玛沁站和隆宝站的涡度相关系统分别始建于2017年和2011年， 通量塔高度分别为2 m和2.5 m， 通量观测的主要仪器均为1台开路式红外分析仪（Li-7500A， LiCor， 美国）、 1台三维超声风速仪（CSAT3， CSI）、 1台数据采集器（LI-7550）， 采样频率为10 Hz， 收集并储存30 min通量数据平均值。涡度相关技术是通过垂直风速脉动量和水汽浓度脉动量的乘积平均值计算30 min平均潜热通量， 再结合汽化潜热（λ≈2.45 MJ∙kg^-1）计算得出实际蒸散发数据（韩典辰等， 2021）。微气象观测系统主要用于气象环境因子的同步测定， 主要观测项目包括光合有效辐射、 空气温湿度、 风速、 风向、 土壤温度和降雨量等。光合有效辐射传感器安装在高1.5 m的支架上， 空气温湿度传感器安装在防辐射罩内， 风速传感器与空气温度安装在同一高度上， 站区的降水量利用样地内的雨量传感器测定， 土壤温度主要是利用热电偶温度传感器测定不同深度处的土壤温度， 土壤含水量利用时域反射计测定， 土壤热通量利用土壤热通量板测定［相关仪器的型号及使用请参阅柴曦等， （2018）］。

本研究选取玛沁站和隆宝站2019年4 -9月开路涡度相关系统观测的通量数据， 并使用Li-Cor公司开发的EddyPro6.0软件对30 min通量数据进行坐标旋转， 异常值及野值点剔除、 超声虚温修正， 倾斜修正， 光谱校正， WPL校正， 时间滞后补偿， 质量控制等， 得到采样周期为30 min的通量数据产品。在通量观测过程中， 观测数据由于仪器故障、 天气状况、 大气稳定度和供电系统故障等因素， 会产生异常以及缺失， 因此需要进行数据剔除和插补， 以获得完整的通量时间序列。本研究结合气象因子（净辐射、 温度、 相对湿度、 土壤热通量、 风速、 土壤含水率）， 采用随机森林（Random Forest， RF）方法对每月蒸散发进行插补， 插补精度较高［R ²=0.80~0.91， RMSE=0.05~0.08 mm·（30min）^-1， MAE=0.03~0.04 mm·（30min）^-1］。

玛沁站和隆宝站实际月蒸散发如图2所示， 年内月蒸散发整体呈正态分布趋势， 从图2中可以看出， 蒸散发主要集中在生长季， 玛沁7月蒸散发最高， 可达160.88 mm， 蒸散发4月最小， 为62.48 mm。蒸散发大小关系为： 7月>8月>6月>9月>5月>4月。隆宝站蒸散发主要集中在4 -9月， 8月蒸散发最高， 可达168.41 mm， 9月蒸散发最小119.45 mm。蒸散发大小关系为： 8月>7月>6月>5月>4月>9月（表1）。

玛沁站和隆宝站实际日蒸散发如图3所示， 与月蒸散发数据相同， 年内蒸散发生长季大于非生长季。日蒸散发呈正态分布趋势， 玛沁日平均蒸散发为4.04 mm， 日最大值为8.01 mm， 出现在7月26日， 日最小值为0.65 mm， 出现在4月4日， 3月开始蒸散发慢慢开始增加， 5月和6月日蒸散发增加幅度较大， 7月达到最大值， 8月开始减少。隆宝日平均蒸散发为4.86 mm， 日最大值为8.77 mm， 出现在7月9日， 最小值为1.58 mm， 出现在4月1日， 5月日蒸散发增加较多， 8月达到最大值， 9月开始减少。

从玛沁和隆宝小时平均蒸散发变化（图4）中可以看出， 两研究地区小时的蒸散发日变化整体上呈先上升后下降的趋势， 玛沁在14:00（北京时， 下同）左右达到峰值， 最大蒸散发为0.50 mm； 最小值为0.008 mm， 出现在02:00左右， 隆宝在15:00左右达到峰值， 最大蒸散发为0.57 mm； 最小值为0.017 mm， 出现在06:00左右。从09:00开始， 随着太阳辐射的逐渐增强， 大气温度逐渐升高， 蒸散发开始上升， 到15:00达到最大， 随之太阳辐射的逐渐减弱， 大气温度逐渐降低， 蒸散发随之减少。图中可以看出玛沁日蒸散发主要集中09:00 -19:00， 占全天蒸散发的92.3%， 隆宝日蒸散发主要集中在10:00 -21:00， 占全天蒸散发的90.9%。

蒸散发的大小受到气候、 土地类型、 植被状况等因素的共同影响。环境因子对蒸散发的影响程度相比最大， 为探讨蒸散发对各环境因子的敏感程度， 选取净辐射、 温度、 相对湿度、 风速、 土壤热通量、 土壤含水率等水文气象因子和蒸散发的30 min原始数据进行相关性分析， 结果如表2所示， 玛沁地区蒸散发与所选气象因子存在显著相关关系， 相关性大小关系为： 净辐射>温度>相对湿度>土壤热通量>风速>土壤含水率。隆宝地区相关性大小关系为： 土壤热通量>净辐射>相对湿度>温度>风速>土壤含水率>土壤温度。

利用随机森林模型中重要性估计方法， 可以得出主要影响蒸散发的气象因子， 图5给出了5个气象因子重要性排序（土壤含水率几乎为0， 图中未作显示）， 玛沁相对重要性依次为净辐射、 温度、 风速、 土壤热通量、 相对湿度， 净辐射对蒸散发的影响最大， 这与蒸散发与气象因子的相关性结论基本一致， 表明辐射能量收支条件是影响玛沁地区蒸散发最为关键的因素。隆宝地区相对重要性依次为土壤热通量、 净辐射、 风速、 温度、 相对湿度。在蒸散发旺盛的生长季（5 -9月）， 高寒草甸和高寒沼泽湿地的月平均土壤含水率分别31%和57%， 相比其他生态系统， 草甸和沼泽湿地下垫面水分比较充足， 从而导致土壤水分对蒸散发的影响相对较弱。

