半干旱夏季放牧草地能量收支和地表蒸散量变化特征.pdfVIP

第 29卷第 5期 成 都 信 息 工 程 学 院 学 报 V01．29No．5 2014年 10月 JOURNALOFCHENGDU LTNIVERSITYOFINFORMATIONTECHNoIoGY Oct．2014 文章编号：1671—1742(2014)05．0539．08 半干旱夏季放牧草地能量收支和地表蒸散量变化特征 辛蕙羽 ，一， 王 凯2， 杨新明3， 郑循华2， 陈权亮 (1．成都信息工程学院大气科学学院，高原大气与环境四川省重点实验室，四川 成都 610225；2．中国科学院 大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室，北京 100029；3．中国农业大学资源与环境学院，北 京 100094) 摘要：以半干旱区域典型夏季放牧草地为研究对象，采用涡动相关法，获取了2012年5月至2013年 5月水汽 和能量通量观测数据，分析夏季近地层能量收支特征、地表蒸散量变化及其气象控制因子。观测结果显示：生长季 有效能量的分配以潜热通量为主，非生长季则以感热通量为主；地表蒸散 日总量最大值为3．0mm，日蒸散量大小主 要取决于土壤温度、气温和净辐射；降雨量的季节分布是地表蒸散量季节变化的一个重要的影响因子。 关 键 词：气象学；近地层能量收支；半干旱草地；涡动相关法；地表蒸散量 中图分类号：P463 文献标志码 ：A 0 引言 干旱、半干旱地区占全球陆地面积的40％左右…1。在中国，干旱 ／半干旱地区约 占陆地面积的三分之一以 上 ]。与其他下垫面相比，该地区对气候变化的响应速率更为敏感。半干旱区的水资源匮乏、生态环境恶化、沙 漠化等一系列环境问题，严重威胁到这些地区人们的生存环境和经济的可持续发展 3。中国大多数放牧草场就 分布在典型中纬度半干旱温带生态类型地带。中国气象网观测资料表明，在过去几十年间，中国北方地区，尤其 是半干旱地区的气候发生了明显变化。有研究表明，半干旱温带草原的能量和水分循环对温度升高、降水量减少 以及降水空间分布变化十分敏感 J。如气温升高可促进土壤蒸发，降低土壤湿度，使土壤易于风蚀沙化。另外， 半干旱温带草原是生态脆弱地区，对人类活动十分敏感 ，自然形成的生态平衡很容易因过度放牧等不合理的人为 活动打破而发生不可逆转的生态功能退化。 生态系统地表有效能量分配为地表大气间感热和蒸散 (潜热)通量的比例，对陆地生态系统的土壤湿度、碳收 支以及水分收支有重要影响 J。许多重要的生态系统过程，例如植物光合作用和植被生产力都与水汽交换密 切相关。感热和潜热很大程度上影响着天气和气候_6_7j。反过来，水汽和能量通量也被植物的作用类型、天气 和土壤的物理特性影响 ¨8J。因此，为了更好地理解生态系统过程的控制机制，研究不同生态系统中水汽和能量 交换是关键。 目前，在不同地区开展的草原生态系统能量、水汽交换的研究已有很多。20世纪90年代在美国亚利桑那州 开展了半干旱区陆面大气相互作用观测计划 (Semi—AridLand—Surface．AtmosphereProject，SALSA)，该实验 以半 干旱地区能量平衡和水循环作为重要的研究课题之一，取得 了许多成果_9J。Rana和 Kate~iE加J总结了欧洲地 中 海气候下陆地生态系统蒸散的测量和估算。 半干旱地区陆地生态系统地表蒸散在年际尺度上主要取决于年降水量，但在月及季节尺度上控制因子存在 差别，不同的生态系统地表蒸散主要控制因子也不尽相同，具有较大的年际变化[11J。相对于湿润和半湿润地区， 干旱 ／半干旱区陆地生态系统地气交换具有 自己独特的地方，这方面的研究 El益受到广泛的关注[12]。Hao 等_10 j利用两年的通量观测数据，研究了半干旱草原地表能量和水汽的季节与年际变化，指出羊草草原能量分 配、实际蒸散与降水的分配、频率密切相关。王雷和刘辉志l15J研究了放牧强度对内蒙古半干旱草原生态系统地 气间能量和物质通量交换的影响，指出放牧降低植被覆盖率，使潜热通量减小，表明土壤水分状况是半干旱草原 地表能量收支的决定性因素。 以半干旱夏季放牧草地为研究对象，以涡动相关法为主要观测技术，通过对研究该区域2012年 5月至2013 收稿 日期：2014—07．10 基金项 目：国家自然科学基金资助项 目；农业部行业专项基金资助项 目(4-112167)