研究揭示埃塞俄比亚高原辐射通量空间分布规律

尼罗河是全球最长的河流,影响区域约320万平方公里,途经11个国家。尼罗河最大的水源来自埃塞俄比亚高原。埃塞俄比亚高原面积80余万平方公里,平均海拔2500米以上,素有“非洲屋脊”之称,该地区的海拔高度落差大(从420米到4260米),西部以平原灌溉区为主,其他地区以山地为主,每年为尼罗河贡献将近57%的径流量,雨季贡献了80%的径流量。

埃塞俄比亚高原的地气相互作用过程对非洲季风和雨季的爆发具有重要意义,而且该高原对于非洲季风的重要性可以与青藏高原对东亚季风的影响相提并论。然而,这一地区的地表能量水循环过程的观测较为缺乏。中国科学院青藏高原研究所“地气相互作用与气候效应”团队与埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴大学(Addis Ababa University)合作,于2017年在青尼罗河海拔4200米的Choke山上首次建立了埃塞俄比亚高原第一套先进的地表能量平衡观测系统,该系统可实时连续观测地表的太阳辐射、长波辐射、陆表感热、潜热、土壤热通量、土壤温湿度、三维风速、二氧化碳交换通量等要素。该系统为研究全球气象、气候模型在该地区的可适用性提供了重要的数据支持,弥补了“非洲屋脊”缺乏地气相互作用过程综合观测设备的短板。这一综合观测系统的建立,将为我国科学家对比研究青藏高原和埃塞俄比亚高原的水分循环过程提供重要基础研究资料。

近日,青藏高原所培养的亚的斯亚贝巴大学助理教授Eyale Bayable Tegegne利用卫星遥感和地面气象观测资料,首次反演获得了整个埃塞俄比亚地区的地表四分量辐射和净辐射通量的区域分布特征。该研究利用MODIS/TERRA陆面产品和山地区域内分布的46个地面气象站数据作为驱动数据,主要采用了祛趋势的克里金空间插值方法将站点的气象站资料转换成复杂山地的地面气象要素的空间分布,并利用建立的通量站观测资料对埃塞俄比亚高原的下行长波辐射参数化方案进行了改进,使其适应于埃塞俄比亚高原地区,改进后的RMSE和MB分别比原方法提高43.4%和79.8%。结果显示,估算出的区域各辐射通量与Choke山地安装的涡动协方差地表能量平衡系统的观测值有较好的一致性。

相关研究成果以Estimation of the distribution of the total net radiative flux from satellite and automatic weather station data in the Upper Blue Nile basin, Ethiopia为题,发表在Theoretical and Applied Climatology上。研究工作获得中科院战略性先导科技专项(A类)“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”、国家自然科学基金等的支持。

利用站点气象数据和卫星遥感手段得到的青尼罗河上游的地表辐射四分量及净辐射的空间分布图

来源:中国科学院青藏高原研究所