古尔班通古特沙漠地表土壤凝结水形成影响因素分析*

沙漠中水分条件是决定生态分异的关键因素,地表凝结水的产生对沙漠植物与结皮生物的水分补充有重要的作用。利用微渗计对古尔班通古特沙漠土壤表层凝结水形成特征及影响因素进行分析。研究表明沙漠土壤凝结水形成总量随着表层土壤生物演替从流沙、藻类、地衣和苔藓依次增加。分析影响凝结水形成的因素表明土壤中细粒物质以及地衣和苔藓生物相对土壤粗粒物质更有利于凝结水形成。在土壤结皮演替过程中土壤中的细粒颗粒含量增加的同时生物有机体含量也在增加,因而随着表层土壤生物演替凝结水形成量呈增加趋势。凝结水形成量与日均相对湿度、土壤湿度呈显著正相关,而与日均风速、日均温度、土壤温度呈负相关。研究说明在干旱的沙漠地带土壤凝结水是除降水以外补充表层土壤水分重要的水分来源。     

天山北坡呼图壁河流域水资源变化及转化研究

利用天山北坡中段呼图壁河流域石门水文站1956—2011年径流量数据,以及2013年9月—2014年10月逐月呼图壁河地表径流和地下水的δD和δ18O数据,研究了呼图壁河流域地表径流和地下水位变化,并结合同位素和水化学方法探讨了地表径流和地下水之间的转化关系。结果表明,近55 a呼图壁河流域出山口径流量有明显增加趋势,在20世纪90年代之后增加了13.36%,而地下水位呈持续下降趋势。流域地表水与地下水水化学特征差异显著,地表径流受岩石风化作用影响,而地下水受蒸发—结晶沉降作用控制。该流域地表水与地下水出现了两次转化关系,上游地区地下水对地表径流的补给占到18.45%,而中下游区域地下水的补给占到92.31%。     

东亚季风区地气系统的水平衡

本文利用欧洲中心ＥＣＭＷＦ１９８０～１９８９年１０年逐日资料及同期中国六大流域片的月径流量资料,用水平衡方法尝试了对东亚季风区进行蒸发估算、土壤和地下水含量估算及总的水量平衡分析。结果表明：全国陆地降水在７月份最大,平均约为９５ｍｍ,蒸发的最大值（８０ｍｍ）比其滞后１个月出现。北方流域和南方流域的水平衡特征明显不同。南方流域降水始终大于蒸发,蒸发峰值比降水峰值滞后１个月,土壤、地下水含量盛夏或初秋开始减小;北方流域蒸发有时超过降水,两者的峰值同月出现,土壤、地下水含量初夏就开始减小。东北流域片的水平衡特点介于上述南、北方流域特点之间。计算误差中由水汽通量散度项的日变化引起的误差可能占总误差的５０％。     

高寒沙区生物土壤结皮覆盖区凝结水组分分析

凝结水作为干旱半干旱地区重要的组分,对生物土壤结皮具有重要的生态学作用。为阐明高寒沙区青海共和盆地生物土壤结皮表层5 cm凝结水水汽来源,利用2017年5—9月自制微渗仪对土壤表层5 cm不同类型生物土壤结皮(苔藓结皮、藻类结皮、物理结皮)和流沙凝结水进行了观测。结果表明:高寒沙区凝结水量随结皮发育程度变化呈增加趋势,表现为:苔藓结皮>藻类结皮>物理结皮>流沙;生物土壤结皮覆盖区凝结水量显著大于流沙凝结水量,即生物土壤结皮有利于凝结水的产生;凝结水主要由吸湿水和大气水汽凝结水与土壤凝结水两部分组成;观测期间,不同类型结皮日土壤凝结水量无显著性差异;吸湿水量和大气水汽凝结水总量显著高于土壤凝结水量(P<0. 05);随时间的变化,吸湿水和大气水汽凝结水与土壤凝结水对凝结水的贡献率呈波动性变化;吸湿水和大气水汽凝结水贡献率主要集中在65%～80%,土壤凝结水贡献率主要集中在20%～35%。     

