环境及生态因子对黄土高原典型农田生态系统鲍恩比的影响研究

鲍恩比能够综合反映陆面气候状态的物理特性,是有效刻画生态系统水热分配的关键参数之一。本研究利用安装在定西和庆阳的涡动相关系统开展了黄土高原半干旱和半湿润农田生态系统能量分配特征观测试验,研究了生态环境因子对鲍恩比的影响机理,揭示了干、湿条件下生理生态因子对水热交换的响应规律。结果表明,处于半干旱区的定西年内感热通量是可利用能量的主要消耗项,即使在降水较为集中的季风期,其鲍恩比依旧在1附近波动。对于半湿润地区的庆阳而言,夏季潜热通量在能量分配中占主导地位(鲍恩比平均为0.71),其余三季感热在能量分配中起支配作用(鲍恩比为1.15—5.85)。从影响陆面水热交换的气象因子来看,鲍恩比随饱和水汽压差的增大而增大,随降水量和土壤湿度的增大而显著减小。干旱条件下,鲍恩比与半湿润区饱和水汽压差的相关更高(R2=0.44);湿润条件下,则与半干旱区的饱和水汽压差相关更好(R2=0.38),且生长季半干旱区的鲍恩比为半湿润区的1.5倍。半湿润区干、湿条件下降水量与鲍恩比均显著相关,干旱条件下R2达到0.79;但半干旱区仅在干旱条件下降水量与鲍恩比存在显著的相关(R2=0.40)。土壤含水量在半湿润区与鲍恩比的相关更显著,且干旱条件下鲍恩比随土壤含水量的降低而增大的幅度更大。从影响生长季鲍恩比的生态因子来看,Priestley-Taylor系数与鲍恩比满足幂函数规律,在黄土高原农田生态系统具有显著的相关,半湿润区和半干旱区R2分别为0.62和0.72。另外,黄土高原农田生态系统鲍恩比随归一化植被指数的增大而减小,半湿润区二者关系更显著(R2=0.40),但半干旱区鲍恩比对归一化植被指数变化的响应更迅速。冠层气孔导度与鲍恩比呈负指数关系,半干旱区鲍恩比随冠层气孔导度的增大而减小的趋势比半湿润区更明显。该研究对揭示黄土高原典型农田生态系统陆面特征及改进陆面过程参数化关系具有重要参考意义。

青藏高原闪电活动的时空分布特征

利用卫星上携带的闪电探测仪所获取的 8年闪电资料 (1995～ 2 0 0 2 )对青藏高原闪电活动的时空分布以及高原季风期间闪电活动对地面热力学特征的响应进行了研究 .结果表明 ,高原上的平均闪电密度为3fl·a-1·km-2 ,并在高原中部 (32 °N ,88°E)出现闪电密度峰值 5 .1fl·a-1·km-2 .闪电活动主要发生在 6～ 8月 ,并在6月下旬至 7月中旬最为活跃 .大部分地区的闪电活动日变化峰值出现在 14 :0 0～ 16 :0 0LT ,在中西部的显著高山地区早于这一时刻 ,而在显著低海拔的塔里木和柴达木盆地晚于这一时刻 .夏季季风期间高原上的闪电活动明显依赖于地表的热力学特征 ,并与地表鲍恩比和感热通量呈明显的线性正相关 ,相关系数分别为 0 .7和 0 .6 。

河西走廊沙漠和绿洲下垫面生态条件下能量交换若干特征

在河西走廊黑河地区沙漠和绿洲下垫面生态条件下,用涡旋相关法研究了能量输送的不同模式和日变化进程;以及两种生态条件下能量输送间可能存在的相互关系。在沙漠生态条件下,大部分净辐射用于显热散失,另一部分用于向地下传输,较少部分则用于潜热输送,其方向在白天向下,在夜间向上;其Bowen比为13.16。在绿洲的麦田生态条件下,能量输送的基本模式为:大部分净辐射用于潜热散失,其输送方向与沙漠相反,另一部分用于显热散失,其输送方向一般在午后约3h即由上传转为下传。土壤热通量在最大时一般不超过40W/m2。冠层光合作用固定的能量则更小,其数量级维持在10W/m2以下,小麦不同生长阶段各能量分量占净辐射的比例有所变化。麦田的Bowen比从分蘖期的0.33降到拔节期末的0.095。当有干热大风自沙漠吹向绿洲时观测了典型的绿洲效应,其能量输送模式发生很大变化,显热显著下传,地热流量减弱,潜热散失强烈,起风后约2h潜热甚至高于净辐射。表明沙漠的能量组分参与了麦田的能量平衡过程。

