中国西北干旱区过度灌溉绿洲的水分收支特征研究

基于水分收支平衡原理, 观测2012年生长季张掖绿洲的水分收支分量动态特征, 探究灌溉对绿洲水分收支的影响。结果表明: 1) 无降水及灌溉时, 绿洲内40~100 cm深度的土壤含水量高 0~20 cm的土壤, 强降水事件对0~20 cm的土壤含水量影响较大, 而灌溉事件对 0~100 cm的土壤含水量有明显影响; 2) 无降水及灌溉时, 绿洲的日均蒸散发(ET)为2.83 mm/d, 降水事件后3日蒸散发量为降水之前的 1.16倍, 灌溉事件之后2日蒸散速率为灌溉之前的1.88倍, 说明灌溉对绿洲的蒸散发影响更为显著; 3) 绿洲生长季水分收支收入项(降水和灌溉, P+I)中, 灌溉占89.7%, 水分支出项主要为深层渗漏(DP), DP/(P+I)为81%; 4) 2012年生长季绿洲灌溉需水量为213 mm, 实际灌溉量比灌溉需水量多出474 mm, 远远超出所需, 水资源浪费严重。     

敦煌莫高窟蒸散量的估算与非线性分析

通过应用野外称重法测定的折算系数对莫高窟林地的蒸散量进行估算与分析。结果表明,莫高窟林地的年蒸散量为6091mm,符合耗散结构的非线性原理,是较高水平蒸散耗散结构存在的表现。莫高窟林地75%的水分是通过植物根系将深层土壤水分转运出地面后以蒸腾的形式耗散掉的。蒸散量作为各参与因子时空异质性的综合反映,随着土壤水分状况、气候环境、植被种类和植物体量的变化呈现广泛非线性表现。而非线性系统不满足线性叠加原理。因此,本文通过使用折算系数,避免了用蒸发量和蒸腾量的简单的相互叠加,充分考虑了土壤蒸发、植被蒸腾和气候环境之间的相互影响。研究发现,莫高窟林地蒸散量是极干旱气候条件下高水分耗散结构的典型代表。     

松嫩草地碳和水通量对全球变化的响应

全球变暖和氮格局的改变对生态系统碳通量的变化具有深远的影响,长期的模拟增温和氮沉降实验对预测21世纪全球气候变化下草地生态系统生产力和碳匮缺的响应有着至关重要的意义.在中国东北松嫩草地开展4年的增温和施氯实验,通过测定羊草草地光合特性,试图揭示全球变化对羊草草地的碳、水通量产生的影响.试验采用一个封闭的光合测定系统(LI-6400)测定草地的碳、水通量变化,通过计算CO2的变化量确定净生态系统CO2交换量.结果表明,增温降低了净生态系统CO2交换量(NEE),净生态系统生产力(GEP)和生态系统蒸腾作用(ET),升高了生态系统呼吸(ER)和水分利用效率(WUE);施氮处理刺激了NEE、ER、GEP和WUE;增温加施氮处理,氮素的添加缓解了因增温对生态系统产生的负效应.碳、水通量对全球变化的响应是通过改变生物群落中优势物种羊草的数量实现的,全球变化能在短期内迅速改变松嫩草地的碳通量.这些结果都有助于理解未来生态系统碳循环对全球气候变化的反馈.     

CRU数据集在黑龙江省ET0计算中的应用

针对我国参考作物蒸发蒸腾量(ET₀)计算中存在的气象数据不易获取、现有作物需水量数据空间分辨率较低等问题,以黑龙江省为例,基于10 min分辨率的CRU CL 2.0数据集,采用FAO Penman-Monteith公式建立了适于计算区域ET₀的栅格模型,并应用黑龙江省14个气象站的实测气象数据对该模型计算成果进行了验证。结果表明:采用CRU CL 2.0数据计算区域ET₀是可行的,其计算结果与应用实测气象数据计算所得的ET₀符合较好,不仅可以细化我国ET₀和作物需水量研究成果,也为气象资料缺乏情况下的ET₀计算供了一种新的计算模式。     

