滇中高原不同林龄华山松林冠层对天然降雨雨滴能量特征的影响

[目的]探究滇中磨盘山不同林龄华山松人工林对天然降雨动力学特征的影响,为区域水土资源保护、森林结构调整等提供一定的理论参考。[方法]基于2019年5至10月在云南省玉溪市新平县磨盘山观测的74场降雨资料,采用滤纸色斑法对华山松人工林(中龄林15 a,成熟林40 a,过熟林60 a)的林内外的降雨雨滴同时进行观测。选取其中具有代表性的11场降雨,针对不同降雨条件分析了3种林龄林分对雨滴能量特征的影响。[结果]①华山松林林冠层对雨滴有汇集与分散作用,中龄林对雨滴分散作用更强,成熟林次之,过熟林则表现为较强的汇集作用。②林内外雨滴终点速度与雨滴直径均具极显著的正相关关系(p<0.01),林内雨滴终点速度排序为:中龄林>成熟林>过熟林。③雨滴直径及降雨强度的增加均可增强林内外的降雨能量,且雨滴能量与二者均呈现极显著的正相关关系(p<0.01)。不同降雨条件下,降雨动能与雨滴径阶均可拟合为幂函数,林内雨滴能量排序为:中龄林<成熟林<过熟林。其中,中龄林对雨滴能量的削弱作用更为明显。④中龄林对雨滴的缓冲势能效果最好(66.67%),占降雨总势能的52%,成熟林次之(31.58%),过熟林最弱仅为20.64%。[结论]随树木年龄的增长林冠减缓雨滴能量的效果减弱。因此,对于成熟林以上的华山松人工林林分,应及时进行林分采伐与更新,且注重保护林下枯落物,以减轻由林下雨滴造成的水土流失。

基于粒子成像技术的陕南地区降雨雨滴特征分析

为了研究陕南地区自然降雨雨滴特征,利用自主研发的粒子成像瞬态测量可视化仪对陕南地区宁强县次降雨进行了观测分析。结果表明:雨滴平均直径为1.08 mm,平均终点速度为3.92 m/s,平均雨滴数密度为141.63个/m 3。该次降雨过程中直径0~1 mm的雨滴数密度最大,占到总雨滴数密度的67.22%。直径1~2 mm的雨滴对降雨量的贡献率最大,达到59.31%。实测雨滴谱呈单峰结构,其中大雨及以上的雨滴谱最宽,其次为中雨,小雨的雨滴谱最窄。降雨强度波动范围为0.11~10.95 mm/h,在很大程度上受雨滴大小和数目的双重影响。该次降雨中雨滴直径与雨滴终点速度间存在密切的对数关系,其拟合曲线与Atlas-Ulbrich关系曲线非常相似。综上所述,该次降雨平均雨滴数密度相比南方地区较小,直径小于2 mm的雨滴对该次降雨贡献最大。实测雨滴谱宽度受降雨强度影响,随降雨强度的增大而增大。雨滴大小和数目共同决定降雨强度大小。雨滴直径与雨滴终点速度间关系与常用的经验关系相似。

人工模拟降雨装置性能试验

人工模拟降雨的性能,主要包括降雨量和降雨强度、降雨分布的均匀性、雨滴直径的大小和组成、雨滴终点速度和雨滴动能等方面。本试验研究通过对人工模拟降雨装置的观测试验,并参考国内外学者的研究成果,提出了一些测定方法和计算依据。