2020年10月8日，国际大气科学领域TOP期刊Journal of Geophysical Research: Atmospheres（影响因子3.82）发表了学术论文 “Impact of Lake/Reservoir Expansion and Shrinkage on Energy and Water Vapor Fluxes in the Surrounding Area”。论文的第一作者为地理科学学部2015级本科生郭爱伦，此文为该生毕业论文的主要内容，指导教师是刘绍民教授。
湖泊和水库是地表水重要的组成部分，其扩张与收缩会对周边地区的气象和下垫面特征产生影响，进而影响区域的水热通量乃至局地气候条件。该论文利用卫星遥感和怀来遥感站多尺度地表通量（大孔径闪烁仪LAS和涡动相关仪EC）与气象要素观测数据，以北京官厅水库为例，评估了湖泊/水库的进退对其周边区域地表水热通量的影响。研究发现：由于跨流域调水等政策的影响，2013至2017年，官厅水库呈现逐年扩张的变化趋势，且水库的进退也同时受到上游农业用水的季节影响，从而体现出春季扩张、夏秋收缩、冬季再次扩张的季节变化特征。同时，水库周边地区的年蒸散量从2013年的446.6 mm增至2017年的874.7 mm，在五年间增加了约96%，并呈现春季增加、夏秋季基本不变、冬季再次增加的季节变化趋势。
图1 官厅水库2013-2017年水体范围变化
图2 官厅水库的季节性进退特征及2013年、2017年官厅水库的季节性进退与大孔径闪烁仪(LAS)和涡动相关仪(EC)观测源区（图中实线范围）的关系。在水库扩张之前（2013年），观测源区内全年无水体；而在水库扩张之后（2017年），春季（4月）和冬季（11月）水库季节性扩张导致LAS源区内水体所占比例最大，夏秋季（7月）水库季节性收缩使源区内水体比例较小。这体现了非生长季时水库的季节性扩张对周边地区水热通量的直接影响。
生长季期间，水库发生季节性收缩，并通过净辐射、深层土壤水分和植被生长状况影响蒸散发；在非生长季，水库的季节性扩张直接对蒸散发产生影响，并同时影响净辐射和表层土壤水分使蒸散发有所增加。此外，距离水库越近，区域的水热通量受到水库进退的影响就越为明显，尤其是在非生长季的时期。该论文的研究成果定量地描述了湖泊/水库进退对周边地区水热通量的影响及其机制，有利于干旱、半干旱地区湖泊/水库的生态系统恢复和可持续发展。
图3 2013-2017年官厅水库周边地区蒸散量的(a)年际变化和(b)季节变化。随着水库逐年扩张，周边地区的年蒸散量逐年增加，且呈现春季增加明显、夏秋季节不变、冬季再次增加的季节变化特征。
图4 距离水库远近不同的站点（蓝色曲线为10 m塔，距离水库较远；红色曲线为40 m塔，距离水库较近）蒸散发的季节变化特征。距离水库较近的40 m塔在五年间蒸散发的增长更加明显，且增长集中在春季时期。
本研究由国家重点研发计划（2016YFC0500101)和国家自然科学基金（41771364）资助。论文链接：Guo, A., Liu, S., Zhu, Z., Xu, Z., Xiao, Q., Ju, Q., et al. (2020). Impact of lake/reservoir expansion and shrinkage on energy and water vapor fluxes in the surrounding area. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 125, e2020JD032833. https://doi.org/10.1029/2020JD032833