涡度相关观测的能量闭合及其对人工混交林蒸散测定的影响

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涡度相关技术作为地表通量观测的标准方法被广泛应用于各类生态系统的通量观测中。但涡度相关观测存在能量不闭合问题,对通量测定的影响也不甚清楚。为此,本研究在华北人工混交林利用涡度相关系统和小气候梯度观测系统,对黄河小浪底人工混交林各能量通量进行了连续观测,分析了研究区的气象要素的变化特征,分析了该生态系统能量平衡各项的变化特征,讨论了能量闭合状况,以波文比-能量平衡法为参照,探讨涡度相关法的能量闭合状况对森林蒸散测定的影响。这对于完善涡度相关技术具有重要意义。结果表明:(1)潜热通量、感热通量和土壤热通量均与净辐射有类似的日变化特征。各项的绝对值大小表现为净辐射>潜热通量>感热通量>土壤热通量。受日照时数的影响,5-9月能量平衡各项正值的日持续时间逐渐缩短。生长季,净辐射、感热通量和土壤热通量在6月份最大,最大值分别为418.5、231.4和12.5MJ/(m2-month));潜热通量在7月份达到最大,最大值为320.8 MJ/(m2-month))。潜热通量、感热通量和土壤热通量占净辐射的比例分别在0.48~0.62、0.15~0.55、0.02~0.05之间。人工混交林生长季的能量分配主要以潜热通量和感热通量为主,且潜热通量为感热通量的2倍。波文比呈单峰曲线:6月最大,8月最小。(2)黄河小浪底人工混交林生长季全天能量闭合度为79%。其中,白天闭合程度较高(81%),夜晚较低(410%)。本研究站点存在21%的能量不闭合。将湍流能的相位提前半个小时后,与有效能的匹配度即能量闭合程度均得到显著提高。(3)在观测期间2011.11-2012.10内,涡度相关法和波文比-能量平衡法所测得蒸散量(分别为ETec和ETb)日变化,月平均日变化的变化趋势一致,并具有极其显著的线性关系(P<0.01)。在日尺度和月尺度上,ETec和ETb均表现为与太阳辐射和气温显著相关。
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