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生态学报 2024年第1期44卷 330-342页

作者：陈林杨新国王磊宋乃平郑松吴梦瑶宁夏大学生态环境学院银川750021 宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地银川750021 宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室银川750021 宁夏大学农学院银川750021

蒸散发是生态水文过程的关键环节,掌握蒸散组分的变化特征及其影响因子,对干旱半干旱地区的可持续发展至关重要。以荒漠草原多年生植物针茅群落和一年生植物猪毛蒿群落为研究对象,利用小型蒸渗仪开展了连续3年监测,分析了蒸散组分的日... 详细信息

蒸散发是生态水文过程的关键环节,掌握蒸散组分的变化特征及其影响因子,对干旱半干旱地区的可持续发展至关重要。以荒漠草原多年生植物针茅群落和一年生植物猪毛蒿群落为研究对象,利用小型蒸渗仪开展了连续3年监测,分析了蒸散组分的日、月和年变化规律,探讨了影响蒸散组分的主要环境因子。结果表明:晴天时,多年生和一年生植物群落蒸散组分呈先增加后减小的抛物线型,夜间蒸散活动较弱,累积蒸散量较低,不足全天总累积蒸散量的20%;阴天时各蒸散组分无明显峰值,且日累积量均较小,一年生和多年生植物群落的蒸散量、蒸发量和蒸腾量无显著差异;10.64 mm/d及以上降雨对蒸散和蒸发的日变化具有明显影响,随着降雨量的增多,蒸散量和蒸发量也呈增大趋势,但蒸腾量则相对较小。从月动态来看,7—9月占全年蒸散量和蒸发量的一半左右,冬春季蒸散量和蒸发量维持在全年最低水平。年蒸散量与年降雨量接近,而蒸腾量占蒸散量的比例低于10%。总体来看,多年生植物群落蒸散量较一年生植物群落多。采用Mantel检验方法分析不同时间尺度影响蒸散组分的主要气候因素,在小时尺度上太阳辐射与蒸发量和蒸腾量显著性水平较高(P蒸散量、蒸发量和蒸腾量与降雨量的显著性(P蒸散量、蒸发量的相关性较高(0.2≤r蒸散组分受环境因子的影响在不同时间尺度上具有较大差异,说明蒸散组分受多种因子共同影响。

关键词：荒漠草原蒸散组分时间尺度环境因子 Mantel检验

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中国东部典型森林生态系统蒸散及其组分变异规律研究

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自然资源学报 2015年第9期30卷 1436-1448页

作者：路倩倩何洪林朱先进于贵瑞王辉民张军辉闫俊华中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 中国科学院华南植物园广州510650

森林蒸散包括植被蒸腾、土壤蒸发、冠层截留蒸发三个组分,在陆地生态系统水分循环及能量流动研究中占有重要地位。论文基于Priestley-Taylor Jet Propulsion Laboratory Model(PT-JPL)模型,估算温带针阔混交林、人工常绿针叶林、亚热带... 详细信息

森林蒸散包括植被蒸腾、土壤蒸发、冠层截留蒸发三个组分,在陆地生态系统水分循环及能量流动研究中占有重要地位。论文基于Priestley-Taylor Jet Propulsion Laboratory Model(PT-JPL)模型,估算温带针阔混交林、人工常绿针叶林、亚热带常绿阔叶林三个典型森林生态系统2003—2008年蒸散(组分);在模拟结果基础上揭示了蒸散(组分)的季节变异规律及主控因子。结果表明:1PT-JPL模型在中国东部森林生态系统蒸散及其组分估算中具有较高的稳定性和可靠性;2蒸散(组分)季节变化特征明显,不同森林生态系统类型变化规律差异较小,但主控因子存在较大差异:温带针阔混交林蒸散和植被蒸腾季节变异主要由净辐射和增强植被指数(EVI)共同控制,而亚热带人工常绿针叶林和亚热带常绿阔叶林主要受净辐射影响;EVI和饱和水汽压差(VPD)是土壤蒸发季节变异的主控因子,截留蒸发的季节变化则主要受VPD影响。

关键词：森林生态系统 PT-JPL模型蒸散蒸散组分季节动态

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基于SWH模型的青藏高原高寒草甸蒸散发及其组分变化分析

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干旱区地理 2022年第6期45卷 1740-1751页

作者：梅静孙美平李霖西北师范大学地理与环境科学学院甘肃兰州730070 中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃兰州730000

基于Shuttleworth-Wallace Hu(SWH)双源蒸散模型对青藏高原那曲、纳木错、藏东南站蒸散发进行估算,在结果验证良好基础上,对青藏高原蒸散发变化特征及各站主要影响因素进行了分析。结果表明:SWH模型在青藏高原3个草甸站适用性良好;年蒸... 详细信息

基于Shuttleworth-Wallace Hu(SWH)双源蒸散模型对青藏高原那曲、纳木错、藏东南站蒸散发进行估算,在结果验证良好基础上,对青藏高原蒸散发变化特征及各站主要影响因素进行了分析。结果表明:SWH模型在青藏高原3个草甸站适用性良好;年蒸散发介于388~732 mm之间,年内分布呈先增大后减小特征;3站蒸散发组分差异较大,那曲站和纳木错站土壤蒸发对蒸散总量的贡献分别为53%和56%,藏东南站蒸散发则几乎全部由植被蒸腾贡献,占比高达95%;植被叶面积指数为3站蒸散发最主要的影响因素,饱和水汽压差对藏东南站蒸散发影响也较大。研究结果可对青藏高原蒸散发及其组分时空格局与水循环过程研究提供科学依据。