有限元集中质量法在非饱和土壤水流中的应用

利用Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元集中质量法,讨论了非饱和土壤水流动的数值计算模型,用以模拟均质土壤,地下水埋藏很深且在不同的初始和边界条件下的水分运动。通过将第一类边界条件齐次化,而对于第二类非线性边界条件采用变分的办法将其直接转化为已知边界通量的计算,从而容易且较好地处理了带通量约束边界条件。对于入渗或蒸发问题,用通常的离散方法容易产生振荡非物理解。我们采用有限元集中质量法,将质量矩阵的非对角元集中到主对角元,避免了这种非物理解的产生。利用该方案统一地模拟如下情况：稳定入渗和蒸发、蒸发一段时间后达到风干率,以及波动入渗蒸发时土壤水势的变化状况。模拟表明,在已知有关土壤参数的情况下,该模型能较好地模拟非饱和流水势及含水量分布。     

半干旱区陆面模式参数对水分循环的敏感性研究

植被覆盖对陆气之间物质和能量交换过程具有极其重要的影响,但植被覆盖对于交换过程的影响因子很多,关系复杂.作者研究了各种植被因子对陆气之间水分循环的作用和相对重要性.首先通过单点NO-AH模式对吉林通榆农田下垫面2004年土壤和边界层各物理量进行模拟,并与观测结果比较和评价,肯定了单点NOAH模式模拟能力.使用这一模式进行敏感试验,将与植被有关的参数分别在其取值范围取较大与较小值,比较水分循环各物理量如土壤湿度、土壤蒸发、植被蒸腾等的变化情况.试验表明在各参数中植被气孔阻抗、根系深度、土壤湿度初值和反照率对水分循环的影响较大,而叶面积指数、粗糙度和冠层阻抗则影响较小.     

驱旱魃、缚祝融，人工增雨战犹酣

3月 2 3日是世界气象日 ,今年世界气象日的主题是“天气、气候和水的志愿者”。气象与水的联系非常密切 ,地球陆地上的水主要来自由于太阳的光热作用从海洋蒸发形成的云层中。内蒙古深居内陆、降水稀少 ,降水量由东北向西南递减 ,东部鄂伦春自治旗年降水量近 50 0 mm,西部阿拉善高原年降水量少于 50 mm,额济纳旗仅为37mm,年蒸发量为降水量的 9～ 2 0倍。全区地表水资源为 671亿 m3,仅占全国总水量的 1 .67% ;地下水资源为 30 0亿 m3,仅占全国地下水资源的 2 .9%。中西部地区十年九旱 ,耕地占全区的 30 % ,人口占全区的 66% ,但水资源只占全…     

地温表与踏板间距离应是多少

观测地面和浅层地温的木制踏板,是地温地段的复盖物。虽然它的面积小,但若放置不当,也会影响地温示度的准确性,因为土表面被踏板盖住以后,直接影响了土壤对太阳辐射能的吸收和大气的热量交换。此外。降雨后,板下水分蒸发极慢,形成一块与周围有差异的潮湿区。 根据实地观测,降雨4.2毫米后,又经过六天的太阳辐射,但踏板下的表土还可以用手捏成团,仍处于湿润状态,而在踏板以     

土壤-大气系统中蒸发过程的数值模拟

本文利用一维土壤-大气耦合数值模式,对土面蒸发过程进行了模拟研究。模式较好反映了蒸发过程三阶段的趋势特征,并试验了不同土壤性质、太阳辐射强度和地转风速对蒸发过程影响。模式还揭示了蒸发过程中,土面热量平衡各分量相互转换过程。     

毛乌素沙地南缘凝结水观测实验分析

采用称重法对2007年8月期间毛乌素沙地南缘不同地表类型（改良沙地、生物结皮、物理结皮和流沙）、沙丘不同部位的凝结水形成动态过程进行了系统观测。结果表明：改良沙地凝结水量达0．206mm／d,显著大于生物结皮、物理结皮和流沙,生物结皮凝结水量为0．100mm／d,显著高于流沙,而其他两者之间凝结水量无显著性差异;沙丘不同部位凝结水量差异显著,丘间地凝结水量最大,沙丘坡面次之,沙丘顶部最少,日凝结水量分别为0．0873mm／d、0．0768mm／d和0．0674mm／d;从凝结水形成过程看出凝结水一般在每天17：00产生,次日7：00结束,在夜晚21：00和凌晨3：00左右出现2个凝结水较大值;凝结水的形成与气象因子密切相关,凝结水量与地表温度、大气和地表温度差以及净辐射具有显著相关性。     