从红外辐照热平衡方程求解海面温度

针对海面红外仿真中需要输入实时海面温度的要求 ,本文从海面的热平衡方程出发 ,将平衡方程中的各项 ,如太阳辐射、天空辐射、海面自发射、海面与大气的热交换等用温度的函数表示 ,然后从平衡方程中解出海面温度 .最后模拟了海面温度随太阳辐照、天空辐照、风速、相对湿度的变化 .

青藏高原中部闪电活动与相关气象要素季节变化的相关分析

利用 1995年 4月至 2 0 0 2年 12月间卫星观测的闪电资料与NCEP再分析资料中的地表降水率、云功函数和热通量 ,分析了青藏高原中部闪电活动与相关气象要素季节变化之间的关系。研究发现 :青藏高原中部闪电活动的峰值出现在 7月份 ,并在春季表现出明显的闪电活动 ;相关气象要素中 ,最能够准确描述闪电活动的季节变化及其春季异常特征的仅有地表总热通量 ;降水 (或云功函数 )与鲍恩比 (感热通量和潜热通量之比 )的乘积能够较好地反映闪电活动的季节分布特征与春季的“异常”。结果表明 ,感热通量或鲍恩比可能在对流有效位能向对流上升动能的转化过程中起着重要的作用 ,鲍恩比可作为修正闪电产生效率的一个重要参量。

灌溉小麦的水分利用和碳同化的季节变化

在作物封行到生理成熟的73天内,对新南威尔士的格里费斯地区灌溉小麦的蒸发和净同化率进行了测定.水汽和CO_2通量密度的微气象确定以能量平衡或鲍恩比方法为依据.包括称重蒸散计、土壤水分含量和植物干物质等的补充测定表明,利用这些通量的一系列逐时值可以解释作物水分利用和生长.在研究期间日蒸发率约增加3倍,达到每天10毫米,最后20天以前,可能蒸发的估算值一直低于实测值,这以后土壤水分下降和作物开始衰老,使蒸发率减小.在开花前,白天CO_2的净同化率接近常数,其逐日变化比蒸发率逐日变化小一个量级.灌溉条件下的净同化率的日值和峰值一般高于澳大利亚南部的旱地小麦,但与灌溉的向日葵的相应值不相上下,在开花后,观测到CO_2净同化速率逐渐下降.开始的下降是由作物倒伏造成的,而后期的减小可以认为是由于土壤水分消耗和作物衰老的综合影响造成的.根据在接近开花和生理成熟时期未倒伏作物的收获量确定出从开花前到开花后水分利用效率降低24%.逐时蒸发和净同化的比值与水汽压亏缺为正相关,部分地解释了随着逐渐进入生殖生长阶段由于相对湿度的下降实测的CO_2净同化率降低.在这个阶段,作物的倒伏和衰老是水分利用效率降低的附加因素.增进对水分利用效率动力学的了解需要进一步改善植物和土壤之间气体交换的各通量的分别测定.

陆地卫星TM和陆基气象资料结合绘制地面能量平衡分量图

本文将卫星光谱资料和定点测量的太阳辐照度、气温、风速和水汽压资料相结合,计算地面能量平衡各分量。采用1985年7月23日、1986年4月5日和1986年6月24日三次陆地卫星 TM 资料,制作潜热通量密度(λE)和净辐射通量密度(R_n)图。每次均用一台位于有作物覆盖农田中的鲍恩比仪测量单点的λE 和 R_n。还用按装在飞机上的辐射仪在地面上空150m 处飞行所获取的资料估算λE 和 R_n。在茂盛的棉花、小麦和紫苜蓿田里,TM 的估算值与鲍恩比仪和飞机的估算值相差均小于12%,在上述农田λE 和 R_n 的范围为400—700W/m^2。

蒸散量的测定与计算

一、前言通常人们把有植物覆盖下的蒸发蒸腾称作蒸散或可能蒸散。蒸散就是指“在指定时间内单位面积上通过植物蒸腾和土壤面蒸发所散失的水分总量。”蒸散量在干旱气候研究、水资源评价、干湿评定、水利建设以及在农田灌溉管理。