古尔班通古特沙漠地区雪面蒸发—凝结试验研究

论文摘要

古尔班通古特沙漠是我国唯一在冬季存在稳定积雪的沙漠。研究该地区的雪面蒸发-凝结特征,是研究古尔班通古特沙漠地区水文过程的重要内容,是研究沙漠冬季降水的有效储存以及荒漠植物对春季融雪水利用的基础,对于深入理解干旱区冬季水循环特征以及降水资源的有效利用具有重要的意义,同时,可以为揭示古尔班通古特沙漠植被多样性和稳定性成因奠定基础。本文根据2007年11月-2008年3月在古尔班通古特沙漠南缘的野外实验观测资料,结合冬季气象资料及其他相关数据,分析了古尔班通古特沙漠地区雪面蒸发-凝结规律,雾凇凝结特性以及季节性冻土条件下融雪水的入渗特性,得出以下主要结论。（1）雪面蒸发-凝结方面。沙漠空地日均雪面蒸发率为0.015mm,绿洲区为0.02mm,观测期日蒸发为负值的天数占总观测日数的31.9%,主要分布在12月份和1月份;沙漠区积雪日最大蒸发率为0.3mm,绿洲区0.46mm,冬季沙漠区和绿洲区空地雪面蒸发总量分别为1.73mm和1.95mm,各占冬季降水量的6.51%和7.37%。沙漠垄间开阔地雪面蒸发比梭梭林内蒸发强,冬季12月2月垄间林内总蒸发量为-0.41mm,开阔地蒸发量0.86mm。相关分析结果表明:影响古尔班通古特沙漠地区冬季雪面蒸发的主导因素为气温。与天山山地及世界其它干旱地区相比,沙漠地区冬季雪面蒸发是最小的,低温、多雾天气是低蒸发的重要原因。（2）植株冠层雾凇凝结方面。实测结果:古尔班通古特沙漠植株冠层雾凇凝结水量可达4.1mm（3.1- 8.8mm）,约占冬季降水量的15.5%;冬季绿洲开阔地积雪表面水汽凝结总量约为3mm,冠层雾凇凝结量为5.2mm,占冬季降水量的19.6%,可见,植株雾凇凝结对古尔班通古特沙漠地区冬季水资源的增加作用明显。对雾凇形成的条件、雾凇与气象因子以及植株形状的相关分析结果表明:温度越低,雾凇形成要求的大气最小相对湿度越小;雾凇凝结量随离地高度呈指数函数增长、与枝条长度呈线性关系。（3）季节性冻结土壤入渗方面。沙漠地区季节性冻土具有较高的入渗能力,入渗能力随着土壤含水率的升高而减小。沙漠冻结砂土的稳渗率约为0.26-0.30mm/min,是非冻结砂土的1/10,是田间冻结壤土的10-20倍,可以保证融雪水及时入渗进入土壤,为融雪水的高效储存创造了有利条件,2007-2008年积雪期融雪水土壤入渗量约为冬季最大积雪量的92%。沙地土壤初始的低含水率、土壤大孔隙结构特征是沙地冻结土具有较高入渗能力的主要原因。（4）雪面蒸发、雾凇凝结以及沙地入渗实验研究结果表明,古尔班通古特沙漠冬季积雪的低蒸发、高凝结以及沙地的高渗透性为冬季降水的有效保存以及春季积雪集中融化后的有效储存创造了有利条件,植株凝结等隐匿降水对古尔班通古特沙漠地区局地水资源的增加作用明显。在准噶尔盆地荒漠植被恢复与重建过程中应充分考虑利用这一部分冬季天然水资源,从而减少对河川径流以及地下水资源的利用。

论文目录

• Acknowledgements
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 研究区概况
• 1.1.2 问题提出及背景
• 1.2 雪面蒸发与凝结水研究现状及进展
• 1.2.1 雪面蒸发研究方法
• 1.2.2 雪面蒸发国内外研究现状
• 1.2.3 凝结水研究现状
• 1.2.4 融雪水冻土入渗研究现状
• 1.3 研究领域发展趋势
• 1.4 论文研究意义及创新点
• 第二章 试验设计与研究方法
• 2.1 试验区简介
• 2.2 雪面蒸发试验设计与研究方法
• 2.2.1 测点选取
• 2.2.2 试验方法
• 2.3 雾凇凝结试验设计与研究方法
• 2.3.1 雾凇收集方法
• 2.3.2 沙漠区雾凇凝结测定
• 2.3.3 绿洲区雾凇和白霜凝结测定
• 2.4 冻土入渗试验设计与研究方法
• 2.4.1 测点选取
• 2.4.2 试验方法
• 第三章 雪面蒸发试验研究
• 3.1 雪面蒸发-凝结观测结果与分析
• 3.1.1 沙漠区雪面蒸发与凝结
• 3.1.2 绿洲区雪面蒸发与凝结
• 3.1.3 试验区不同地点雪面蒸发比较
• 3.1.4 世界不同地区雪面蒸发比较
• 3.2 雪面蒸发影响因素及计算回归分析
• 3.2.1 雪面蒸发影响因素分析
• 3.2.2 回归式估算雪面蒸发
• 3.3 梯度资料法估算雪面蒸发
• 3.3.1 公式参数的确定
• 3.3.2 梯度资料法估算雪面蒸发
• 3.4 小结
• 第四章 冬季雾凇凝结研究
• 4.1 雾凇的形成及分布
• 4.1.1 雾凇的分类
• 4.1.2 雾凇的分布
• 4.1.3 雾凇形成的类型及天气形式
• 4.2 植株冠层雾凇凝结
• 4.3 雪面及垂直面雾凇和白霜凝结
• 4.4 雾凇凝结的影响因素分析
• 4.4.1 与气象因子的关系
• 4.4.2 与植株冠层结构的关系
• 4.5 小结
• 第五章 风沙土融雪水入渗试验研究
• 5.1 融雪过程分析
• 5.2 沙漠冻结风沙土入渗分析
• 5.2.1 冻结土壤与非冻结土入渗能力比较
• 5.2.2 冻结条件下水分入渗过程
• 5.2.3 沙漠季节性冻土入渗特性分析
• 5.3 小结
• 第六章 古尔班通古特沙漠地区冬季降水有效性分析
• 6.1 地表积雪的保存
• 6.2 积雪融水的入渗保存
• 6.3 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 本文的主要结论
• 7.2 讨论及展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介