论文部分内容阅读
摘 要:蒸散不仅是地表能量平衡的重要分量,也是水量平衡的重要分量。本文利用LaThuile通量网涡动数据,研究常绿阔叶林的蒸散特征,绘制年蒸散变化趋势图,分析影响蒸散大小的环境因子。研究发现,蒸散量在不同生态系统有较大差异,常绿阔叶林的蒸散量最大,草原的蒸散年总量最低。在同一植被类型中,不同气象因子对蒸散量的影响有所不同,而同一环境因子与不同植被类型蒸散量的相关性也存在差异。
关键词:蒸散;常绿阔叶林;涡动相关;能量平衡;环境因子
蒸散(Evapotranspiration)既包括从地表和植物表面的水分蒸发,也包括通过植物表面和植物体内的水分蒸腾[1]。其不仅是维持陆面水分平衡的重要组成部分,也是维持地表能量平衡的主要部分。随着地表能量交换与物质迁移过程研究的深入以及水资源合理利用与定量化管理全球化进程的加快,各种下垫面蒸散研究的紧迫性与重要性愈来愈明显[2]。
蒸散一方面关联着地—气系统的物质能量交换,影响着对全球变化的预测;另一方面区域蒸散的显著變化又反映着区域农业生态环境的改变。受气候环境因子及植被生理差异的影响,生态系统呈现不同的蒸散规律。
蒸散是涉及植被、土壤、气候、水分等多种因素的复杂过程[3],对蒸散的计算和研究对农业生产、科学灌溉、生态环境等具有重要的意义。Pauwels等用能量平衡法模拟草原蒸散量,研究草原蒸散量的影响因子以及草原蒸散量的季节变化规律,研究发现降水量对草原蒸散量的影响显著,草原蒸散量变化呈抛物线趋势,随时间先增加后减少[3]。许多学者就生态系统蒸散量的不同计算方法进行了大量研究,但主要侧重于蒸散计算方法的比较,对不同环境因子对蒸散量影响的研究较少。
一、研究地点概况与数据处理
本文选取La Thuile通量网络的涡动相关数据,具有5年以上连续观测的涡动相关数据和常规气象数据。研究植被类型为常绿阔叶林(EBF)。选取的站点数据为法国蒙彼利埃站的常绿阔叶林。
(一)研究地点概况
常绿阔叶林的观测点选的是法国蒙彼利埃站。蒙彼利埃位于法国东南部,地处43°74′N、3°59′E,海拔734.55 m。该地属于亚热带地中海气候,年平均温度为15.35 ℃。常绿阔叶林的群落外貌是由革质、单叶、小型和中型叶为主的常绿大高位芽植物构成的阔叶林,终年常绿。在典型的情况下,常绿阔叶林的成层现象显著,可划分为乔木层、灌木层和草本地被层3层植物,郁闭度0.9以上。
(二)数据处理方法
整理2002—2006年所研究站点以及所研究植被类型的涡动相关数据,选取的这些数据包括蒸散量、空气温度、饱和水汽压、降水量、太阳总辐射量和净辐射量。用Excel绘制蒸散量随各种影响因子的变化趋势图,分析蒸散与其的相关性,从而分析出常绿阔叶林植被类型下蒸散变化的主要影响因子。
二、研究结果与分析
(一)EBF蒸散量与影响因子的关系
蒸散过程受多种因素的影响,常绿阔叶林群落冠层结构比较稳定,保水、贮水功能较好,从而导致生态系统较稳定,林地土壤表面因林冠郁闭而日照减少,气温因此出现逆温层,热流向下,与弱风并行的热流运动受到限制。如图1所示。按相关性的高低可知,4种影响因子对法国蒙彼利埃站的常绿阔叶林的相关性排序为空气湿度>太阳总辐射>净辐射>绝对温度。对于常绿阔叶林,近地面层空气湿度与蒸散量的相关性较其他影响因子大。蒸散的大小与近地面层的空气相对湿度有关。当空气中相对湿度大的时候,下垫面的水分交换减少;空气湿度越小,地表和大气的水分交换越多。而常绿阔叶林的大气相对湿度比较大,这是因为所研究的蒙彼利埃站春夏季降水量较大,给生态系统提供了充沛的水分,所以植被在春夏季节生命活动旺盛,蒸散力也较强。
(二)EBF蒸散量与影响因子的相关性分析
本文对收集到的法国的蒙彼利埃站点La Thuile涡动相关数据进行分析,分析常绿阔叶林的蒸散状况,讨论其影响因子以及影响因子对蒸散的相关性。整理相关系数,如表1所示。
