基于修正的Gash模型模拟小兴安岭原始红松林降雨截留过程

原始红松林是我国小兴安岭地区的顶级植物群落,理解它的降雨截留过程,对区域生态、水文环境具有重要意义。采用定位研究法,于2010—2011年21场降雨数据对原始红松林的降雨截留和分配效应进行系统研究,并结合当地的气象和林分资料,利用修正的Gash模型对小兴安岭原始红松林进行林冠截留模拟。该模型对穿透雨、树干茎流、截留量的模拟值分别为:370.91、16.14、130.07 mm。穿透雨模拟值比实测值低2.28 mm,相对误差1.75%,树干茎流模拟值高于实测值8.12 mm,相对误差50.3%,林冠截留量模拟值比实测值低2.35 mm,相对误差为1.81%。穿透雨和林冠截留量的模拟值和实测值有较好的一致性,树干茎流的模拟值和实测值相差较大。综合结果表明:修正的Gash模型对小兴安岭地区原始红松林降雨截留拟合具有很好的适用性。

基于修正的Gash模型模拟缙云山毛竹林降雨截留

为了验证修正的Gash模型对缙云山毛竹林林冠截留模拟的适用性,基于2009年4—7月的气象和林分特征资料以及实测的穿透雨和树干茎流等资料,分析缙云山毛竹林林外降雨、穿透雨和树干茎流特征,并应用修正的Gash模型对林冠截留量进行模拟,对比分析周降雨累计截留量和单次降雨截留量的模拟值和实测值,采用敏感性分析法分析模型参数对截留量的影响程度。结果表明:研究期间共29次降雨,总降雨量为531.1mm,平均降雨强度为2.11mm·h-1,大部分为低雨强、低雨量级、长历时的降雨;穿透雨量、茎流量和林冠截留量的实测值分别为463.2,6.5和61.4mm,模拟值分别为461.1,6.1和63.9mm,模拟的截留量约高出实测值4.07%,模型计算的周累积截留量和单次降雨截留量与实测值相比的相对标准差分别为5.02%和7.13%,模拟效果较好,模型适用于缙云山毛竹林;以林冠郁闭度(c)对模拟结果影响最大,其次为平均降雨强度()、林冠持水能力(S)和林冠平均蒸发速率(),树干茎流系数(Pt)和树干持水能力(St)这2个参数对林冠截留总量影响很小。

长白山两种林型的降雨截留再分配特征与修正的Gash模型模拟

为探究长白山地区两种林型的降雨截留再分配特征及修正的Gash模型在该地区的适用性,以典型的白桦林(Betula platyphylla)和云冷杉针叶混交林为研究对象,基于2017年5—9月的降雨截留观测数据,结合松江源生态站定期观测的气象数据与样地数据,分析两种林型的降雨截留再分配规律,同时采用修正的Gash模型对降雨再分配的各个过程进行模拟。结果表明:研究期间白桦林与云冷杉针叶混交林的林外降雨总量分别为217.4和393.6 mm。白桦林的穿透雨量、树干径流量均高于云冷杉林,林冠截留量低于云冷杉林。两种林型的林外降雨量与穿透雨量、树干径流量、林冠截留量、降雨强度有显著的相关性(P<0.01),利用曲线回归方程分析,二次函数可较好的说明两种林型的穿透雨与林外降雨、树干径流与林外降雨之间的相互关系,幂函数方程较好的解释了林冠截留与林外降雨的相互关系。两种林型的林冠截留总量、树干径流、穿透雨的模拟值均高于实测值,相对误差范围在3.81%～9.61%。

南方水土流失区马尾松林降雨截留再分配特征与修正的Gash模型模拟

以我国南方典型水土流失区福建省长汀县河田镇马尾松林为研究对象,观测2018年5-11月降雨情况,分析马尾松林降雨截留再分配特征,以修正的Gash模型模拟林冠截留、树干茎流、穿透雨。结果表明,观测期间研究区共发生90次降雨,累计林外降雨量1191.0 mm、穿透雨1017.7 mm、树干茎流15.4 mm、林冠截留156.9 mm,且以低强度、小雨级降雨事件为主。林外降雨量与穿透雨、树干茎流呈线性正相关,与林冠截留呈对数关系。以修正的Gash模型模拟林冠截留量、树干茎流量、穿透雨量的均方根误差(RMSE)分别为1.38、0.15、1.34 mm,估测精度(RM)分别为84.53%、78.46%、98.04%。在-50%~50%变化范围内分析修正的Gash模型参数敏感性,模型参数敏感性顺序为平均降雨强度(R)>郁闭度(c)>林冠饱和下平均蒸发速率(E)>树干持水能力(S_(t))>树干茎流系数(P_(t))>林冠持水能力(S)。

