长武塬区农田生态系统水热通量及土壤热状况研究

论文摘要

本研究通过涡动相关观测仪器和大孔径闪烁仪以及有关气象数据,对长武塬区农田生态系统水热通量和土壤热状况进行了初步研究,以期为区域水循环与水热平衡研究提供一定的参考。研究发现:1涡度相关法（EC）显热季节特征:夏季显热通量高于其它季节。潜热春夏季节大于秋季远大于冬季,冬季短时间内潜热通量变化平缓,春冬变化稍大,夏季变化强烈。多云天气条件下潜热通量和显热通量变化较为一致;晴天条件下,13时左右三个小时的显热通量值明显大于潜热通量,其它变化时间也较一致。2在冬小麦的生长期内,越冬期和返青期热通量的通量源区面积较大,到拔节期后面积急剧减小。在贡献率P=50%、70%、90%的情况下,各生育期内传感器能感知到的最远值分别为76.7、67.4、12.68、11.44、10.53m;95.9、85.4、16.76、15.6、14.94m;130、118.6、26.12、26.4、27.81m。3 LAS测定的显热值较EC测定的显热值偏大。日变化在13:00左右达到峰值230w/m2。显热通量晴日条件下变化呈单峰曲线。净辐射转化为显热需要半个小时左右。4长武地区的太阳辐射辐照强度在450-650nm范围较强。在476nm波段处的辐照度最强,在875nm处有很深的波谷。辐照强度在13:30最大,达到1900Mw/m2,晴日变化呈单峰曲线。5黄土塬区土壤温度变化幅度随深度增加而逐层变小,土壤温度梯度变化呈单峰曲线;土壤温度梯度、土壤热通量及土壤反照率日变化特征明显;在日变化中净辐射持续增强和减弱两个时间段内,同一辐射强度对应的热通量值相差较大,土壤热通量延迟不明显。增强时段的相关性（R12=0.766）小于减弱时段的相关性（R22=0.799）。农田生态系统中土壤热通量和净辐射的相关性远远高于林地,低于草地和稀疏灌层生态系统。6各深度温度最小值出现在2月份,2、10、20 cm深度处达到最大值在7月份,40、80 cm深度处在8月达到最大值,冬季冻层深度达30 cm多;温度梯度方向分别在2-3月间和8-9月间发生改变。热季土壤温度梯度方向向下时,210 cm平均梯度大于280 cm平均梯度,两者均在5-6月间达到最大。冷季土壤温度梯度向上时,210 cm平均梯度小于280 cm平均梯度,两者均在11月下旬达到最大;地表反照率在1月份达到年最大值为0.66,3-9月份变化不大, 9月份达到最低,为0.14;从10月份开始,上升趋势明显;

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景（引言）
• 1.2 EC 研究进展
• 1.2.1 国外研究进展
• 1.3 LAS 研究进展
• 1.4 研究目的和意义
• 第二章 基于EC 的热通量分析
• 2.1 研究区域概况
• 2.2 观测仪器及其使用
• 2.2.1 涡动相关法
• 2.3 数据处理
• 2.3.1 涡动计算热通量的方法
• 2.3.2 数据处理流程
• 2.4 结果与分析
• 2.4.1 显热通量月动态变化
• 2.4.2 不同天气条件下潜热和显热的日变化
• 2.4.3 空间代表性（footprint）
• 第三章 基于LAS 的显然通量
• 3.1 引言
• 3.2 大孔径闪烁仪（LAS）
• 3.3 实验区域概况
• 3.4 LAS 的数据处理
• 3.4.1 Las 输入项目及参数的设置
• 3.4.2 相对湿度数据的优化
• 3.4.3 波文比参数的处理
• 3.4.4 数据处理流程
• 3.5 结果与分析
• 3.5.1 相对湿度的模拟值与观测值的比较
• 3.5.2 显热通量的延迟
• 第四章 土壤热状况及能量平衡
• 4.1 引言
• 4.2 数据处理
• 4.2.1 土温温度梯度
• 4.2.2 地表反照率
• 4.2.3 土壤热通量
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 土壤热状况日变化
• 4.3.1.1 典型晴日下太阳光谱的分部
• 4.3.1.2 土壤温度随土壤深度的分布及变化
• 4.3.1.3 土壤温度梯度日变化
• 4.3.1.4 土壤热通量日变化
• 4.3.1.5 反照率
• 4.3.1.6 土壤热通量和净辐射的相关性
• 4.3.2 土壤热状况月变化
• 4.3.2.1 土壤温度
• 4.3.2.2 土壤温度梯度
• 4.3.2.3 土壤热通量
• 4.3.2.4 反照率
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 硕士期间参与的课题