黄土高原农牧交错带SVAT系统能量平衡模拟
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
响。
本研究 采 用具有 代 表性 的一 维多层 水 热传输 Ｓ ＨＡＷ （ｈ ｉ ｌ ｎ ｏ ｓｈ ａ ｎ ｔｒ Ｖ ２ ３ 模型 ， ｔ ｅ ｍｕｔ ｅ ｕ ｅ ｔ ｄｗａｅ ， ． ） ｓ ａ ａ 对黄 土
高原 农牧 交错 带代 表性 植被类 型 的能量 平衡 进行 模拟 研究 ， 以便 明确 不 同植 被类 型覆 盖下 土 壤 一枯 落 物 一植 被 冠层 间能 量传 输及 分配 特征 ， 为农 牧交 错带 土地 利用 方式 的转 变对气 候 变化 的影 响提供 依据 。
５ 以上集 中在 ７ Ｏ —８月 。２ ０ ０ ７年 ４ —９月降水 量 为 ３ ９ ２ｍｍ， ２ ． 比同期 多年 均值低 １ 左 右 。年均气 温 ８ ４Ｃ， Ｏ ．｜
１６ Ｏ一 １ ８ ６
草 业 学 报
Ａ ＣＴＡ ＰＲＡ Ｔ ＡＣＵ ＬＴＵ Ｒ ＡＥ Ｎ Ｉ ＳＩ ＣＡ
第 ２ Ｏ卷
第 ５期
２１ Ｏ １年 １ ０月
Ｖｏ ． Ｏ， ． Ｉ ２ Ｎｏ ５
黄 土高 原 农 牧 交错 带 Ｓ ＡＴ系统 能量 平衡 模 拟 Ｖ
成 向荣 ， 木 奎 黄 明斌。 邵 明安 虞 ， ，
摘 要 ： 黄 土 高原 农 牧 交错 带 的 六 道 沟 流 域 ， 用 一 维 水 热 传 输 Ｓ 在 采 ＨＡＷ （ｈ ｉ ｌ ｎｏ ｓｈ ａ ａ ｄｗａｅ） 型 ， ｔｅｓ ｍｕｔ ｅｕ ｅｔ ｎ ｔｒ模 ａ 对 典型植被类型覆盖下 ２０ ０ ７年 ４ —９月 土 壤 一枯 落 物 一植 被 冠 层 间能 量 传 输 及 分 配 特 征 进 行 模 拟 研 究 。结 果 表 明 ，
（ ． 国 林业 科 学研 究 院亚 热 带 林 业 研 究 所 ， 江 富 阳 ３ １ ０ ；２ 中 国科 学 院水 利 部 水 土 保 持 研 究 所 １中 浙 １４０ ． 黄 土 高 原 土 壤 侵蚀 与 旱地 农 业 国家 重 点 实 验 室 ， 西 杨 凌 ７ ２ ０ ） 陕 １ １ ０
植 被 一大气 系统 内部 能量 物质 传输过 程 进 行 了广 泛 深入 的研 究［ ， 国 在这 方 面 的 研 究 大多 集 中在农 田生 态 我
系 统＿ ， 数 干旱 、 干 旱地 区人 工 植 被 Ｓ ＡＣ（ｏｌ ｌｎ—ｔ ｓ ｈ ｒ ｏ ｔ ｕ 系统 内水 热交 换 及 能 量 平衡 的 ２少 ］ 半 Ｐ ｓ ｉｐａ ｔ ｍｏ ｐ ｅｅｃ ｎｉ ｍ） — ａ ｎ 模 拟研究 也 主要 针 对 沙 漠 或 荒 漠 地 区 。气 候 变 化 背 景 下 北 方 草 地 生 产 力 及 植 被 特 征 等方 面 开 展 了一 些 研 ］ 究 ］但 黄土 高原农 牧 交错带 稀疏 植被 覆盖 下 Ｓ ， ＶＡＴ（ｏｌ ｅ ｅａｉｎａｍｏ ｐ ｅｅｔｎ ｆｒ系 统水 分 能量 传 输模 ｓｉ ｖ ｇ ｔｔ —ｔ ｓ ｈ ｒ ａ ｓｅ） — ｏ 拟 研究 仍然 十分 薄弱 。