土壤-植被-大气系统水分能量传输模拟和验证

本文建立了包括地下水的土壤－植被－大气系统水分能量传输综合模型,并对模型中冠层动量湍流交换反梯度传输现象的描述进行了改进。在此基础上,依据冠层内动量和热量的交换以及辐射传输过程,同时求解地表、冠层能量平衡方程,进而模拟饱和－非饱和土壤的水热传输。用浅地下水地区冬小麦田间试验资料对模型进行验证,结果表明,系统能量平衡各分量和土壤含水量的模拟与观测结果相当一致。模型敏感性分析发现,叶面积指数对总蒸散量的影响随叶面积指数的增加而逐渐减弱;叶片最小气孔阻力对总蒸散量的影响,在该阻力较小时更显著;地下水位对蒸散量的影响在它小于１．５ｍ时不显著,而在１．５～１．７５ｍ之间时,蒸散减小较快,主要由于土壤蒸发减小显著,冠层蒸腾稍有增加。     

郑州市降水特征分析与水资源问题初探

分析1971-2004年郑州市降水资料发现,郑州市降水量年际变化大,季节分配极不均匀.利用同期月降水量和月平均气温资料,依据陆面实际蒸发经验公式,计算了陆面蒸发量、蒸发系数和可利用降水系数,结果表明,郑州水资源的变化特征与降水量变化特征基本相似,且春季是郑州最易出现干旱的季节.通过分析1991-2000年郑州地表、地下水资源资料,得出郑州缺水状况更加严重的结论,并提出了应对和缓解水资源缺乏的对策.     

中国不同干湿区蒸发皿蒸发和实际蒸发之间关系的研究

利用降水量将中国划分为干旱、半干旱、湿润和半湿润4个区域,开展不同区域中蒸发皿蒸发和多个模式模拟的实际蒸发的集成结果对比研究,探讨和分析在不同干湿背景下蒸发皿蒸发和利用观测的气象数据驱动的陆面过程模型模拟的实际蒸发之间的关系,并对导致这种关系的原因进行了分析,表明结果:(1)实际蒸发在中国整体上表现为下降趋势,这与湿润和半湿润区的变化趋势一致,而在干旱和半干旱区,实际蒸发表现为上升的变化趋势;(2)对比不同干湿区域的结果发现,在干旱和半干旱区,蒸发皿蒸发和实际蒸发表现为相反的变化趋势,在半湿润和湿润区,蒸发皿蒸发和实际蒸发表现为相同的变化趋势,在中国整体上蒸发皿蒸发和实际蒸发在总体上也具有一致的变化趋势;(3)单站分析的结果表明,中国东南大部分站点蒸发皿蒸发和实际蒸发表现为相同的变化趋势,而在西北地区大部分站点两者之间是相反的关系,这与区域平均的结果是一致的;(4)蒸发皿蒸发和实际蒸发之间在各个地区存在不同的关系主要是由于不同的干湿背景下实际蒸发变化的主要制约因子不同造成的。     

“古尔班通古特沙漠生物结皮凝结水形成机理及其生态效应”项目

一、基本情况2012年3月国家自然科学基金项目"古尔班通古特沙漠生物结皮凝结水形成机理及期生态效应"通过了自然基金委的验收。该项门研究历时3年,圆满完成了项目预定的项目任务。本项目主要研究计划内容为三方面,一是古尔班通古特沙漠土壤表层     

怀化土壤湿度变化规律初探

利用2009年8月8日-2010年7月8日每旬逢8观测10-50 cm 5个层次的土壤相对湿度资料,首先分析了土壤相对湿度与相邻取土时间之间的积温、降水量、日照时数、日均空气湿度和、蒸发量等气象因子的相关性,建立了各层次土壤相对湿度与降水、蒸发的线性回归模型。分析了降水、蒸发,及土壤相对湿度、土壤湿度盈亏值的年度变化状况,8-10月由于降水少,蒸发大,土壤水分处于亏值,8-10月是怀化的土壤干季;11-翌年2月中旬,虽然降水少,但是蒸发也很少,所以土壤水分维持饱和状态;3-7月,此时期是怀化的雨季,降水充沛,土壤水分经常处于饱和状态。     

