陆地之间的热力差异存在昼夜动态，引起局地环流（如湖陆风）（crosman and horel, 2010; steyn, 2003），进而影响流域中空气污染物的扩散与传输（flagg et al., 2008; sills et al., 2011）。而且，表面光滑的湖泊粗糙度明显小于陆地，使得相同高度处的湖面风速明显大于陆地观测结果，风速越大使得机械扰动越为强盛，可以提高水面与大气之间的感热和潜热交换能力，引起与陆地生态系统不同的能量收支特征。可见，量化湖泊与周围陆地之间的能量收支差异，不仅助于预测湖陆风等局地环流（crosman and horel, 2010），改善流域污染物的模拟和预报精度，而且可揭示不同下垫面的动量、能量和物质交换特征（马宁，2015），为完善陆面模型中下垫面的参数化方案提供依据。

本论文拟以典型亚热带大型浅水湖泊——太湖为研究对象，基于太湖中尺度通量网20122013年湖泊站（避风港）与陆地站（东山）的涡度相关通量、辐射四分量、小气候、水温梯度和土壤要素等观测数据，分析太湖与其周围陆地的辐射和能量收支差异，讨论引起差异的主要影响因素，最后基于湖陆能量收支差异，评价围湖造田和湖泊退缩所带来的气候效应。

国内外研究现状

一、内陆水体基于涡度相关系统对能量收支的研究

涡度相关技术（eddy covariance,ec）作为测量生态系统与大气之间动量、热量、水汽和温室气体最直接的微气象学方法（aubinet et al.,1999; baldocchi et al.,2001）,已迅速成为大型生态系统研究网络的核心观测技术。涡度相关系统可高频（10 hz）测量垂直风速和研究变量（如h₂o和co₂），通过计算两者脉动的协方差得到通量。对于湖泊而言，观测出入湖河流流量和湖面降水的难度和不确定性较大，相比经典的水量平衡法，涡度相关技术为量化湖面蒸发和水分循环提供了最直接、最准确的方法。

2. 研究的基本内容

以典型亚热带大型浅水湖泊——太湖为研究对象，基于太湖中尺度通量网的2012-2013年湖泊站（避风港）与陆地站（东山）的涡度相关通量、辐射四分量、小气候、水温以及土壤要素等观测数据，分析太湖及其周围陆地的能量收支差异，研究导致差异的主要影响因素，最后基于湖-陆能量收支差异，评价围湖造田和湖泊退缩的气候效应。

一、湖泊站与陆地站基本气象要素季节变化特征对比

1、对通量、辐射、小气候以及土壤湿度数据进行质量控制；

2、两站基本气象要素的日均值变化特征对比；

3. 实施方案、进度安排及预期效果

一、实行方案

图1 技术路线图

二、实行进度：

4. 参考文献

[1] 马宁.巴丹吉林沙漠能量分配与湖泊蒸发量的观测研究[d].兰州：兰州大学，2012.

[2] mazumder, a. and w.d. taylor, thermal structure of lakes varying in size and water clarity. limnology and oceanography, 1994. 39(4): 968-976.

[3] bonan, g.b., sensitivity of a gcm simulation to inclusion of inland water surfaces. journal of climate, 1995. 8(11): 2691-2704.

[4] subin, z.m., w.j. riley, and d. mironov, an improved lake model for climate simulations: model structure, evaluation, and sensitivity analyses in cesm1. journal of advances in modeling earth systems, 2012. 4(1).