海陆水汽输送对辽河三角洲滨海湿地蒸散发的影响

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海陆间的水汽输送是全球水量、热量平衡的重要组成部分,一直是水文、气候学界关注的重要问题之一。海岸带作为陆地、海洋两大生态系统相互作用的集中地带,生态环境特殊,海陆水汽输送造成的影响也就更为明显和直接。本文以辽河三角洲滨海湿地为研究区,采用地表能量平衡理论为基础的SEBAL模型对辽河三角洲滨海湿地蒸散发进行遥感定量反演;以NCEP再分析资料为数据源定量计算研究区逐日海陆水汽交换量、水汽总量;在此基础上,分析海陆水汽输送与气象因子、参考蒸散发、下垫面参数以及实际蒸散发之间的联系,分析海陆水汽交换对湿地蒸散发的影响机理,得到以下主要结论:  (1)1961~2010年辽河三角洲滨海湿地区参考蒸散发呈递减趋势,平均气温呈现明显的上升趋势,2m高风速都呈下降趋势,太阳辐射同样呈下降趋势。辽河三角洲滨海湿地蒸散发表现为中心高、两侧低的总体趋势,不同土地利用类型年蒸散发和生长季蒸散发的大小顺序是水库>水稻田>苇田>草甸>居民点>林地>旱地>裸地。在年际尺度上辽河三角洲滨海湿地全年和生长季蒸散发都呈现下降趋势,水库、水田、芦苇、草甸等水分充足的地物类型蒸散发表现为下降趋势,旱地、林地和裸地等水分相对亏缺的地物类型表现为增加的趋势。  (2)海陆水汽输送通量具有明显的季节差异。夏季在主导风向南风的作用下水汽输送进入高峰期,水汽通量最大,达到169.07Kg/ms;冬季在西北风的作用下水汽通量最小,最低值为14.9Kg/ms;春季和秋季随主导风向的变化水汽通量介于夏季和冬季之间。整体上表现为水汽由海向陆输入。Mann-Kendall突变检验显示1961~2010年海陆水汽通量呈减弱趋势,1974年是一个显著突变点。  (3)海陆水汽通量与净辐射、气温显著相关,站点间相关系数没有显著的差异;与相对湿度、VPD和降水显著相关,站点距海越近相关系数越大,距海越远相关程度越小。海陆水汽输送通量与参考蒸散发表现出显著的相关关系,春季表现为显著正相关,夏季显著负相关,秋季显著正相关,冬季不相关。这种相关性的季节差异表明海陆水汽通量在夏季表现为抑制参考蒸散发,在春季和秋季海陆水汽输送利于参考蒸散发,随着海陆水汽通量的增加,参考蒸散发相应增大,当地面-850hPa层海陆水汽通量月值达到一定阈值后,参考蒸散发也同时达到最大值,然后随水汽通量的增大而减小。  (4)湿地蒸散发与海陆水汽输送总体上呈显著正相关,苇田、水稻田和水库蒸散、蒸发与海陆水汽输水通量的相关性较好,草甸、林地和旱地的相关程度略低。不同地类蒸散发与下垫面参数之间的相关性存在明显的季节差异,海陆水汽通量与下垫面参数间的相关性与之基本一致。海陆水汽输送与湿地蒸散发通过下垫面参数这个中间环节产生联系。海陆水汽输送主要是通过影响气象因子及下垫面参数的方式,影响辽河三角洲滨海湿地的水热状况,进而对湿地蒸散发产生影响。一方面海陆水汽输送对下垫面参数NDVI、LAI、LST和albedo等产生影响;另一方面也同时影响着区域气象因子,抑制/促进地表蒸散发。海陆水汽输送通量与湿地蒸散发相关系数还存在有由海向陆逐渐增大的趋势,即海陆水汽输送对内陆蒸散发的影响强于沿海。偏最小二乘回归模型表明,下垫面参数、气象因子与海陆水汽通量对不同地物蒸散发有不同的相对贡献率,并表现出空间分布规律。  (5)分析表明人工灌溉对苇田蒸散发的影响不显著,仅在5月和6月未灌溉苇田蒸散发轻微减少。2003年和2009年辽河三角洲滨海湿地生态需水总量为41.321×108m3和39.658×108m3,湿地植被需水和壤生态需水之和占总生态需水的99.7%。
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