黄 土高 原农 牧交错 带作 为典 型 的生态 环境脆 弱 区 ， 降水稀 少 ， 沙地 貌和 流水侵 蚀地 貌交 风 错分布， 植被 退化 、 化严 重 。土地 利用 ／ 沙 土地 覆盖 的变 化不 仅对 区域水 量平 衡有 重要 影 响 ， 也对 感热 、 潜热 、 动量 交 换 和长波 辐射 在地 表 、 被 与大气 间 的分配 及其 传输 产生 深 远 的影 响 。土壤 一植被 一大气 系统 内部 能 量 和 物 植 质 的传 输 过 程 控 制 着 水 循 环 与 植 物 生 长 的微 气 候 环境 ， 响 植 物 的 分 布 和 生 长 。因 此 ， 量 了解 能 量通 量 在 影 定 Ｓ ＶＡＴ 系统各 界 面 的传 输 与分 配是 必要 的 ， 利 于深 入认 识 土 地 利用 ／ 地 覆 盖 的变 化 对 能 量 和水 量 平 衡 的影 有 土
阳坡 油 松 、 条 和 阴 坡 苜 蓿 冠 层 吸 收 的短 波 辐 射 比例 最 高 ， 阴 坡 短 花 针 茅 和 谷 子 土壤 层 表 面 吸 收 的 短 波 辐 射 比 柠 而
例 最 高 。 阳坡 油 松 林 植 被 冠 层 释放 的长 波有 效 辐 射 比 例 高 达 ９ ， 壤 层 表 面 的长 波 有 效 辐 射 非 常 少 。其 他 ４种 １ 土 植 被 则 是 土 壤 层 表 面 的长 波有 效辐 射 比 例 最 高 。能量 平衡 组 成 分 析 表 明 ， 阴坡 苜 蓿 和 谷 子 地 能 量 主 要 消 耗 于 蒸 散 发 的潜 热 ， 阴 坡 短 花 针 茅 地 和 阳坡 柠 条 、 松林 地 能 量 的 消 耗 主 要 是 感 热 。 而 油 关 键 词 ： ＨＡｗ 模 型 ； 热 ； 热 ； ｓ 感 潜 能量 传 输
中 图分 类 号 ： １ ４ １ Ｓ ２ ． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ４ ５ ５ （ ０ １ ０ — ｌ Ｏ Ｏ １０ —７ ９ ２ １ ）５０ ６— ｇ
植被 覆 盖及其 变 化通过 改 变 地表 属 性 对 地 表 能 量 通 量 的传 输 及 分 配 产 生 重要 影 响 ， 已受 到越 来 越 多 的关 注 １ 。地 表 与大气 能量 的交换 代 表 了大气 物理气 候 系统 的下 边界 条 件 ， ］ ］ 准确 地 确定 地 表 的水 热 通量 并 清 楚 地认 识 能量 和水 汽在边 界层 内的传输 过程 ， 于理解 气候 变化 具有 重要 意义［ 。近年来 ， 同学科 的科 学家 对土 壤 一 对 ２ ］ 不
１ 材 料 与 方 法
１ １ 试 验 区 概 况 ．
野外 试验 在 中 国科 学 院水利 部水 土保 持研究 所 神木侵 蚀 与 环境试 验站 进行 ， 站 位 于黄 土 高原 农 牧 交错 带 该 中部 的陕西 神 木县 六 道 沟 流域 （ 经 ｌ Ｏ２ ｌ ０２ 北 纬 ３ 。 ６～３ 。１） 东 ｌ。 １～ １。３ ， ８４ ８５ 。研究 区年 均 降 水量 ４ ７ ４ｍｍ， ３ ．