泰山麻栎人工林降雨截留特征及修正的Gash模型模拟

林冠截留可以调控降雨再分配,对研究森林生态系统的水分平衡和养分循环具有重要意义。通过对山东泰山麻栎人工林2018年生长季的降雨截留进行分析发现,观测期内以中雨和小雨为主,占总降雨场次的64%;林冠截留量为152.24 mm,树干径流量为10.06 mm,穿透雨量为678.8 mm,分别占林外降雨量的18.10%、1.19%和80.70%。利用修正的Gash模型对其进行模拟,结果显示在观测期内,截留过程中的蒸发量和林冠达到饱和状态的截留量占林冠截留总量的大部分,且模拟的林冠截留、穿透雨和树干径流与实测值的误差分别为6%,2%和9%,表明修正的Gash模型能够很好地模拟林冠对降雨的再分配过程,其适用于模拟泰山麻栎人工林的林冠截留。敏感度分析表明:平均雨强(R)、平均蒸发速率(E)、林冠饱和持水量(S)的变化对修正的Gash模型的影响很明显,而郁闭度(c)、树干持水能力(St)和树干径流系数(Pt)的变化对本模型影响不明显。

基于修正的Gash模型模拟中亚热带常绿阔叶林降雨截留过程

于2016年和2017年的5—9月期间收集研究区磨盘山国家森林常绿阔叶林的26场降雨数据,并对其林冠截留和降雨分配过程进行分析,结合研究期间的气象数据和林地调查资料,运用修正的Gash模型对其降雨截留过程进行模拟。结果表明:研究期间大部分为低雨强、低历时、中雨级的降雨;大气降雨量、穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量分别为994.07,562.90,16.90,406.40mm。根据修正的Gash模型得出穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量相对应的模拟值为548.63,21.75,403.28mm,与实测值相比,三者的相对误差分别为2.60%,22.29%,3.34%。总体来说,修正的Gash模型适用于拟合中亚热带地区常绿阔叶林降雨截留过程。对模型中出现的相关参数(c、P_t、S、S_t、、)进行敏感性分析,得出6个参数对林冠截留量模拟结果的影响顺序为c>>S>>S_t>P_t。

修正的Gash模型在大兴安岭北部山地樟子松林林冠截留中的适用性

为验证修正的Gash模型在大兴安岭北部山地樟子松林林冠截留中的适用性,基于2011年和2012年的气象、林分和降雨观测数据,利用修正的Gash模型对林冠的截留效应进行了模拟研究。结果表明,研究期内大气降雨总量为493.12 mm,林冠截留总量为122.65 mm,穿透雨总量为368.34 mm,树干茎流总量为2.13 mm。运用模型模拟的穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别为378.07、4.02和111.03 mm,林冠截留模拟值低于实测值11.62 mm,相对误差为9.48%,实测值与模拟值有着较好的一致性,说明修正的Gash模型适用于对大兴安岭山地樟子松林林冠截留的模拟。

江西大岗山杉木人工林降雨截留特征及修正Gash模型的模拟

为研究杉木人工林降雨截留特征,选择江西大岗山国家森林生态系统定位研究站杉木人工林固定观测试验样地,对其大气降雨量、穿透雨量和树干茎流量进行定位观测,采用修正的Gash模型对其降雨截留过程进行模拟。结果表明,研究期间观测到的林外降雨量、穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别为1289.5,955.2,57.1,277.2mm,模拟的穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别为946.4,53.6,289.5mm,占降雨总量的73.4%,4.2%和22.4%,相对误差分别为1.0%,6.1%和4.4%。模拟结果和实测值具有很好的一致性,说明修正的Gash模型在江西大岗山杉木人工林降雨截留模拟应用中具有很好地适用性。

应用修正的Gash解析模型对岷江上游亚高山川滇高山栎林林冠截留的模拟

修正的Gash解析模型具有较好的物理基础,是目前估算和预测林冠截留的有效工具。基于2007年6月到9月的降雨数据、气象和林分结构资料,采用修正的Gash解析模型对岷江上游川滇高山栎林冠截留进行了模拟。结果表明,林冠持水能力为0.23mm,树干持水能力为0.041mm,树干茎流系数为0.013,使林冠饱和的降雨为0.3mm;研究期间实测的林冠截留量为80.2mm,占总降雨量的16.5%,应用模型模拟的林冠截留总量为81.8mm,高于实测值1.6mm(高于实测值2.0%),林冠截留和树干茎流周累积量模拟值均与实测值有很好的一致性,敏感性分析结果显示,应用修正的Gash解析模型进行岷江上游川滇高山栎林冠截留模拟研究中,模型最易受林冠持水能力影响,其次为郁闭度、树干持水能力,影响最小的林分参数为树干茎流系数。

