中性大气稳定度条件下林冠湍流特征模拟

基于欧拉二阶闭合模型,利用2003年长白山阔叶红松林微气象资料,计算并分析了长白山阔叶红松林林冠内/上的湍流特征.结果表明:模拟得到的平均风速廓线与实测值吻合;雷诺应力在林内衰减较大,而近地面处几乎没有动量传输贡献;湍流强度、速度方差和速度偏度在林冠与大气交界面处达到最大,同时剪切也达到最强;速度偏度越大,则湍流间歇性越强,并且向下的湍涡越难穿透林冠内部;林内深处的大部分湍流能量不是由局地产生,而来自于林上.     

辽西农林复合系统中杨树液流速率与气象因子的时滞效应

应用Granier热扩散探针(TDP)对辽西农林复合系统中杨树的树干液流速率进行连续观测,并同步观测微气象因子.将杨树液流速率与对应的空气温度、空气湿度、净辐射和饱和水汽压差数据进行逐行错位分析,探讨晴天下杨树树干液流速率与气象因子之间的时滞效应.结果表明:杨树的液流速率提前于空气温度、空气湿度和饱和水汽压差,而滞后于净辐射;6—9月,杨树液流速率分别提前于空气温度70、30、50、90min,空气湿度80、40、40、90min,饱和水汽压差90、50、70、120min;而滞后于净辐射10、10、40、40min.对综合气象影响因子与杨树液流速率进行回归分析,包含与不包含时滞效应的相关度均达到极显著水平,决定系数分别为0.903和0.885,包含时滞效应的决定系数提高了2.04%,从而提高了液流速率数值模拟的精度.     

BP人工神经网络模拟杨树林冠蒸腾

利用2008和2010年的气温、饱和差、总辐射和叶面积指数作为模型输入,液流法观测的蒸腾速率作为模型输出,建立了用于杨树林冠蒸腾模拟的BP人工神经网络模型,利用2009年的观测数据对模型的模拟能力进行了检验,并应用连接权值计算得到的输入变量对输出变量的相对贡献进行了敏感性分析。结果表明:建立的BP人工神经网络蒸腾模型可以很好的模拟林冠蒸腾大小和季节变化,模拟的绝对误差和绝对相对误差的平均值分别为0.11 mm/d和9.5%,纳什效率系数为0.83;输入变量对蒸腾的相对贡献以及蒸腾与输入变量之间的相关性大小顺序相同,均为总辐射叶面积指数饱和差气温。     

森林与空旷地空气温湿度及土壤温度的长期对比研究

森林对温湿度的影响是其生态功能的基础,为了探讨森林的这种小气候效应,本文采用小气候对比观测的方法,根据2005 -2007年观测资料,对长白山阔叶红松林与附近空旷地温度、湿度等小气候要素进行了差异性研究.结果表明,林内近地表层空气温度白天低于林外空旷地,晚间高于林外空旷地,因而具有较低的日较差.非生长季二者的月平均值差异不显著,但生长季差异明显,月平均气温最高差值出现季节与森林叶面积指数最大值出现时间一致.气温年较差的平均值林内小于空旷地,差值可达6.3℃.年均森林与空旷地土壤温度全年均表现出明显差异,以0℃为界,0℃以上,林内土壤温度低于空旷地,0℃以下高于空旷地,其中2005年1月5 cm深处土壤温度差值达到了5.3℃.空气相对湿度生长季差异较大,其中以7、8月份差异最为明显,2006年7月差值最大,达7.0％.     

长白山地区生长季降水不均匀性特征

利用长白山地区13个台站1960-2007年逐日降水资料,采用降水集中度和降水集中期的概念,提出降水集中时段的指标,并应用这些指标分析了该地区生长季降水特征.结果表明:历年降水集中度平均为0.31,年际、年代际变化特征明显;降水集中度准10年周期波动比较明显;从降水集中度的站间差异看,具有明显的空间非均一性;历年降水集...     

长白山阔叶红松林的温度效应

森林温度特征的研究是揭示森林生态系统功能、评估森林环境效益的基础.对2004年长白山阔叶红松林林内外空气温度和土壤温度进行了观测,结果表明:林内外空气温度、土壤温度明显不同.白天林内气温一般低于林外,夜间高于林外.昼间气温差夏季较大,7月平均差值为1.6 ℃;夜间气温差冬季较大,1月平均差值为1.5℃.空气温度和土壤温度的日振幅总是林内小于林外,7月空气温度日振幅林内比林外低1.7℃,4月土壤温度日振幅林内比林外低5.8℃.     