总结图表所反映的信息,得出以下结论:所研究的4种环境因子对所研究地植被的蒸散量都呈正相关,对于常绿阔叶林,环境因子对其蒸散量的影响大小排序为空气湿度>太阳总辐射>净辐射>温度。
三、结论与展望
本文研究蒸散量的特性可知:常绿阔叶林的蒸散过程受多种因素的影响,4种影响因子对法国蒙彼利埃站常绿阔叶林的相关性排序为空气湿度>太阳总辐射>净辐射>绝对温度。对于常绿阔叶林,近地面层的空气湿度与蒸散量的相关性较其他影响因子大。这是因为所研究的蒙彼利埃站春夏季降水量较大,给生态系统提供了充沛的水分,所以植被在春夏季节生命活动旺盛,蒸散力也较强。
然而,本文研究所得到的结论并不普遍适用且确定性不一定很高。研究结果的可靠性不高主要源于以下几个方面的原因,一是涡动数据不全面。本文研究蒸散特性和影响蒸散的因子时选取的是2003年4个地点的涡动相关数据,计算年蒸散平均值时选取的是2002—2006年的数据,多选取的数据年份较少,并不能排除所选取年份出现例外的可能性,所以由于数据不全面,导致结论并不完全可靠。二是研究地点并不具有代表性。研究4种植被类型的蒸散状况时,选取的是法国蒙彼利埃站,所选择的观测站只有1个。
参考文献:
[1]Burman R,Pochop L O. Evaporation,Evapotranspiration and Climate Data [M].Netherlands:Elsevier Science,1994.
[2]梁丽乔,闫敏华,邓伟.湿地蒸散测算方法进展[J].湿地科学,2005(1):47-62.
[3]Pauwels V R N,Samson R. Comparison of different methods to measure and model actual evapotranspiration rates for a wet sloping grassland[J]. Agricultural Water Management,2006(1-2):0-24.
关键词:蒸散;常绿阔叶林;涡动相关;能量平衡;环境因子
蒸散(Evapotranspiration)既包括从地表和植物表面的水分蒸发,也包括通过植物表面和植物体内的水分蒸腾[1]。其不仅是维持陆面水分平衡的重要组成部分,也是维持地表能量平衡的主要部分。随着地表能量交换与物质迁移过程研究的深入以及水资源合理利用与定量化管理全球化进程的加快,各种下垫面蒸散研究的紧迫性与重要性愈来愈明显[2]。
蒸散一方面关联着地—气系统的物质能量交换,影响着对全球变化的预测;另一方面区域蒸散的显著變化又反映着区域农业生态环境的改变。受气候环境因子及植被生理差异的影响,生态系统呈现不同的蒸散规律。
蒸散是涉及植被、土壤、气候、水分等多种因素的复杂过程[3],对蒸散的计算和研究对农业生产、科学灌溉、生态环境等具有重要的意义。Pauwels等用能量平衡法模拟草原蒸散量,研究草原蒸散量的影响因子以及草原蒸散量的季节变化规律,研究发现降水量对草原蒸散量的影响显著,草原蒸散量变化呈抛物线趋势,随时间先增加后减少[3]。许多学者就生态系统蒸散量的不同计算方法进行了大量研究,但主要侧重于蒸散计算方法的比较,对不同环境因子对蒸散量影响的研究较少。
一、研究地点概况与数据处理
本文选取La Thuile通量网络的涡动相关数据,具有5年以上连续观测的涡动相关数据和常规气象数据。研究植被类型为常绿阔叶林(EBF)。选取的站点数据为法国蒙彼利埃站的常绿阔叶林。
(一)研究地点概况
