中國網/中國發(fā)展門戶網訊 2024年8月1日，中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院(空天院)遙感與數(shù)字地球重點實驗室賈立研究員團隊組織開展的“青藏高原珠峰地區(qū)高寒環(huán)境復雜地表地氣相互作用天-空-地立體協(xié)同觀測試驗”（以下簡稱“試驗”）正式啟動。這是在珠峰地區(qū)首次利用航空平臺獲取水熱碳通量觀測，填補青藏高原珠峰地區(qū)面尺度地氣相互作用觀測的空白，建立地面點尺度觀測與衛(wèi)星遙感區(qū)域尺度觀測之間的橋梁，標志著我國在青藏高原地氣相互作用及氣候環(huán)境觀測研究領域的又一重要突破。

搭載水熱碳通量觀測系統(tǒng)的無人機正在進行通量數(shù)據(jù)獲取

青藏高原是世界海拔最高的高原，對大氣具有強烈的加熱效應，進而影響北半球的中緯度大氣環(huán)流，其地表物質和能量交換不僅影響青藏高原及周邊氣候，還可通過復雜的氣候反饋機制和大氣環(huán)流影響全球氣候，是全球變化背景下地球系統(tǒng)地氣相互作用過程及生態(tài)系統(tǒng)格局演變研究的重要區(qū)域。

開展大氣探空觀測和無人機熱紅外影像獲取

試驗區(qū)位于西藏自治區(qū)日喀則市定日縣境內珠穆朗瑪峰北側，平均海拔約4200米。此次試驗旨在針對該地區(qū)陸氣水熱交換過程和邊界層過程，利用無人機航空平臺開展觀測試驗，結合地面站點和衛(wèi)星遙感觀測形成多時空尺度、天-空-地立體綜合觀測，深入探究處于亞洲季風影響區(qū)的青藏高原珠峰北坡地區(qū)高寒環(huán)境和復雜地表條件下的水分循環(huán)、物質和能量交換過程的機理。試驗采用地基和空基協(xié)同觀測方式，從不同時空尺度開展珠峰地區(qū)典型地表地氣相互作用的觀測和分析研究。

地基通量觀測站

據(jù)團隊負責人、空天院研究員賈立介紹，在地基試驗部分，團隊在核心試驗區(qū)荒漠地表和高寒農田地表分別建設兩處地表水、熱、碳通量觀測站，并持續(xù)運行。此兩處新增地基通量觀測站與已有中國科學院珠穆朗瑪大氣與環(huán)境綜合觀測研究站可共同提供核心研究區(qū)典型地表“點”尺度局地微氣象環(huán)境和水熱碳通量觀測，為核心區(qū)典型地表地氣相互作用特征及機理研究提供基礎時序觀測數(shù)據(jù)。在空基試驗部分，首次在珠峰地區(qū)復雜地表條件下開展航空機載觀測，獲取區(qū)域“面”尺度地表與大氣之間的水分通量、潛熱通量、感熱通量、碳通量和輻射通量的空間分布數(shù)據(jù)。地基和空基通量觀測試驗相結合，獲取兼顧時間變化和空間變化的水熱碳通量觀測數(shù)據(jù)，為在珠峰地區(qū)復雜地表開展區(qū)域尺度地氣相互作用研究、地面觀測與衛(wèi)星觀測之間尺度轉換研究提供關鍵數(shù)據(jù)。此外，同步開展機載熱紅外觀測、大氣邊界層風溫濕廓線探空觀測等試驗，實現(xiàn)對影響地氣相互作用的關鍵地表特征和大氣邊界層結構的立體協(xié)同觀測。

搭載水熱碳通量觀測系統(tǒng)的無人機正經過地基通量觀測站上空

賈立介紹說，“衛(wèi)星觀測范圍大，是大區(qū)域尺度；地面觀測站覆蓋范圍較小，相當于一個點的觀測，是點尺度；無人機觀測范圍介于兩者之間，是面尺度。無人機航空‘面’尺度觀測可構建‘點’尺度觀測與‘大區(qū)域’尺度觀測之間的橋梁。”

此次試驗屬于第二次青藏高原綜合科學考察研究“西風-季風作用區(qū)非均勻下墊面地氣相互作用機載通量觀測試驗研究”子專題的主要科考內容之一，是第二次青藏科考“西風-季風協(xié)同作用及其影響”專題中西風-季風協(xié)同作用區(qū)非均勻下墊面地氣相互作用綜合立體觀測試驗的重要組成部分。

珠峰地區(qū)首次水熱碳通量航空觀測試驗人員

據(jù)了解，本次試驗是繼甘肅敦煌、云南大理和青海格爾木等地之后，該團隊第四次在青藏高原及周邊地區(qū)采用無人機航空平臺開展水熱碳通量觀測試驗。珠峰試驗區(qū)海拔更高、天氣變化更劇烈、觀測難度更大、挑戰(zhàn)更多。下一步，研究團隊將整合青藏高原地區(qū)地面已有站點、航空平臺、衛(wèi)星遙感等觀測資料，綜合分析高原地區(qū)水熱碳通量變化過程特征和機理，結合多尺度觀測和模擬兩大手段探究青藏高原復雜地表地氣相互作用特征，揭示青藏高原環(huán)境變化及其氣候反饋的關鍵機制。