本研究 采 用具有 代 表性 的一 维多层 水 热传输 Ｓ ＨＡＷ （ｈ ｉ ｌ ｎ ｏ ｓｈ ａ ｎ ｔｒ Ｖ ２ ３ 模型 ， ｔ ｅ ｍｕｔ ｅ ｕ ｅ ｔ ｄｗａｅ ， ． ） ｓ ａ ａ 对黄 土
高原 农牧 交错 带代 表性 植被类 型 的能量 平衡 进行 模拟 研究 ， 以便 明确 不 同植 被类 型覆 盖下 土 壤 一枯 落 物 一植 被 冠层 间能 量传 输及 分配 特征 ， 为农 牧交 错带 土地 利用 方式 的转 变对气 候 变化 的影 响提供 依据 。
５ 以上集 中在 ７ Ｏ —８月 。２ ０ ０ ７年 ４ —９月降水 量 为 ３ ９ ２ｍｍ， ２ ． 比同期 多年 均值低 １ 左 右 。年均气 温 ８ ４Ｃ， Ｏ ．｜
１６ Ｏ一 １ ８ ６
草 业 学 报
Ａ ＣＴＡ ＰＲＡ Ｔ ＡＣＵ ＬＴＵ Ｒ ＡＥ Ｎ Ｉ ＳＩ ＣＡ
第 ２ Ｏ卷
第 ５期
２１ Ｏ １年 １ ０月
Ｖｏ ． Ｏ， ． Ｉ ２ Ｎｏ ５
黄 土高 原 农 牧 交错 带 Ｓ ＡＴ系统 能量 平衡 模 拟 Ｖ
成 向荣 ， 木 奎 黄 明斌。 邵 明安 虞 ， ，
摘 要 ： 黄 土 高原 农 牧 交错 带 的 六 道 沟 流 域 ， 用 一 维 水 热 传 输 Ｓ 在 采 ＨＡＷ （ｈ ｉ ｌ ｎｏ ｓｈ ａ ａ ｄｗａｅ） 型 ， ｔｅｓ ｍｕｔ ｅｕ ｅｔ ｎ ｔｒ模 ａ 对 典型植被类型覆盖下 ２０ ０ ７年 ４ —９月 土 壤 一枯 落 物 一植 被 冠 层 间能 量 传 输 及 分 配 特 征 进 行 模 拟 研 究 。结 果 表 明 ，
（ ． 国 林业 科 学研 究 院亚 热 带 林 业 研 究 所 ， 江 富 阳 ３ １ ０ ；２ 中 国科 学 院水 利 部 水 土 保 持 研 究 所 １中 浙 １４０ ． 黄 土 高 原 土 壤 侵蚀 与 旱地 农 业 国家 重 点 实 验 室 ， 西 杨 凌 ７ ２ ０ ） 陕 １ １ ０
植 被 一大气 系统 内部 能量 物质 传输过 程 进 行 了广 泛 深入 的研 究［ ， 国 在这 方 面 的 研 究 大多 集 中在农 田生 态 我
系 统＿ ， 数 干旱 、 干 旱地 区人 工 植 被 Ｓ ＡＣ（ｏｌ ｌｎ—ｔ ｓ ｈ ｒ ｏ ｔ ｕ 系统 内水 热交 换 及 能 量 平衡 的 ２少 ］ 半 Ｐ ｓ ｉｐａ ｔ ｍｏ ｐ ｅｅｃ ｎｉ ｍ） — ａ ｎ 模 拟研究 也 主要 针 对 沙 漠 或 荒 漠 地 区 。气 候 变 化 背 景 下 北 方 草 地 生 产 力 及 植 被 特 征 等方 面 开 展 了一 些 研 ］ 究 ］但 黄土 高原农 牧 交错带 稀疏 植被 覆盖 下 Ｓ ， ＶＡＴ（ｏｌ ｅ ｅａｉｎａｍｏ ｐ ｅｅｔｎ ｆｒ系 统水 分 能量 传 输模 ｓｉ ｖ ｇ ｔｔ —ｔ ｓ ｈ ｒ ａ ｓｅ） — ｏ 拟 研究 仍然 十分 薄弱 。