关键词：蒸散发蒸散组分 SWH模型青藏高原

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秦淮河流域城市化对蒸散以及地表径流过程的影响

秦淮河流域城市化对蒸散以及地表径流过程的影响

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作者：郑箐舟南京信息工程大学

学位级别：硕士

近几十年来,我国长三角地区城市化进程逐渐加快,大量的稻田向较“干”的城市用地转化,导致其生态服务功能衰退,进而对该地区水循环过程产生直接或者间接的影响。目前有大量的研究关注城市化带来的水文响应,然而下垫面变化下的水文干扰... 详细信息

近几十年来,我国长三角地区城市化进程逐渐加快,大量的稻田向较“干”的城市用地转化,导致其生态服务功能衰退,进而对该地区水循环过程产生直接或者间接的影响。目前有大量的研究关注城市化带来的水文响应,然而下垫面变化下的水文干扰机制与过程尚不明确。蒸散作为水循环过程中重要一环,其变化趋势揭示了下垫面变化对不同尺度水平衡的扰动机理。因此本文从蒸散入手,选择了受人类活动影响显著、城市化程度高、土地利用/覆被变化明显的长三角地区典型流域——秦淮河流域为研究区,建立适用于该流域的分布式水文模型MIKE SHE,量化和评估不同时期土地利用类型在不同时间尺度和空间尺度上水文要素的动态变化;聚焦洪水径流的变化,构建合理的土地利用情景,探究稻麦轮作田转为城市用地对流域水量平衡的影响。主要研究结论如下:(1)综合采用地面观测与遥感监测数据,基于MIKE SHE模型,探讨了准确估算流域实际蒸散发的技术与方法,详细模拟了包括蒸散、径流过程、土壤水分以及地下水在内的全水文过程。位于江苏省农科院白马实验基地的通量塔实测的水稻日蒸散数据(2016-2017年)与模型模拟值决定系数(R)达到0.72;武定门水文站实测月径流值与模型模拟值在率定期(1991-1994年)和验证期(1995-1999年)R分别达到0.89和0.74,纳什系数(Nash)分别达到0.79和0.64。(2)稻麦轮作田转为不透水层不仅对流域总蒸散量有影响,而且对其分配也有显著的影响。蒸散不同组分呈现出相反的变化趋势:植被蒸腾T、冠层截留E以及土壤蒸发E的总减少量大约是积水蒸发E总增加量的2.5倍,这导致了整个流域的总实际蒸散量以每年5mm(单位面积)的速度呈现显著的下降趋势(p=0.01)。另外将稻麦轮作田改造为城市用地比起其他土地利用的转变会产生更大的水文效应,且这种差异在水稻生长季最为明显。由于目前大部分的遥感技术和水文模型较少能模拟或估算出实际蒸散及其分量的这种变化,因此认为在模拟预测变化环境下(如城市化)流域水循环过程中,应特别强调植被变化的重要性。(3)通过模拟分析城市化对单次暴雨-径流过程、日径流量、干湿季径流量以及土壤含水量的影响,揭示了稻麦轮作田蒸散变化影响流域产流过程的关键驱动。研究发现,城市化高的情景(LU2011)下汛期流量和极端流量均高于城市化低(LU2000)的情景,城市化增强了水文极值事件发生的概率。与LU2000相比,LU2011情景下50年一遇的洪水流量增幅为10.2%,而2年一遇的洪水流量增幅则高达33.6%,说明流域土地利用变化对小量级洪水的影响更加显著。前期土壤水分含量越高,雨水产流能力越强,枯水径流和洪峰径流则越高,而且枯水径流增加趋势更为明显,说明洪峰流量除了与地表入渗速率有关外,还受前期土壤含水量影响。因此,大范围稻麦轮作田转为城市用地后,实际蒸散减少,降低了稻田湿地的“生物排水”功能,导致土壤含水量增大,加上不透水面增加,在流域尺度上极易加剧洪涝风险。研究还发现,原下垫面是森林或稻田湿地的城市化地区,不仅极端降水事件更易引发流域洪涝灾害,而且常规降水也可能导致极端水文效应。(4)基于不同土地利用数据构建MIKE SHE模型,模拟2000-2013年径流量、实际蒸散量、土壤含水量、下渗以及其他水文要素的动态变化,研究流域尺度下不同城市化水平地表水量平衡过程及其对土地利用变化的响应规律。结果表明随着城市化的扩张(LU2000→LU2004→LU2007→LU2011),稻麦轮作田转为城市用地通过影响地表蒸散导致流域年水量平衡发生明显改变,年实际蒸散占降水量的相对值(ET/P)降低(62.9%-49.4%),雨水入渗量亦呈现出逐渐减少的趋势(604mm/year-560mm/year)。与此相反的是年产水量占降水量的相对值(Q/P)则呈增加趋势(40.2%-49.2%),土壤相对含水量也增大(37.2%-37.6%)。这表明,稻麦轮作田转为城市用地引起的实际蒸散减少是流域年总径流、基流和暴雨径流增加的主要原因。

关键词：秦淮河流域 MIKE SHE模型土地利用/覆被变化蒸散组分水文效应

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