长白山阔叶红松林冠层空气动力学参数的计算

以大气边界层理论为基础，根据高大森林冠层区空气质量守恒原理，对长白山天然阔叶红松林冠层空气动力学参数进行了数值计算。结果表明，在不同天气背景下，零平面位移和粗糙度长度不是常数，但其季节性变化是主要的。在生长季节零平面位移约为19－20m，粗糙度长度约为1.2-1.3m，非生长季节零平面位移明显减小，只有14－15m，而粗糙度则明显增加，平均达2m以上。并讨论了这两个参数在相关研究领域中的应用方法。     

森林冠层多角度高光谱观测系统的实现与分析

为了进一步理解遥感观测中地表目标物二向性反射特性产生的影响,增强定量反演植被结构和生理参数的能力, 以江西千烟洲通量站为基地建立了多角度高光谱观测系统。此系统主要由UniSpec-DC双通道光谱仪、Pan-Tilt Unit 可水平垂直旋转的云台、电脑、电力供应系统、软件控制系统,以及数据转换器等配件组成。获得的光谱数据经白板校正、暗电流校正、超量程数据插补、异常数据删除、缺失角度插补等预处理后可用于冠层反射率和植被指数的计算与定量分析。多角度高光谱观测系统观测的辐照度与通量观测的光合有效辐射(PAR)具有较好的一致性(R² = 0.961 4, P<0.001)。利用2013年7月观测得到的光谱和通量数据计算得到光化学反射指数(PRI)与光能利用率(LUE),二者表现出明显的对数关系(R² = 0.514 2, P<0.001)。分析认为,多角度高光谱遥感是定量研究森林生态系统的重要手段,也是进一步理解航空航天遥感与样地观测尺度问题的有效方法。     

森林冠层上湍流尺度、耗散率和湍流结构参数

利用新型三维超声风速/温度仪,在中国东北长白山原始森林冠层以上观测的湍流资料,计算并分析了森林冠层上的湍涡特征长度尺度、湍流动量和热量耗散率、湍流动量和热量结构参数的特征.结果表明:湍流动量湍涡特征长度尺度与稳定度参数Z/L成正相关;湍流热量特征长度尺度与稳定度参数Z/L在不稳定层结时,成正相关,在稳定层结时近似成负相关;在不稳定和稳定层结大气中,利用湍流谱方法和利用风速垂直分量方差、温度脉动方差和Richardson数计算的湍流动量、热量耗散率和湍流动量、热量结构参数有较好的一致性;无量纲湍流结构参数C2vz2/3σ- 2w和C2Tz2/3σ-2T是Richardson数的函数;湍流热力结构参数 C2T与感热通量 w′T′具有较好的线性关系.     

戈壁下垫面空气动力学参数确定的再研究

提出一种确定地表粗糙度z0的方法。该方法仅需利用精细风廓线资料进行计算,误差较小,尤其适用于近中性层结观测较困难的情况。根据2006年夏季河西走廊戈壁地区的大气边界层观测资料,利用该方法确定的z0为0.60mm左右,和前人方法计算结果0.78mm接近,证实了此方法和z0估值的可靠性和可信度。此外,由于不同测量高度代表不同区域尺度上的特征,地表粗糙度的确定还应和风廓线的观测高度及分布状态有关。     

戈壁下垫面空气动力学参数确定的再研究

提出一种确定地表粗糙度z₀的方法。该方法仅需利用精细风廓线资料进行计算,误差较小,尤其适用于近中性层结观测较困难的情况。根据2006年夏季河西走廊戈壁地区的大气边界层观测资料,利用该方法确定的z₀为0.60mm左右,和前人方法计算结果0.78mm接近,证实了此方法和z₀数值的可靠性和可信度。此外,由于不同测量高度代表不同区域尺度上的特征,地表粗糙度的确定还应考虑风廓线的观测高度及分布状态。     

空气动力学粗糙度与植被特征关系的研究进展

由Bagnold提出的空气动力学粗糙度概念,是描述各种表面空气动力学特征的重要参数,已被广泛应用于沙面、植被覆盖表面、雪面、水面等.植被高度、密度、覆盖度、侧影盖度等特征,通过影响下垫面空气动力学粗糙度来达到抑制风蚀的效果.本文系统地总结了近年来空气动力学粗糙度与植被特征关系的研究成果,分析了各种植被特征因素与空气动力学粗糙度的关系,并对影响空气动力学粗糙度的植被因素的研究方向进行了预测.     

