我科學家首獲“非洲屋脊”輻射量空間分布 助力研究該地水分循環過程

21日，記者從中國科學院青藏高原研究所獲悉，利用衛星遙感和地面氣象觀測資料，該所研究人員首次獲得了埃塞俄比亞地區地表四個輻射量和凈輻射量的區域空間分布。研究彌補了“非洲屋脊”地區嚴重缺乏地表能量水循環過程觀測數據的短板。相關研究成果在線發表于《理論與應用氣候學》雜志上。

凈輻射是研究地氣過程、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多萬平方公里，平均海拔2500米以上，素有“非洲屋脊”之稱，是尼羅河最大的水源地。尼羅河流經11個國家，是全球最長的河流，受其影響的區域約320萬平方公里，是沿岸各國人民生產和生活的寶貴水源。

“非洲屋脊”西部以平原灌溉區為主，其它地區以山地為主，海拔高度從420米到4260米不等，每年為尼羅河貢獻近57%的徑流量，雨季貢獻80%的徑流量。“因此，研究該區域地氣相互作用過程對尋找非洲季風和雨季爆發規律具有非常重要意義，同時也對保障尼羅河沿岸人民的用水安全具有重要意義。”中國科學院青藏高原研究所地氣作用與氣候效應團隊馬耀明研究員說。

為響應“一帶一路”倡議，中科院青藏高原所地氣作用與氣候效應團隊與埃塞俄比亞亞的斯亞貝巴大學建立了良好科研合作關系，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”地區首套地表能量平衡綜合觀測系統。

這套系統可以實時連續觀測地表的太陽輻射、長波輻射、地表感熱、潛熱、土壤熱通量、土壤溫濕度、三維風速、二氧化碳和水汽交換通量等要素。這些觀測數據將為中國科學家對比研究青藏高原和“非洲屋脊”地區的水分循環過程提供重要基礎研究資料。

經過三年的數據積累，研究人員利用“非洲屋脊”地區分布的46個地面氣象站數據為驅動數據，采用祛趨勢的克里金空間插值法，將氣象站資料轉換成復雜山地的地面氣象要素的空間分布規律。

研究發現，該區域太陽短波輻射和凈輻射通量在高山草甸區明顯大于低海拔灌溉農業區。同時，研究團隊還利用通量站觀測資料對“非洲屋脊”的下行長波輻射參數化方案進行了改進，使其適應埃塞俄比亞高原地區。

馬耀明表示，這項研究首次獲得了“非洲屋脊”地區的凈輻射量數據，為今后開展青藏高原和“非洲屋脊”地區的水分循環對比研究打下了數據基礎，同時也為研究全球氣象、氣候模式在該地區的適用性提供了重要的數據支持。(陸成寬)