常绿阔叶林的观测点选的是法国蒙彼利埃站。蒙彼利埃位于法国东南部,地处43°74′N、3°59′E,海拔734.55 m。该地属于亚热带地中海气候,年平均温度为15.35 ℃。常绿阔叶林的群落外貌是由革质、单叶、小型和中型叶为主的常绿大高位芽植物构成的阔叶林,终年常绿。在典型的情况下,常绿阔叶林的成层现象显著,可划分为乔木层、灌木层和草本地被层3层植物,郁闭度0.9以上。
(二)数据处理方法
整理2002—2006年所研究站点以及所研究植被类型的涡动相关数据,选取的这些数据包括蒸散量、空气温度、饱和水汽压、降水量、太阳总辐射量和净辐射量。用Excel绘制蒸散量随各种影响因子的变化趋势图,分析蒸散与其的相关性,从而分析出常绿阔叶林植被类型下蒸散变化的主要影响因子。
二、研究结果与分析
(一)EBF蒸散量与影响因子的关系
蒸散过程受多种因素的影响,常绿阔叶林群落冠层结构比较稳定,保水、贮水功能较好,从而导致生态系统较稳定,林地土壤表面因林冠郁闭而日照减少,气温因此出现逆温层,热流向下,与弱风并行的热流运动受到限制。如图1所示。按相关性的高低可知,4种影响因子对法国蒙彼利埃站的常绿阔叶林的相关性排序为空气湿度>太阳总辐射>净辐射>绝对温度。对于常绿阔叶林,近地面层空气湿度与蒸散量的相关性较其他影响因子大。蒸散的大小与近地面层的空气相对湿度有关。当空气中相对湿度大的时候,下垫面的水分交换减少;空气湿度越小,地表和大气的水分交换越多。而常绿阔叶林的大气相对湿度比较大,这是因为所研究的蒙彼利埃站春夏季降水量较大,给生态系统提供了充沛的水分,所以植被在春夏季节生命活动旺盛,蒸散力也较强。
(二)EBF蒸散量与影响因子的相关性分析
本文对收集到的法国的蒙彼利埃站点La Thuile涡动相关数据进行分析,分析常绿阔叶林的蒸散状况,讨论其影响因子以及影响因子对蒸散的相关性。整理相关系数,如表1所示。
总结图表所反映的信息,得出以下结论:所研究的4种环境因子对所研究地植被的蒸散量都呈正相关,对于常绿阔叶林,环境因子对其蒸散量的影响大小排序为空气湿度>太阳总辐射>净辐射>温度。
三、结论与展望
本文研究蒸散量的特性可知:常绿阔叶林的蒸散过程受多种因素的影响,4种影响因子对法国蒙彼利埃站常绿阔叶林的相关性排序为空气湿度>太阳总辐射>净辐射>绝对温度。对于常绿阔叶林,近地面层的空气湿度与蒸散量的相关性较其他影响因子大。这是因为所研究的蒙彼利埃站春夏季降水量较大,给生态系统提供了充沛的水分,所以植被在春夏季节生命活动旺盛,蒸散力也较强。
然而,本文研究所得到的结论并不普遍适用且确定性不一定很高。研究结果的可靠性不高主要源于以下几个方面的原因,一是涡动数据不全面。本文研究蒸散特性和影响蒸散的因子时选取的是2003年4个地点的涡动相关数据,计算年蒸散平均值时选取的是2002—2006年的数据,多选取的数据年份较少,并不能排除所选取年份出现例外的可能性,所以由于数据不全面,导致结论并不完全可靠。二是研究地点并不具有代表性。研究4种植被类型的蒸散状况时,选取的是法国蒙彼利埃站,所选择的观测站只有1个。
参考文献:
[1]Burman R,Pochop L O. Evaporation,Evapotranspiration and Climate Data [M].Netherlands:Elsevier Science,1994.
[2]梁丽乔,闫敏华,邓伟.湿地蒸散测算方法进展[J].湿地科学,2005(1):47-62.
[3]Pauwels V R N,Samson R. Comparison of different methods to measure and model actual evapotranspiration rates for a wet sloping grassland[J]. Agricultural Water Management,2006(1-2):0-24.