蒸发皿蒸发及能量变化过程的微气象观测研究

蒸发皿作为测量大气蒸发需求的仪器,在水文和气象台站广泛使用。为了深入认识蒸发皿蒸发量的物理意义,在中国西北干旱区设置了"内蒙古蒸发皿蒸发试验(IMPEEX)"。利用近地层微气象观测方法,基于能量平衡原理,对Class A、20 cm和E601B三种不同型号的蒸发皿蒸发过程进行精细观测,观测结果显示:三种蒸发皿蒸发量日变化之间存在显著差异,而这种差异主要是由蒸发皿水体与周围环境构成的非均匀性强度所控制;蒸发皿中水体越深,水温层结越显著;E601B蒸发皿水体与土壤之间的热通量约在±10 W·m-2之间波动,但日总通量几乎为0;典型晴天Class A蒸发皿水面反照率呈"U"型日变化,日平均值为0.087。蒸发皿水体能量平衡分析显示,太阳辐射和水体储热率是决定蒸发皿蒸发强度的主要能量分量,而水面感热、侧壁和底部热传导对蒸发皿蒸发量的贡献较小。     

绿洲土壤水盐耦合关系及景观地球化学特征

绿洲的气候状况、地形特征、土壤地理特点以及农业耕作与灌溉措施,是影响其景观地球化学特征与土壤水盐关系的重要因素．绿洲土壤水盐关系又与 ＭＯＤＳ关系密切相关．人类活动也自然成为影响干旱区内陆河流域绿洲农田景观地球化学特征与土壤水盐耦合关系的重要因素．土壤水盐耦合类型盐化土主要以Ｃｌ ＳＯ４型为主,其次是ＳＯ４ Ｃｌ型．就阳离子地球化学特征来看,多为Ｃａ Ｎａ型和Ｍｇ Ｎａ型,其次是Ｃａ Ｍｇ型．根据分析结果,可估算出盐化土壤的盐分组成是以Ｎａ２ＳＯ４,ＣａＳＯ４,ＮａＣｌ为主,特别是ＮａＣｌ水溶性极强,ＳＯ４ Ｃｌ盐土也就主要 分布在地下水埋深浅、矿化度高的盐化土壤中．绿洲土壤水盐耦合关系在一定程度上也反映了绿洲景观地球化学过程及其变化特征．从土壤化学分析来看,碱解氮、速效磷,有机质缺乏是造成绿洲土壤肥力不高的主要因素．干旱区渭干河流域绿洲土壤盐渍化类型明显受到地下水盐分及其化学类型的影响．地下水盐分是土壤盐分的重要来源,也是绿洲景观地球化学过程的重要环节．     

广西自然蒸发量及应用

彭门首先(1948年)提出了蒸发力的概念。随后国内外许多学者,由于研究的对象与所处理的下垫面有差异,而出现不同的理解和定义。水文工作者把较大水体自由水面的蒸发叫蒸发力。土壤工作者把充分湿润土壤的蒸发叫蒸发力。而农业气象工作者将水分充分供应条件下的土壤蒸发及植被蒸腾之和叫作蒸发力。这些定义虽有差别,但可以找到它们的共同点,就是都以水分充分供应为前提条件的。这就是说,当下垫面水分充     

干旱及半干旱区土壤水热传输模式研究

本文发展了一个干旱地区土壤中水分及热量传输模式。首先从土壤孔隙内水汽运动研究入手,阐明了在土壤深层孔隙中水汽压与液面饱和值之间处在平衡态,而土壤表层则处在非平衡态,因而必要在计算表层蒸发的公式中引入必要的土壤表层阻力,才可使模式简单实用。在此基础上建立了考虑液态水及汽态水运动耦合的多层模式,并用HEIFE沙漠站的资料对模式进行了验证,结果表明此模式较好地再现土壤内及地气界面上的水热交换过程,并且也表明干旱地区土壤中水蒸汽输送对水分平衡及蒸发的计算是重要的。这种模式很易推广到气候研究的干旱土壤下垫面的模式中去。     

下垫面非均匀流域的幂指数TOPMODEL的模拟研究

利用取消流域土壤表层饱和导水率0K、土壤饱和导水率有效衰减系数m和地下水补给速率R为空间均匀假设的幂指数TOPMODEL,对流域水量平衡各分量进行敏感性研究试验,揭示空间非均匀性对幂指数TOPMODEL模拟结果的影响。从特定研究流域所得结果中可得的主要结论有:1)0K、m和R的空间变化对流域的逐日地表径流和基流以及逐日总径流有影响,针对设定的0K、m和R的空间变化,其中m的空间变化较明显地增加了逐日地表径流和洪峰流量。2)就设定的0K、m和R的空间变化而论,对流域多年平均年总径流以及蒸发模拟结果影响不大,但改变了径流在地表径流和基流之间的分配;其中R的空间变化影响最显著,m和0K的空间变化影响则较小。