森林冠层上下湍流谱结构和耗散率

利用新型三维超声风速 /温度仪 ,根据在长白山原始森林冠层上下两个高度上测量的湍流资料 ,采用涡动相关法计算和分析了森林冠层上下湍流谱的结构、局地各向同性和耗散率 .结果表明 ,在惯性副区 ,归一化湍流谱遵从 - 23的指数规律 ;在森林冠层上 ,尽管谱的形状与均匀表面的一致 ,但是 ,大气湍流是非各向同性的 ;而在森林冠层内则是近似各向同性的 ;森林冠层上下湍流能量和热量耗散率比典型草原和牧场的结果大 ,揭示了森林粗糙表面在湍流输送过程中的动力扰动和对大涡的破碎作用     

浑太流域降水极值的统计分布特征

基于浑太流域1966-2006年73个雨量站的日降水资料,建立了逐站年最大日降水量(AnnualMaximum,AM)序列和汛期4-9月日降水量<1.27mm.d-1的最长持续干旱天数(Munger Index,MI)序列,并对其时空分布规律进行了分析。采用广义极值(General Extreme Value,GEV)分布、广义帕雷托(General Pareto,GP)分布、韦布尔(Weibull,WB)分布、约翰逊SB(Jonhson SB,J-SB)分布、Burr分布和对数逻辑(Log-Logistic,L-LG)分布等6种极值分布函数对AM和MI序列进行了逐站分布拟合,结果表明,广泛应用的GEV分布整体拟合程度最好,有50个测站的KS检验统计量Dn<0.09,而未曾推广使用的Burr分布的拟合效果也非常好,有36个测站Dn<0.09。用GEV分布对50年一遇的AM和MI进行了估算,发现流域中心地区极端强降水和极端干旱的程度较高,分别为>208mm.d-1和>47d。     

一种基于数据机制的DBM模型及其应用

将DBM(Data Based Mechanistic)模型应用到辽东森林小流域——大湖沟,分别以其2006年6月和2007年7月数据构建研究区丰水期和枯水期的DBM模型,拟合效率系数分别为0.952 8和0.837 8,模型拟合效果在验证期的不同时段表现出明显的差异性。对丰水期模型参数用固定时间间隔法(FIS)进行时变性分析,发现参数b的取值随时间产生变化。对枯水期的二阶DBM模型进行快、慢流分解,得出了连续时间当量的快、慢流的平均滞后时间分别为5.3h和243.3h。     

长白山阔叶红松林CO_2通量季节和年际变化特征及控制机制

老龄林碳代谢的长期测定对于预测其在未来气候条件下的碳收支状态,减小陆地生态系统碳收支的不确定性十分重要．本研究使用连续两个生长季节(2003和2004年)的涡度相关CO2净交换通量测定和常规气象资料分析平均林龄200年的长白山阔叶红松林生态系统(128°28′E, 42°24′N,中国吉林省)FNEE及其主要成分FGPP与Re的季节和年际变化特征及环境和生物因子对其的影响．通量数据进行了平面坐标旋转,储存项和μ*修正．叶面积指数和温度分别控制着该生态系统FGPP和Re的季节动态和年际差别．水汽压亏缺和气温在更小尺度上调节生长季节的生态系统光合生产,根部水分条件显著影响生态系统冬季维持性的碳代谢过程．2003年1月至2004年12月该生态系统累计截获碳-449 g C·m-2,其中2003和2004年分别为-278和-171 g C·m-2．这两年FGPP和Re分别为-1332,-1294 g C·m-2和1054,1124 g C·m-2．这显示老龄森林可以成为强的碳汇．受环境因子调控,长白山阔叶红松林生态系统的碳代谢表现出显著的季节和年际差异．冬季该生态系统存在弱的光合作用,但总体上向大气释放CO2．春秋季节碳代谢非常活跃,但生态系统吸收和释放几乎相同数量的碳,对全年碳截获贡献并不显著．夏季碳代谢对该生态系统全年碳收支意义重大．90 d的夏季分别贡献全年66．9,68．9％的FGPP和60．4,62．1％的Re．     

红松和长白松针叶暗呼吸对连续4个生长季高浓度CO2处理的响应

以开顶箱法研究了高浓度CO₂对长白山两种针叶树—红松和长白松针叶暗呼吸作用的长期影响. 对两个树种连续4个生长季进行700和500 μmol·mol^{-1 CO₂处理, 同时设接受大气CO₂浓度(约350 μmol·mol-1 CO₂)的开顶箱为对照, 在CO₂处理的第2, 3和4个生长季分别测定了针叶的暗呼吸速率. 结果表明: CO₂处理的第2个生长季, 高浓度CO₂下红松和长白松针叶暗呼吸速率增加, 可能与碳氮含量变化有关; CO₂处理的第3个生长季, 高浓度CO₂条件下生长的红松针叶暗呼吸速率增加, 长白松针叶的暗呼吸速率下降, 两树种呈不同响应主要与植株的生长速率不同有关; CO₂处理的第4个生长季, 红松和长白松针叶的暗呼吸速率均受高浓度CO₂抑制. 第3个生长季通过改变测量CO₂浓度, 发现高浓度CO₂对长白松针叶暗呼吸作用的短期效应与长期效应呈现一致性, 红松不完全相同. 红松和长白松针叶的暗呼吸作用对高浓度CO₂的响应与CO₂处理时间及植株个体的生长发育阶段有关, 暗呼吸速率的变化是CO₂直接作用与长期驯化共同作用的结果, 不能用短期的测定结果预测针叶暗呼吸对高浓度CO₂响应的长期效应.}     