以玛沁站为例， 依据自动气象站数据， 求取净辐射、 温度、 风速、 土壤热通量、 相对湿度、 土壤含水率、 降水量的不同尺度观测值均值， 得到蒸散发与气象因子变化趋势图（图6~8）， 净辐射、 温度、 降水量、 土壤含水率、 与蒸散发月尺度和日尺度变化趋势基本一致， 呈正相关关系， 风速、 相对湿度与蒸散发变化趋势相反， 呈负相关关系。净辐射6月达到最大值， 9月以后开始下降， 下降幅度与升高幅度相差不大。温度最低为-3.07 ℃， 出现在4月5日， 最高温为13.72 ℃， 出现在8月20日。对于降水量而言， 主要集中在生长季， 即5 -9月， 6月降水量最大， 为125.90 mm， 日最大值为18.5 mm， 出现在7月20日， 5月和6月降水增加幅度较大， 9月开始减少。在一定范围内， 降水量的增大有导致蒸散发增大的趋势， 然而超过一定阈值后， 蒸散发有减少的趋势， 说明适宜的雨水可以增大蒸散发， 而当降雨量超过一定范围时， 温度受降水影响而降低， 进而影响到蒸散发的大小。总体来看， 土壤含水率的变化趋势与蒸散发的趋势最为接近， 呈先增加后减小的趋势， 增加和减小幅度不大。二者之间有一定的回归关系（决定系数为0.66）， 但当土壤含水率升高到一定程度， 蒸散发随之增加的速度放缓。因此只有在土壤水分较低时， 土壤水分含量成为影响蒸散的主导因子。由图7可以看出， 风速整体呈减小的趋势， 减小幅度不大。4月日风速波动相对较大， 5 -9月风速呈比较小的波动状态， 大小为1.50~1.83 m·s^-1。在生长季初期， 风速较大， 蒸散发却比较小， 在生长季中期， 风速和蒸散发呈现相反趋势， 即风速较小， 蒸散发较大。从相对湿度对蒸散发的影响（图6， 图7）可以看出， 大部分时间蒸散发和相对湿度的变化相反， 呈显著负相关关系， 即随着相对湿度降低蒸散发升高， 但总体来看， 从5月开始， 相对湿度介于63.43%~78.11%， 保持在较高水平。

隆宝站的蒸散发量与土壤热通量之间的相关性大幅超过它与净辐射的相关性， 该现象与玛沁的分析结果形成鲜明对比（净辐射是蒸散发量最重要的解释参数）， 由此分析了隆宝各气象因子日均值特征（图9）， 隆宝站净辐射、 风速、 土壤热通量、 气温、 相对湿度、 土壤含水率平均值分别为129.04 W·m^-2、 1.81 m·s^-1、 9.12 W·m^-2、 6.74 ℃、 70.08%和70%。发现隆宝站土壤热通量日均值为9.12 W·m^-2， 均值略高于中位线， 其中有1/4土壤热通量日均值低于5.70 W·m^-2、 另有1/4高于12.38 W·m^-2， 换言之， 有一半的土壤热通量日均值落在5.70~12.38 W·m^-2， 远大于玛沁站（2.86 W·m^-2）， 隆宝站净辐射日均值为129.04 W·m^-2， 玛沁站净辐射日均值为116.87 W·m^-2， 相差并不明显。加之， 隆宝为沼泽湿地， 下垫面水分比较充足， 地气通量交换作用显著， 由此导致两个观测站存在显著差异性。

下垫面水分消耗（IETP）是下垫面天然草地蒸散发（ET）与降水量（Pr）的差值， 该值能够直接反映不同下垫面与大气之间的水汽交换特征， 其计算公式：

当IETP≥0时， 即ET≥Pr， 表明生长季内水汽交换特征是以下垫面水分消耗为主； 反之， 当IETP<0时， 即ET<Pr， 则水汽交换特征是以下垫面水分吸收为主（王军等， 2020）。玛沁高寒草甸生态系统和隆宝高寒沼泽湿地生态系统日尺度IETP变化特征分别如图10和图11所示， 玛沁IETP>0的日数有121天， 占比69%， 期间的日平均降水量相对日平均降水量减幅74.88%； 隆宝IETP>0的日数有237天， 占比80%， 期间日平均降水量、 日平均温度、 日平均土壤热通量减幅较大， 说明， 当无降水或降水减小时， 下垫面无法从外部吸收水分， 此时相对于吸收， 以水分消耗为主， 反之， 有降水量或者降水增大时， 下垫面相对于消耗则以水分吸收为主。隆宝下垫面水分消耗占比（80%）大于玛沁（69%）， 这主要因为高寒沼泽湿地土壤水分含量高于高寒草甸， 另外， 高寒沼泽湿地表层土壤水分基本处于饱和状态， 对自然降水的敏感性较弱， 通常以蒸散的方式输送至大气圈或产生地表径流； 高寒草甸表层土壤水分含量较低， 对降水的敏感性较高， 从而削弱了土壤水分的蒸发。从图12可以看出， 当IETP<0时， 降水量和相对湿度出现峰值， 说明降水过程导致相对湿度增加， 下垫面与大气之间的水汽压差缩小， 从而抑制下垫面的蒸散活动， 此时下垫面以水分吸收为主， 反之， 下垫面以水分消耗为主。