陕北黄土丘陵区露水凝结特征研究

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露水作为可持续水源之一,对于黄土丘陵半干旱区生态稳定和植被保护具有重要意义。露水凝结时间和凝结量是开发利用露水资源的基本参数,而现有研究中缺乏对露水凝结特征的长期动态监测。本研究在黄土丘陵典型地区陕北安塞县内进行了长达1年的裸地露水监测,分析了露水凝结时间与凝结量的周期性,探讨了气象因子与土壤因子对露水凝结特征的影响,得出以下几点结论:1)露水凝结时间长且具有周期性。就日周期而言,露水呈现“昼伏夜出”的典型特点,主要凝结时段为21:00至次日8:00,其中,4:00—6:00是露水最易凝结时段;就季周期而言,夏秋季是露水的频发期,春冬季是露水低发期;就年周期而言,6—11月是露水最易凝结时段。2)安塞地区20152016水文年露水总量为29.85 mm,日最大露水量可达0.82 mm。露水凝结量主要呈现日变化和季节变化两种特征,日变化过程中露水凝结量大多发生在18:00至次日7:00;季节变化中露水在秋季凝结量最大,夏季次之,春、冬季最少。在时空分布上,露水和降雨高度互补,露水大多产生于晴朗无云夜间,但降雨前后几天更有利于露水凝结。3)露水的形成是下垫面和多种气象因素综合作用的结果,相比降雨,露水具有发生频率高、稳定性强的特点。在相对湿度>80%、气温-露点差为13℃及风速为01 m·s-1时露水发生频率更高。单就安塞地区而言,风向为120°150°和240°300°时更有利于露水凝结。4)空气相对湿度和气温-露点差是影响露水凝结的主要因素,露水量与相对湿度呈显著正相关(r=0.726,P<0.01),与气温-露点差呈显著负相关(r=-0.725,P<0.01);风速、风向与露水量之间具有显著相关性(P<0.01),但风速、风向与露水量之间的相关系数较小。5)夏季土壤温度最高,春、秋季次之,冬季最低。土壤温度随深度的变化趋势存在季节差异。春、夏两季土壤温度随深度增加而降低,而秋、冬季则恰好相反。土壤存在向上的温度梯度时,露水凝结频率更高;露水凝结量与155 cm、3015 cm土壤温差呈显著正相关关系(P<0.01),平均露水量表现出随温差增大而增大的趋势。6)露水凝结特征与表层土壤含水量关系密切。表层土壤含水量越大,露水凝结频率越高,相应凝结量也越多;在50 cm土壤水分梯度为±5%时,露水更易凝结,且凝结量更大。7)依据试验数据构建露水量回归模型,残差分析校验效果良好,可在一定程度上用于陕北露水量模拟。
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