森林植被的水分自营作用及其观测试验论证方法

作为陆地生态系统的主体,森林对地表圈层的水循环产生了重要的影响,其涵养水源、防止水土流失和维持水质的作用为多数学者所公认,但是对于森林是否增加或减少河川径流量,在学术界还存在较大的争议.作者根据国内外学者在森林水文效应方面的观测结果和理论分析,提出了森林植被的水分自营作用理论.该理论认为,森林具有对环境的正向改造作用,森林植被通过对林区水分分布场的自主营造(改造)机制来增加林地的有效水分供应,改善林区的水文气象环境,创造出有利于森林植被生存的条件,同时引起河川径流量的增加或者降低.森林植被的水分自营作用理论比较好地综合了森林影响径流形成的各个因素,能够统一解释森林水文效应中相互矛盾的试验结果.为了更进一步地认识和完善该理论,为森林水文效应评价服务,还提出了验证该理论的野外观测试验方法,包括典型森林区辐射能量和水分通量的精细测量、森林流域分布式蒸散发计算模式研究、森林水分调节的主要环节及其计量标定、林地水分调节关系解析和森林生态系统水文过程模拟.     

基于多源遥感数据的5·12汶川地震诱发堰塞体信息提取

5·12汶川地震诱发了大量的次生山地灾害,主要包括崩塌、滑坡、堰塞湖和泥石流等.大型滑坡堵塞河道后形成的堰塞湖则是震后最为严重的次生灾害.本文利用多源遥感数据获取四川5·12汶川地震诱发堰塞体信息,查明了灾区主要堰塞体的分布数量及其分布规律,同时获取了形成堰塞体的滑坡体的部分信息.研究表明,主灾区堰塞体总数37个,其分布与地震断裂带一致;73%的堰塞体呈串珠状分布;80%的堰塞体发生在河流急拐弯区域.     

四川盆地及周边地区TRMM 3B42数据精度检验

多源信息融合的流域水文模拟及预报技术,是目前水文预报发展的一个重要方向。以易发生长江流域特大洪水的四川盆地及周边地区为研究区域,从单个站点及子流域降水量相关性、降雨空间分布和相对误差等方面对TRMM卫星3B42产品探测精度进行了检验分析。结果表明:研究区TRMM 3B42数据与地面观测数据在日、月尺度上具有较高的相关性(R >0.5),3 h尺度相关性较差(R<0.5),且3 h和日尺度在降水量峰值拟合上存在较为明显的数值偏差和时间上的提前或延迟;不同时间尺度下两组数据的空间分布特征总体具有较好的一致性;两组数据2008—2010年降水量序列均值相对偏差在±10%的概率密度百分数为32.26%。总体上研究区TRMM 3B42数据呈现高估(四川盆地大部分区域),局部出现低估(四川盆东南及地周边地区);研究区3 h尺度TRMM 3B42数据探测精度明显低于日尺度,高程变化对TRMM 3B42数据的探测精度具有一定影响。因此,针对该区域TRMM 3B42数据3 h和日尺度数据序列精度相对较差的问题,应用该卫星数据进行3 h尺度流域水文模拟及预报研究时,就需要对该区域卫星数据和地面观测数据进行融合,充分发挥两种数据的优势。     

山地生态学的研究进展、重点领域与趋势

在全球变化背景下,山地生态系统的剧烈变化不仅对陆地生态系统格局与功能产生较大影响,而且也显著制约着人类社会的可持续发展.在明确山地生态学研究的重要性和迫切性的基础上,通过对国际上山地生态学研究进展的全面综述,阐明了现阶段山地生态学研究的重点领域和前沿科学问题.对我国山地生态学研究的重要性进行了系统分析,并讨论了研究现状及其存在的主要问题.认为作为世界第一山地大国,我国山地生态科学研究应得以重视和发展,以应对全球变化对我国生态和环境安全的影响.     

藏北高寒草原土壤温度变化与冻融特征

冻融是藏北高寒区重要的自然环境特征和表生过程,冻融过程中土壤水分和热量迁移及其温湿度的时空分布特征对生态系统具有重要的意义。利用青藏高原申扎站高分辨土壤温度数据资料,对土壤温度不同时间尺度的变化特征,特别是冻融过程中土壤温度日和季节尺度变化特征进行分析。结果表明:观测期内,日尺度和月尺度上气温与土壤温度整体变化趋势具有一致性,但土壤温度变化相对缓和,且随着深度的增加,这种平缓趋势和时滞愈加明显;土壤温度冬春季变幅剧烈,反应了冻融过程对土壤温度的显著调节作用;小时尺度上,土壤温度昼夜变化过程大致呈现正弦波型,随深度增加,振幅减小,峰谷变化相位滞后延长。研究可为该区域生态、土壤、植被、微气候、微地貌等地表原位地理环境过程研究提供相关依据。     