西南亚热带天然混交林林冠截留效应

以位于西南亚热带的天然混交林为研究对象,利用2009年4—10月期间的60场林冠截留观测资料,对降雨再分配特征进行综合分析,并应用修正的Gash模型对6—8月份的17场林冠截留量进行模拟。结果表明:研究期间总降雨量1 086 mm,林内穿透雨总量、干流量、截留量分别为806.6、2.0、277.4 mm,分别占降雨量的74.30%、0.18%、25.50%;穿透雨量、树干茎流量均与降雨量呈显著的线性关系,而林冠截留量与降雨量呈显著的幂函数关系(p<0.05);穿透雨率、树干茎流率与降雨量呈显著的对数函数关系,但林冠截留率与降雨量呈显著的幂函数关系(p<0.05);林冠蓄水达到饱和时所需的最小降雨量为2.53 mm;雨前林冠的湿润程度对树干流的产生有很大影响,混交林在低雨量级(0～5 mm)时,不会产生树干茎流;饱和林冠截留量为26.1 mm,达到饱和林冠截留的降雨量为46.8 mm,当降雨量小于2.5 mm时,林冠截留率可达100%,当接近或超过50 mm时,林冠截留率趋于稳定;应用模型模拟的林冠截留量比实测值高出3.69%,模拟的林内穿透雨和干流量分别低于实测值的1.24%和5.38%。

北京密云油松人工林林冠截留模拟

【目的】探讨北京密云水库集水区油松人工林的生态水文过程和影响机理。【方法】基于2006-05-10的21场降雨和气象及林分结构资料,用修正的Gash林冠截留模型对油松人工林林冠截留量进行模拟。【结果】北京密云油松人工林林冠截留量、树干茎流量和穿透雨量的模拟值分别为57.33,1.03和229.51mm,林冠截留量和树干茎流量的模拟值分别比实测值减小12.6和0.39mm,相对误差分别为18.02%和27.46%,穿透雨量模拟值高于实测值13.17mm,相对误差为6.09%;累计林冠截留量模拟值小于实测值,累计林冠截留量相对误差最小值为6%,最大值为32.64%,相对误差在20%～30%的占76.2%,平均累计林冠截留相对误差为25.2%。【结论】模型可以较好地模拟北京密云油松人工林的累计林冠截留量,但模型在本试验区域油松林中应用时,模拟出的累计林冠截留量应加上25.2%的实测林冠截留量值加以校正。

晋西黄土区刺槐人工林林冠截留模拟

为探讨晋西黄土区刺槐人工林生态水文过程和影响机制,以2007和2008年7—10月的19场降雨和气象及林分结构资料,用修正的Gash林冠截留模型,对刺槐人工林林冠截留进行模拟。结果表明:刺槐人工林林冠持水能力和树干持水能力分别为0.55和0.109 1 mm,使林冠达到饱和的降雨量为0.75 mm,使树干达到饱和所必需的降雨量为8.70 mm;修正的Gash模型可以较好地模拟晋西黄土区刺槐人工林的林冠累计截留量,林冠累计截留量相对误差最小值为0.76%,最大值为12.60%,平均林冠累计截留量相对误差为6.40%,林冠累计截留量模拟值小于实测值,截流率比实测值低2.64%。

三峡库区典型常绿阔叶林冠层降雨截留模拟研究

为了验证修正的Gash模型对三峡库区内缙云山典型常绿阔叶林冠层截留模拟的适用性，基于2012年4～7月的气象和林分特征资料以及实测的穿透雨和树干茎流等资料，分析缙云山常绿阔叶林林外降雨、穿透雨和树干茎流特征，并应用修正的Gash模型对林冠截留量进行模拟，对比分析周降雨累计截留量和单次降雨截留量的模拟值和实测值，采用敏感性分析法分析模型参数对截留量的影响程度。结果表明：研究期间共34次降雨，总降雨量为522．1mm，平均降雨强度为1．3mm／h，大部分为低雨强、低雨量级、长历时的降雨；穿透雨量、茎流量和林冠截留量的实测值分别为450．9、9．6和61．6mm，模拟值分别为446．1、7．7和68．2n3．m，模拟的截留量约高出实测值10．8％，模型能够较好适用于缙云山常绿阔叶林场降雨截留总量的模拟。此外，对模型参数进行敏感性分析得出，以林冠郁闭度C对模拟结果影响最大，其次为平均降雨强度R、林冠持水能力s和林冠平均蒸发速率E，而以树干茎流系数P。和树干持水能力s，这2个参数对林冠截留总量影响很小。