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目 录

1. 引言 3

2. 资料方法 4

2.1 资料说明 4

2.2 研究方法 5

3. 结果分析 6

3.1 亚洲典型森林生态系统蒸散量的时间变化 6

3.1.1 蒸散量的日变化特征 6

3.1.2 蒸散量的月际变化特征 7

3.1.3 蒸散量的季节变化特征 8

3.2 亚洲典型森林生态系统蒸散量的空间分布特征 9

3.3 亚洲典型森林生态系统蒸散量的影响因素 10

4. 结论与讨论 12

参考文献 12

致谢 14

亚洲典型森林生态系统蒸散速率时空分布研究

赵越

，China）

Abstract：Based on the latent heat flux and meteorology data of 2007-2008 in 7 Asia forest sites, this paper analyzed the temporal and spatial distribution characteristics of evapotranspiration in Asia forest ecosystem, and concluded the following results. First, the average evapotranspiration of diurnal and annual Asian forest ecosystem showed a single peak distribution. The diurnal evapotranspiration peaked at 13-14 h, the monthly evapotranspiration peaked in June, and the seasonal evapotranspiration peaked in summer. Second, the spatial distribution of forest ecosystems in Asia is mainly affected by latitude. The higher (lower) the latitude was, the smaller the amount of evapotranspiration was, as well as the less (more) number of evapotranspiration days were. Third, for most sites, the amount of evapotranspiration got higher values at the condition of higher temperature, stronger net radiation and higher wind speed.

Key words：Forest ecosystem; Evapotranspiration; Water vapor; Latent heat flux

1.引言

蒸散（Evapotranspiration, ET）指地表植被和大地表面向大气输送的水汽总通量值，是森林生态系统水分循环和能量平衡过程的重要组成部分。森林蒸散过程一般是由土壤蒸发作用、植被蒸腾作用及冠层截留蒸发作用的三部分组成，同时也会受到植被的生长状态、生理特征及气象、土壤和地形等环境因素的影响作用，在时空特征上均具有一定的变异特性^[1-3]。Rosenberg等人^[4]通过研究实验归纳出地球表面70%的降水是由蒸发或蒸散作用回到大气之中的，蒸散作用不仅仅直接影响地表与大气之间的水热平衡状态，而且还与植被的CO₂吸收、干物质积累和产量形成密切相关，由此可见蒸散量在陆面水文过程中扮演者非常重要的角色。准确研究推算出蒸散量及蒸散速率对深入切确的了解森林生态系统的水文功能、透彻理解生物及非生物因子对蒸散过程的控制作用、以及探索全球水循环的规律具有重要意义^[5-7]，所以深入准确的研究森林生态系统的蒸散速率及蒸散量是目前全国乃至全世界的一个重要课题及科研项目。

蒸散作为全球水分循环的重要因子，它还是影响气候变化的主要因素，所以关于蒸散量及蒸散速率的研究一直都是众多学者的热门研究方向和重点。1802年，Dalton在饱和水汽压基础上，发现归纳并建立了计算水面蒸发的公式，之后，对蒸散的研究重点便从水面的蒸发向裸露地面蒸发转移，再到农田蒸散研究。森林蒸散研究滞后于农田蒸散研究，所应用的思路、理论和方法大都沿用农田蒸散研究，即沿水分由地表土壤表面、森林植被表面上升到大气中的过程，通过模拟实验的方法，和对研究范围内的能量和水量平衡的分析来得到水汽从下方输送到大气中的蒸散量和蒸散速率。但森林生态系统作为顶级的生态群落，与受人类活动影响较大的农田生态群落在结构与功能上存在着明显的差别，它的植被品种丰富，植被发育水平相差悬殊、根系作用层深，很多适用于农田生态系统的假设不能很好地应用于森林生态系统，导致森林生态系统蒸散研究没有相对标准的方法。同时森林生态系统下垫面粗糙、异质性大，基础数据的获取较为困难^[8]。目前的森林蒸散研究多数都是基于局地尺度，大范围森林蒸散估算始终是国内外科学界的一大难题。

传统观测蒸散的方法包括蒸发皿、蒸渗仪、风调室、涡度相关法、波文比法、土壤水量平衡法以及大口径激光闪烁仪等。但因为地球表面的非均质性和水热转换传导过程中的动态性，这些观测仪器和研究使用方法都很难用于检测区域或更大范围内的蒸散量^[9-10]。但随着近些年遥感技术的不断发展，为区域蒸散的研究提供了新的数据源^[2,11]。相比较于传统蒸散量的计算评估方法，遥感方法更具备空间连续和时间动态变化的特点，并且遥感数据的多光谱信息可以提供与地表能量平衡过程和地表覆盖状况紧密相关的参数，我们可以通过借助于遥感手段的方法来进行区域尺度内非均匀下垫面的蒸散发计算评估，这一方式已成为遥感应用领域的重要研究方向^[12]。目前基于遥感信息的蒸散量估算法主要有地表能量平衡法、温度-植被指数特征空间法、数据同化法以及经验统计模型法。常见的遥感模型包括RS-PM模型、PT(Priestly-Taylor Jet Propulsion Laboratory Model)模型、改进的遥感PM模型、VIP模型等，并被应用于陆面生态系统蒸散模拟研究^[13-15]。但由于陆面过程的复杂性，遥感技术在估算区域蒸散量的过程中还存在许多制约因子，如模型在不同区域的适用性、平流及局地环境的影响、地表非均匀影响；模型变量的参数化方案以及模型输入数据等。随着生态系统水分利用效率等研究的不断深入，众多研究发现植被和土壤与大气进行水分交换很多时候是同时发生的，要在自然状态下获取单纯的植被蒸散或土壤蒸发比较困难。目前技术较为成熟的，在自然状态下测量蒸散或土壤蒸发的方法主要有同位素示宗法、树干液流法和冠层下通量测量法。

近年来，国内外关于蒸散的研究逐渐增多，但也仅局限于部分流域或者特殊区域^[16-19]，或侧重于某类或几类典型生态系统^[20-23]，缺乏对全亚洲森林生态系统蒸散的评价。本研究利用2007年或2008年亚洲地区7个站点潜热通量数据及气象资料，从时间和空间分布着手，对整个亚洲森林生态系统蒸散特征进行分析，为开展亚洲区域尺度森林蒸散研究提供参考。

资料方法

2.1 资料说明

所用资料为亚洲森林生态系统七个站点的潜热通量和气象数据，时间范围为2007.1.1—2007.12.31或2008.1.1—2008.12.31（表1）。站点分布如图1所示。

能量平衡公式为R_n - G - λET - H = 0，其中ET指蒸散发量（单位：mm/d），R_n指农作物表面的净辐射（单位：MJ/(m²·d)），G指土壤热通量密度（单位：MJ/(m²·d)）。蒸散量和能量单位相互转换的系数如下（λ=2.45MJ kg-1）：

Lv 常温下水的汽化潜热：2450kJ

水的密度：1

1w

将LE的数据除以（）：

=0.408 mm

即ET=LE0.408LE

表1 亚洲森林生态系统站点概况

图1 亚洲森林生态系统站点的空间分布

2.2 研究方法

本文对亚洲地区森林生态系统七个站点蒸散量的日、月际及四季变化进行分析，并利用相关分析研究分析蒸散量与不同气象要素之间的关系。

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