植被条件对下垫面空气动力学粗糙度影响实验研究

通过风洞实验，对风速廓线测定结果应用最小二乘法进行相关性分析，由拟合方程系数得到了植被覆盖的下垫面空气动力学粗糙度，并重点讨论了粗糙度与输入风速、植被特征参数的关系．研究结果表明：（1）无植被覆盖和有植被覆盖的下垫面粗糙度均随输入风速的增大而减小；（2）有植被覆盖的下垫面空气动力粗糙度随植被侧影盖度的增大而增大，其变化规律符合指数函数形式，增加率随植被侧影盖度的增大而逐渐减小，并最终趋于零，表明下垫面空气动力学粗糙度有一个极值；（3）在植被侧影盖度相同的情况下，错落排列的植被模型其下垫面的空气动力学粗糙度要高于重合排列的植被模型．     

渤海南岸空气动力学粗糙度和动量通量特征

利用2005年7月～2006年12月渤海南岸气象塔风速、风向的观测资料,计算空气动力学粗糙度Zo和动量通量τ,并对其牲及变化规律进行分析．结果表明：渤海南岸平均空气动力学粗糙度Zo为0．0019;Zo有明显的季节变化,表现为夏季高于冬季,春季Zo平均值为0．0015,夏季为0．0049,秋季为0.0029,冬季为0．0009;不同方向上的扬值存在差异,海风方向上Zo平均值为0.1420,陆风方向上的为0．0013,动量通量τ为0.00103,τ在春、秋季节的日变化规律相似,夏、冬季节的日变化规律相似。     

江苏句容下蜀次生栎林的空气动力学参数研究

根据江苏句容下蜀次生栎林气象观测塔30 m处三维超声风温仪1 a的观测资料,应用温度方差方法计算了空气动力学参数,并对其影响因子(风向、风速、摩擦风速和叶面积 指数(LAI))进行了分析。研究结果表明,零平面位移d和粗糙度Z0都具有明显的随着植被生长先增大后减小的季节变化趋势,两者生长季的平均值为15.20 m和1.86 m,非生长季为 14.25 m和1.24 m。d随风向无太大变化,Z0在90°~180°和300°~30°的主风向上有显著变化,平均值分别为1.23 m和1.81 m。Z0随风速增大而减小,当风速增大到一定程度后Z0 随风速的变化较小,而Z0随着摩擦风速的增大而变大。d随LAI增大而增大,Z0也随LAI增大而增大,当LAI增大到一定值时,Z0随着LAI的增大而变化不大。根据有效数据比分析表明 ,TVM法中的系数C3取3.5、C1取0.9~1.05较合适。     

森林冠层湍流结构的特征研究

使用长白山森林冠层上得到的湍流及风、湿、湿梯度资料，对长白山森林冠层的湍流结构作为较为详细的分析。结果表明，冠层内的风速分布遵循指数规律Ｕ（Ｚ）／Ｕ（ｈ）＝ｅｘｐ「ａ１（Ｚ／ｈ－１）」，且ａ１＝２．０５；冠层内的动量交换系数满足指数律；Ｋｍ（Ｚ）／Ｋｍ（ｈ）＝ｅｘｐ「ａ２（Ｚ／ｈ－１）」，且ａ２＝５．２；冠层上Ｚ／ｈ＝１．２３处，σｗ／Ｕ＊，σθ／θ，与稳定度有很好的相关性；冠层上纵向湍流强度ｉｗ     

160个高粱品种(系)的耐盐性鉴定

利用0.15 mol/L的NaCl对160个高粱核心品种(系)进行耐盐性筛选,以蒸馏水为对照,通过测定其萌发期苗长、根长、苗鲜质量、根鲜质量、苗干质量和根干质量6个指标,进行耐盐系数分析、隶属函数值分析及聚类分析筛选耐盐高粱种质。结果表明:0.15 mol/L NaCl胁迫处理下各个品种(系)的平均隶属函数值范围为0.059～0.639,其中编号为235、33、194、220和4这5个品种(系)的隶属函数值较大,耐盐性好,耐盐性最差的品种为62。