气候变化下西藏高寒湿地生态系统研究的意义和特点

高寒湿地为水生生物的生存提供了多样的栖息地。其中水生植物是水生生态系统中的初级生产者,可为众多的鱼类、水生动物和鸟类提供食料和庇护场所,也对水环境健康具有独特的指示作用。西藏是中国高寒湿地分布最广的省区之一,由于其特殊的地理位置和交通条件所限,水生植物研究目前尚处于起步阶段。随着气候变化在全球范围的影响日益显著,未来西藏水生植物的研究将会成为一个新的研究热点。通过梳理国内外水生植物的研究结果,对西藏水生植物的种类、分布、结构特征等进行了阐述,认为高寒湿地水位波动未来将更为频繁,水生生物的生存环境同时会发生较大的改变,水生植物的分布区可能会呈微弱扩大趋势,繁殖方式将从以前以无性繁殖为主转向无性与有性结合的方式,水生植物物候不确定性也会增加。提出了未来西藏水生植物研究应关注的重点,以期通过水生植物生理生态学及物候学的研究,反演和预测未来气候变化的趋势特征,为高寒湿地的研究提供一个新的视角。     

贡嘎山极高山区的降水分布特征探讨

从贡嘎山东坡的河川径流观测数据，根据径流形成原理反推高海拔地带的降水变化趋势，发现海拔＞３６００ｍ的地区降水仍在增长．利用径流、蒸发和冰雪消融资料算出极高山区降水的垂直梯度值１９—６６ｍｍ／ｈｍ，其结果与较低位置相邻雨量站观测值（７４ｍｍ／ｈｍ）相吻合．通过降水与气温的垂直梯度变化规律，还可以掌握高山无人带的雨雪变化动态，这对于阐明林线附近的水分特征，研究冰川物质的来源具有重要的参考价值．     

贡嘎山亚高山林地碳的累积和消散

Based on biomass investigations, soil respiration and plant photosynthesis measurement ofdominant trees in Hailuogou valley of Mt. Gongga, Southwest China, the carbon (C) storage,absorption and release for several typical woodlands in sub-alpine zones have been discussed. ForAbies fabri forest of 3,000 m above sea level, the C storage amount is 177.4 t/ha for above-groundbiomass and 143.2 t/ha for soil below-ground biomass. The annual gross C fixed by vegetationphotosynthesis is 20-24 t/ha. The C release by canopy respiration is 3.0-5.5 t/ha for arbors and 10-19t/ha for surface soil and roots. The annual net C fixed of forest ecosystem is about 6.0-7.1 t/ha. Atlower elevations, the amount of C released by woodlands is higher than that of woods at higherelevations. The C fixed capacity of renewed forest with middle-aged trees is higher than that of matureforest. Before becoming over-matured forest, woodland is an important sink of C whereas bareland inwoods is the source of atmospheric C.     

贡嘎山暗针叶林区森林蒸散发特征与模拟

通过对贡嘎山森林区的蒸发实验观测,利用修正的Penman-Monteith公式对地面和冷杉林蒸散进行模拟,并与水面实际观测资料进行对比。结果显示:控制该区蒸散的主导因子是太阳有效辐射、大气温度以及植被类型;对裸地、灌草、森林模拟的年内变化过程与水面蒸发的实际观测值趋势一致,分别在4月和9月出现两个明显的蒸发高峰。原始Penman公式可以用于裸露地面和短草地面的蒸发计算,然而对森林蒸散发应采用Penman-Monteith公式模拟,其模拟结果显示,在非生长季节森林蒸散发低于非森林地面,而在森林生长季节的蒸散发比非林地要高,其变化差异在±25%之间。因此修正的Penman-Monteith公式是森林地区水量平衡计算的有效工具。     

森林流域蒸散发的控制要素与区域差异探讨

森林蒸散发是影响河川径流的重要因素,但是森林影响蒸散发的机理和综合效应评价一直存在很大的分歧。本文从植物的光谱反射特征出发,分析了影响森林流域蒸散发的能量收支特征和水分的蒸发耗散关系,指出流域蒸散发的数值是由蒸发潜力和供水能力这两个因素的最小值决定的,并在此基础上提出了流域蒸散发计算的分布式模型。按照该模型,可以统一解释在湿润地区(南方)、干旱地区(北方)和半湿润地区森林变化前后的蒸散发差异,为森林蒸散发计算中长期存在的分歧提供了统一的理论解释和分析模式。