冬季强风条件下森林冠层/大气界面开路涡动相关CO_2净交换通量的UU修正

冬季夜间负净CO2通量的发生机制及合理处置的研究对于准确估算北方森林碳代谢状态具有重要影响.通过对长白山阔叶红松林2002年11月~2003年4月开路涡动相关系统获得的CO2净交换通量及相应交换过程的分析,发现(ⅰ)夜间负CO2通量主要发生在强风速条件下;(ⅱ)强风速条件下的压力脉动及平流过程是夜间负净CO2通量主要原因,鉴于对压力脉动及平流过程与CO2净交换同步实时监测的困难,提出了可操作的强风条件下CO2净交换通量的上界摩擦风速(UU)修正方法,长白山阔叶红松林的UU=0.4m·s?1,这个修正也适用于白天;(ⅲ)UU修正解决了长白山阔叶红松林冬季夜间净交换负总量问题.     

长白山阔叶红松林CO_2交换的涡动通量修订

利用长白山森林通量站涡动相关实测数据,定量分析了超声风速仪倾斜修订、频率响应修订和平流损失修订对CO2交换计算值的影响.结果表明,对于超声风速仪倾斜修订,平面拟合坐标变换要优于流线坐标变换,后者会导致通量低估,低估量与仪器或下垫面倾斜度有关.日间,对CO2通量频率响应局限的修订量约为3.0%,对能量通量的修订量约为2.0%;夜间,两者修订量分别为9.0%与5.5%,修订结果与林内大气层结稳定性密切相关.在平坦下垫面条件下,CO2通量平流修订主要表现为晚间垂直平流损失,在忽略水平平流时其修订量约为18%.指出对复杂观测条件下的水平平流与湍流特征有待于进一步研究.     

长白山阔叶红松林主要树种及群落冠层光合特征

基于叶片尺度的光强-光合响应测定,结合冠层CO2涡度通量观测,研究了长白山阔叶红松林主要树种及群落冠层的光合特征.结果表明,叶片及冠层光响应过程均可以用非直角双曲线模型很好地表达.蒙古栎具有较高的光补偿点Lcp(28 μmol·m-2·s-1)、光饱和点Lcp(＞1800 μmol·m-2·s-1)及最大净光合速率Pmax(9.96 μmol·m-2·s-1),表现为典型的喜阳性特点;色木槭的表观量子效率α(0.066)最大,Lcp(16 μmol·m-2·s-1),Lsp(800 μmol·m-2·s-1左右)及Pmax(4.51 μmol·m-2·s-1)最低,表现为弱阳性特点;红松针叶的α值显著低于阔叶树,但具有较高的Pmax,表现为半喜阳特点.在冠层,α和Pmax都位于温带森林报导值的上限,而Lcp位于下限.冠层光合特征参数与叶片具有较好的一致性,均表现为相对较高的光合能力,但环境胁迫,特别是高的饱和水汽压差可显著降低叶片和冠层的光合能力.     

长白山天然次生白桦林土壤CO_2释放通量研究

利用静态箱/气相色谱法测定了长白山天然次生白桦林土壤二氧化碳释放通量.在生长季节的春、夏、秋三个时间段对白桦林土壤CO2释放通量测定的结果表明:白桦林土壤呼吸的日变化和不同生长季节的变化均与温度的变化有明显的相关性.白昼的土壤CO2的释放通量始终高于夜晚,但白昼土壤CO2释放通量的峰值与气温的峰值相比具有一定的滞后性.土壤CO2释放通量夏季明显高于春秋两季,凋落物层对土壤CO2释放具有一定的影响,夏季去除凋落物层后土壤CO2释放通量高于未除凋落物层时CO2释放通量,而春秋两季则出现相反的结果.通过相关分析发现,有凋落物覆盖的土壤CO2释放通量与地下5cm温度相关性最好,而去除凋落物后土壤CO2释放通量则与地表温度相关性最高.     

长白山岳桦苔原过渡带动态与气候变化

应用样带网格调查方法 ,对长白山岳桦苔原过渡带上岳桦径级结构、分布格局以及过渡带的环境因子进行调查 ,并与最近几十年的极端低温进行了对比研究 ,用格局的差异和径级结构的动态变化来揭示全球变暖对岳桦苔原过渡带的影响。结果表明 :全球气候变暖对长白山岳桦苔原过渡带产生很大影响 ,气候变暖使得岳桦苔原过渡带中的岳桦分布主要以幼苗和幼树为主 ,其中岳桦的径级分布呈倒J字型 ,过渡带中岳桦种群格局呈聚集型分布。整个岳桦种群随着全球气候变暖有一种整体向上迁移的趋势 ,尤其以岳桦苔原过渡带最为明显 ,岳桦苔原过渡带变宽 ,岳桦向苔原侵入的程度加剧。