2024年8月1日，中国科学院空天信息创新研究院（空天院）遥感与数字地球重点实验室贾立研究员团队组织开展的“青藏高原珠峰地区高寒环境复杂地表地气相互作用天-空-地立体协同观测试验”（以下简称“试验”）正式启动。这是在珠峰地区首次利用航空平台获取水热碳通量观测，填补青藏高原珠峰地区面尺度地气相互作用观测的空白，建立地面点尺度观测与卫星遥感区域尺度观测之间的桥梁，标志着我国在青藏高原地气相互作用及气候环境观测研究领域的又一重要突破。
青藏高原是世界海拔最高的高原，对大气具有强烈的加热效应，进而影响北半球的中纬度大气环流，其地表物质和能量交换不仅影响青藏高原及周边气候，还可通过复杂的气候反馈机制和大气环流影响全球气候，是全球变化背景下地球系统地气相互作用过程及生态系统格局演变研究的重要区域。
试验区位于西藏自治区日喀则市定日县境内珠穆朗玛峰北侧，平均海拔约4200米。此次试验旨在针对该地区陆气水热交换过程和边界层过程，利用无人机航空平台开展观测试验，结合地面站点和卫星遥感观测形成多时空尺度、天-空-地立体综合观测，深入探究处于亚洲季风影响区的青藏高原珠峰北坡地区高寒环境和复杂地表条件下的水分循环、物质和能量交换过程的机理。试验采用地基和空基协同观测方式，从不同时空尺度开展珠峰地区典型地表地气相互作用的观测和分析研究。
据团队负责人、空天院研究员贾立介绍，在地基试验部分，团队在核心试验区荒漠地表和高寒农田地表分别建设两处地表水、热、碳通量观测站，并持续运行。此两处新增地基通量观测站与已有中国科学院珠穆朗玛大气与环境综合观测研究站可共同提供核心研究区典型地表“点”尺度局地微气象环境和水热碳通量观测，为核心区典型地表地气相互作用特征及机理研究提供基础时序观测数据。在空基试验部分，首次在珠峰地区复杂地表条件下开展航空机载观测，获取区域“面”尺度地表与大气之间的水分通量、潜热通量、感热通量、碳通量和辐射通量的空间分布数据。地基和空基通量观测试验相结合，获取兼顾时间变化和空间变化的水热碳通量观测数据，为在珠峰地区复杂地表开展区域尺度地气相互作用研究、地面观测与卫星观测之间尺度转换研究提供关键数据。此外，同步开展机载热红外观测、大气边界层风温湿廓线探空观测等试验，实现对影响地气相互作用的关键地表特征和大气边界层结构的立体协同观测。
贾立通俗地介绍：“卫星观测范围大，是大区域尺度；地面观测站覆盖范围较小，相当于一个点的观测，是点尺度；无人机观测范围介于两者之间，是面尺度。无人机航空‘面’尺度观测可构建‘点’尺度观测与‘大区域’尺度观测之间的桥梁。”
此次试验属于第二次青藏高原综合科学考察研究“西风-季风作用区非均匀下垫面地气相互作用机载通量观测试验研究”子专题的主要科考内容之一，是第二次青藏科考“西风-季风协同作用及其影响”专题中西风-季风协同作用区非均匀下垫面地气相互作用综合立体观测试验的重要组成部分。
据了解，本次试验是继甘肃敦煌、云南大理和青海格尔木等地之后，该团队第四次在青藏高原及周边地区采用无人机航空平台开展水热碳通量观测试验。珠峰试验区海拔更高、天气变化更剧烈、观测难度更大、挑战更多。下一步，研究团队将整合青藏高原地区地面已有站点、航空平台、卫星遥感等观测资料，综合分析高原地区水热碳通量变化过程特征和机理，结合多尺度观测和模拟两大手段探究青藏高原复杂地表地气相互作用特征，揭示青藏高原环境变化及其气候反馈的关键机制。
珠峰地区首次水热碳通量航空观测试验人员
开展大气探空观测和无人机热红外影像获取
地基通量观测站
搭载水热碳通量观测系统的无人机正在进行通量数据获取
搭载水热碳通量观测系统的无人机正经过地基通量观测站上空
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