水氮胁迫对长白山阔叶红松林优势树种水分利用的影响

全球氮沉降加剧在影响植物生长的同时可能改变植物水分利用特征,了解氮沉降下植被耗水规律对模拟和预测森林水文循环各分量演变特征意义重大。本研究以长白山阔叶红松林优势树种——蒙古栎、水曲柳和紫椴树为研究对象,通过氢氧同位素示踪法,分析不同氮素添加量(低氮添加组11.8 kg·hm^-2,L_N;高氮添加组23.6 kg·hm^-2,H_N)、不同模拟降水量(添加水量0、400、800和1600 mL,折合单次降雨量0、16、32和64 mm)下植株耗水来源、量值及规律。结果表明: 相对干旱条件下,L_N中蒙古栎、水曲柳和紫椴对土壤水分利用比例为26%、12%和20%,普遍高于H_N;随模拟降水量(16 mm)增加,L_N中蒙古栎、水曲柳和紫椴的土壤水分利用比例均达到最高值,分别为73%、70%和43%,H_N中该比例也达到高值,但小于L_N中的数值;当模拟降水量为32 mm时,土壤含水量近似长白山阔叶红松林生长季均值,H_N中树种平均土壤水分利用比例为39%,高于L_N中的16%;当模拟降水量为64 mm时,土壤水分饱和,L_N中蒙古栎、水曲柳和紫椴的土壤水分利用比例分别为14%、5%和1%,低于对应的H_N中的64%、13%和10%。在降水量较少、土壤相对干旱的条件下,各树种的土壤水分利用比例均较低,且随氮添加量的增加,该比例进一步降低;当降水量较高、土壤湿度高于生长季平均值时,各树种的土壤水分利用比例均较高,且随氮添加量的增加,该比例进一步升高。     

长白山地区散射辐射与云的关系

根据中国科学院长白山森林生态系统定位站1982—2001年太阳辐射和云的观测资料对散射辐射及散射比进行了分析,探讨了散射辐射及散射比的日、季节、年际变化特征以及云量、云状、太阳高度角与散射辐射及散射比的关系。结果表明：1)散射辐射日变化特点是,中午最大,早晚较小;季节变化特点是,7月最大,年初和年末较小;年际变化特点是从1982—2001年呈减少趋势;散射比1 d中中午最小,7月达到最大值,年际变化为0.38～0.55;2)散射辐射及散射比均随高云量或低云量增加而呈增加趋势;散射辐射日平均量及散射比与总云量和低云量的日平均值均呈线性正相关关系,且与总云量的关系比与低云量的关系更密切;3)不同云相比较,散射辐射和散射比最大的是高积云（Ac）,卷云（Ci）次之,较小为对流性积云(积雨云Cb、积云Cu),碧空时散射辐射及散射比最小;4)散射辐射随太阳高度角增加而增大,呈二次函数关系;散射比随太阳高度角增加而减小且呈二次函数关系。     

长白山红松针阔叶混交林林下光合有效辐射的基本特征

利用长白山红松针阔叶混交林连续3年的光合有效辐射（PAR）观测数据,与林冠上方PAR值相对比,分析了林冠下5个不同水平位置探头的PAR时空特征.结果表明:林木冠层上方的PAR日总量年变化呈双峰甚至多峰趋势,主要受降水和云雾等天气状况的影响;林下PAR日总量年变化表现为非生长季与冠层上方变化趋势一致,在生长季数值较小且趋于稳定.典型晴天时林下5个探头的PAR值在时间和大小分布上有较大差异.在空间变化上,非生长季林下PAR变异系数较小,约为0.15;生长季的变异系数较大,在0.22以上,最高值在8月.生长季典型晴天太阳高度角为38°～48°区间(9：00—10：00和13：00—14：00)时,林下PAR空间变化较大.     

水文过程的基流分割方法研究进展

基流分割研究是水文学、生态水文学研究的重点和难点之一,一直以来在其概念与方法上都缺乏统一的标准.本文详细介绍了基于不同基流组成定义的基流分割理论,并分析了各基流分割方法的发展历程.对不同分割方法进行对比发现：直接分割法简单、适用,却有任意性;水量平衡法实施起来困难,但符合水文规律;时间序列分析法和同位素法能克服手工图解分割方法的主观性和随意性,可以快速有效地得到连续基流过程.近年来,水文模拟、数字滤波、同位素法成为基流分割的主要方法.