黄 土高 原农 牧交错 带作 为典 型 的生态 环境脆 弱 区 ， 降水稀 少 ， 沙地 貌和 流水侵 蚀地 貌交 风 错分布， 植被 退化 、 化严 重 。土地 利用 ／ 沙 土地 覆盖 的变 化不 仅对 区域水 量平 衡有 重要 影 响 ， 也对 感热 、 潜热 、 动量 交 换 和长波 辐射 在地 表 、 被 与大气 间 的分配 及其 传输 产生 深 远 的影 响 。土壤 一植被 一大气 系统 内部 能 量 和 物 植 质 的传 输 过 程 控 制 着 水 循 环 与 植 物 生 长 的微 气 候 环境 ， 响 植 物 的 分 布 和 生 长 。因 此 ， 量 了解 能 量通 量 在 影 定 Ｓ ＶＡＴ 系统各 界 面 的传 输 与分 配是 必要 的 ， 利 于深 入认 识 土 地 利用 ／ 地 覆 盖 的变 化 对 能 量 和水 量 平 衡 的影 有 土
阳坡 油 松 、 条 和 阴 坡 苜 蓿 冠 层 吸 收 的短 波 辐 射 比例 最 高 ， 阴 坡 短 花 针 茅 和 谷 子 土壤 层 表 面 吸 收 的 短 波 辐 射 比 柠 而
例 最 高 。 阳坡 油 松 林 植 被 冠 层 释放 的长 波有 效 辐 射 比 例 高 达 ９ ， 壤 层 表 面 的长 波 有 效 辐 射 非 常 少 。其 他 ４种 １ 土 植 被 则 是 土 壤 层 表 面 的长 波有 效辐 射 比 例 最 高 。能量 平衡 组 成 分 析 表 明 ， 阴坡 苜 蓿 和 谷 子 地 能 量 主 要 消 耗 于 蒸 散 发 的潜 热 ， 阴 坡 短 花 针 茅 地 和 阳坡 柠 条 、 松林 地 能 量 的 消 耗 主 要 是 感 热 。 而 油 关 键 词 ： ＨＡｗ 模 型 ； 热 ； 热 ； ｓ 感 潜 能量 传 输
中 图分 类 号 ： １ ４ １ Ｓ ２ ． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ４ ５ ５ （ ０ １ ０ — ｌ Ｏ Ｏ １０ —７ ９ ２ １ ）５０ ６— ｇ
植被 覆 盖及其 变 化通过 改 变 地表 属 性 对 地 表 能 量 通 量 的传 输 及 分 配 产 生 重要 影 响 ， 已受 到越 来 越 多 的关 注 １ 。地 表 与大气 能量 的交换 代 表 了大气 物理气 候 系统 的下 边界 条 件 ， ］ ］ 准确 地 确定 地 表 的水 热 通量 并 清 楚 地认 识 能量 和水 汽在边 界层 内的传输 过程 ， 于理解 气候 变化 具有 重要 意义［ 。近年来 ， 同学科 的科 学家 对土 壤 一 对 ２ ］ 不
１ 材 料 与 方 法
１ １ 试 验 区 概 况 ．
野外 试验 在 中 国科 学 院水利 部水 土保 持研究 所 神木侵 蚀 与 环境试 验站 进行 ， 站 位 于黄 土 高原 农 牧 交错 带 该 中部 的陕西 神 木县 六 道 沟 流域 （ 经 ｌ Ｏ２ ｌ ０２ 北 纬 ３ 。 ６～３ 。１） 东 ｌ。 １～ １。３ ， ８４ ８５ 。研究 区年 均 降 水量 ４ ７ ４ｍｍ， ３ ．