邯郸市永年区不同PM修正模型麦田蒸散模拟对比

为探究不同PM修正模型在邯郸市永年区麦田的结构适应性、模拟准确性,以田间水量平衡计算结果为参照,分别选取了3种不同结构形式的PM修正模型命名为PM-1、PM-2和PM-3模型,模拟了永年区冬小麦关键生长期(4—5月)内的农田蒸散,并对比评价其模拟效果。结果表明:模拟精度方面,PM-1模型模拟的决定性系数和整体评价指标的平均值最高,分别为0.773和3.105,而PM-3模型模拟的两个指标最低,分别为0.701和-2.904;PM-1模型时间分布均衡度最高,PM-2模型最低;3种修正模型各具优点和局限性,对永年区蒸散模拟PM-1模型更具适应性。     

模型结构与参数化差异对蒸散发估算的影响

基于2012年黑河绿洲HiWATER高密度通量观测数据, 对比研究模型结构差异(单源Penman-Monteith/PM公式与双源PM公式、双源PM 公式与双源三温模型)以及PM公式中阻抗参数化差异对蒸散发估算的影响。结果表明: 1) 与模型结构相对复杂的双源PM公式相比, 单源PM公式计算的蒸散发平均相对误差(MAPE)为34%, 略优于双源PM公式的40%; 2) 对于两种模型结构差异显著的双源模型, 模型中不含阻抗参数的三温模型比模型中含阻抗参数的PM公式具有更高的估算精度, 前者的MAPE为18% (R²=0.85), 后者为40% (R²=0.34); 3) 两种单源和一种双源阻抗参数化方法导致PM公式计算的蒸散发出现不同程度的差异, MAPE可相差6%; 4) 使用先验知识/数据事前率定阻抗参数化方法, 可显著地提高单源PM公式的计算精度(MAPE可降低22%), 但随着模型结构与参数化复杂度增加, 事前率定双源PM公式的阻抗参数化方法难以提高计算精度(MAPE仅减小0.8%)。     

辽西地区水分亏缺与树木生长关系

利用修正的Thornthwaite最大蒸发力公式,计算了辽西地区不同市的水分亏缺量.各市最大潜在蒸发散计算结果是:朝阳1 180.6 mm,锦州1 146.0 mm,葫芦岛1 140.1 mm,阜新1 030.3 mm;水分亏缺量计算结果为:朝阳-658.3 mm,锦州-538.4 mm,葫芦岛-544.8 mm,阜新-626.9 mm.利用美国spss数理统计软件计算了油松与蒙古栎的胸径连年生长量和对应的各年1-12月份的月均温、月降雨量、平均相对湿度的回归关系,表明油松生长与温度紧密,蒙古栎生长与水分关系紧密.     

月蒸散发能力解集模型研究

针对目前研究蒸散发能力解集方面的不足,对联合期望-方差模型进行改进并进一步扩展,建立了将月蒸散发能力解集到日蒸散发能力的解集模型.将模型应用于梅山气象站,1980~1985年蒸发资料用于确定模型参数,1986~1987年资料被合并为月蒸发量用于模型解集计算.结果表明:解集产生的日蒸发量序列随季节的变化趋势与观测值一致,并且变化幅度也与观测值基本一致,日蒸发量观测值与解集值的均值和标准差很接近,部分月份二者几乎相等;所建立的解集模型能够很好地将月蒸发量序列解集到日蒸发量序列,并充分反映日蒸发量的时间变异特性.     

城市蒸发散量与相关生态要素的定量关系

以福州城区为例,使用2003,2013年的Landsat卫星影像获得了研究区蒸发散量、建筑用地和植被信息,查明了研究区蒸发散量的时空变化特征,并对上述参数之间的相关关系进行了定量分析.研究结果表明,福州研究区2013年的区域蒸发散量比2003年有较大幅度的降低,其降幅达30.62%.回归分析表明,蒸发散量与建筑用地呈很强的线性负相关关系,而与植被则呈明显的线性正相关关系.显然福州城市的扩展、建筑用地的增加和植被的减少是导致研究区ET降低的最重要原因.     

区域土壤墒情模型研究

运用平原水文模型,参考不同作物不同生长期蒸散发特点及土层结构和土层蓄水量与土壤墒情之间的关系,构建区域土壤墒情模型,并利用山西省洪洞县实测土壤墒情资料对该模型进行了检验,检验结果表明,模型物理概念明确,可连续模拟或预报区域土壤墒情,且预报精度高。