长沙地区蒸发皿水体蒸发过程中稳定同位素的变化特征

蒸发过程中水体同位素分馏与蒸发时的气象要素密切相关。为此,于2013年6―9月份在长沙地区进行了4组室外蒸发皿蒸发实验,从而探讨蒸发剩余水体中稳定同位素与温度、相对湿度等气象要素之间的关系。实验结果表明：1）剩余水体中稳定同位素比率随着剩余水比例f的减少而富集,在高温无雨的伏旱天气下,蒸发剩余水体中稳定同位素分馏结果与瑞利分馏模式比较吻合;2）温度越高,分馏效应也将变大,蒸发过程中稳定同位素比率的改变量也将变大,随着水体质量的减小,稳定同位素比率的变化与相对湿度呈现负相关,尤其到蒸发后期,负相关关系更为明显,这可能是由于实验后期剩余水体绝对质量太小,易受空气中稳定同位素的影响;3）蒸发线δ2H＝3.89δ18O－24.55与δ2H＝3.38δ18O－24.96的斜率和截距明显小于同时期长沙降水线δ2H＝6.85δ18O－4.4的斜率和截距,与同时期湘江河水蒸发线δ2H＝3.9δ18O－13.2的斜率接近。以上结果说明本蒸发皿实验能一定程度上体现夏季自然水体蒸发分馏情况。     

1961－2000年新疆阿拉尔垦区蒸发量的变化特征

利用1961－2000年阿拉尔气象站逐日蒸发皿蒸发量资料,揭示了该区域蒸发量年内、季节和年际变化特征及其趋势。结果表明：近40 a新疆阿拉尔垦区蒸发量总体呈减少趋势,其倾向率为-78.68 mm/10 a,逐月蒸发量均有不同程度减少的趋势,温暖时期蒸发量减少比寒冷时期更加明显。     

祁连山森林内外主要气象因子对比研究

根据<地面气象观测规范>的要求,在祁连山森林内外建立两个相同的地面气象站,对气温、湿度、土壤温度、降水量、蒸发量等因子进行对比研究,采用同期林内外气象因子的差值来分析其差异特征.结果表明:(1)林内平均气温、土壤温度、降水量和蒸发量相对林外明显偏低,但是,林内湿度相对林外偏高;(2)林内温差和湿度变化幅度明显较林外小,从生态环境学的角度揭示了森林小气候功能,为生态环境建设提供决策依据.     

Validity of the Bouchet’s complementary relationship at 102 observatories across China

Bouchet in 1963 hypothesized that for large homogeneous land surface with minimum advection of heat and moisture, there exists a 1:1 complementary relationship of potential and actual evaporation coupled through land-atmosphere feedbacks. The complementary relationship has been widely used to estimate regional actual evaporation and explain the pan evaporation paradox. We examine the standardized potential evaporation (potential evaporation divided by wet environment evaporation) at 102 observatories at different elevations across China. Generally, the relationship is appropriate at the low elevations (<1000 m). With the increase of elevation, vapor transfer power becomes much less than radiation energy budget because of lower vapor pressure deficit and stronger global solar radiation. As a result, at the high elevations (over 1000 m), the excess energy resulted by limited moisture availability is not enough to be converted into drying power of the air. This result suggests that the complementary relationship is asymmetric at the high elevations. Supported by the Presidential Special Award Foundation, the Chinese Academy of Sciences (Grant No. O7R70020SD) and the National Key Technology R & D Program (Grant No. 2006BAC08B0408)     

Evaporation Process in Soil Surface Containing Calcic Nodules on the Northern Loess Plateau of China by Simulated Experiments

Soil containing calcic nodules is widely present on the northern Loess Plateau of China owing to soil genesis under local climate conditions. In most studies, little attention is payed to the effect of calcic nodules on soil evaporation and ecoenvironment, resulting in inaccurate evaporation estimation in this kind of soil and further improper field water management measures and irrigation effects. In this paper, soil column experiments were conducted in order to investigate evaporation process in soil containing calcic nodules and the effect of calcic nodules on soil evaporation was determined. The results indicated that evaporation reduction was positively related to calcic nodule content (CNC = mass of calcic nodules/total mass), and could be estimated by the experiential equation: E_soil = E₀ (1 – 0.4 CNC) (E_soil = actual evaporation, E₀ = theory evaporation in soil without calcic nodules). When CNC was below 0.2, the impact could be neglected. While, as CNC exceeded 0.2, the impact needed to be considered during soil evaporation estimation. As CNC reached 0.5, soil evaporation could be reduced by 7.5 mm, accounting for around 10% of the total soil water. Water balance calculation in soil columns showed that water absorbed by calcic nodules was partially available to evaporation. Water available to evaporation was positively related to CNC, and this water could not exceed 63% of the water absorbed by calcic nodules. Generally, evaporation behavior was dominated by calcic nodule quantity and its water absorption. These results provide new ideas for irrigation measures in arid areas of the globe.     

沙坡头人工植被区微生物结皮对地表蒸发影响的试验研究

微生物结皮是干旱半干旱地区生态系统的重要组成部分,其生态水文过程受到了广泛关注,但对微生物结皮在地表蒸发过程中的作用存在较大的争议。笔者利用微型Lysimeter对沙坡头地区几种典型微生物结皮和流沙地表的蒸发过程进行了试验观测,并与水面蒸发进行了对比分析。结果表明,结皮和流沙地表的蒸发速率随时间的变化趋势基本相同,但在不同的蒸发阶段具有各自不同的特点,总的说来,发育良好的苔藓结皮导致相对较少的无效降水,但在更长的时间维持较高的蒸发速率;流沙和初步发育的降尘结皮导致了较多的无效降水,但由于降水的入渗深度相对较深,需要更长的时间完成蒸发过程。     

黄土高原西部土壤蒸发实验研究

对兰州南北两山绿化区内的土壤蒸发状况,进行比较系统的试验研究。试验采用扰动土土柱内储存水分和人工模拟降雨的方法,对不覆盖/覆玉米秸秆/覆卵石三种处理的土壤蒸发情况进行了分析研究。结果表明,覆盖可有效地抑制土壤蒸发;不覆盖处理的土壤蒸发与土壤水分呈正相关,土壤水分越大,土壤表层保持湿润时间越长,蒸发量越大。在33 d的试验观测期内,三种处理的蒸发动态不同,覆盖处理的土壤蒸发过程没有集中的蒸发高峰期,而不覆盖处理的土壤蒸发过程主要集中在前10 d。土壤累计蒸发量与蒸发时间的回归分析说明,同一时间内各处理的累计蒸发量存在显著差异。     

E601型与小型蒸发器对比观测分析

通过对长春国家基准气候站 1 986～ 1 997年夏季 ( 5～ 9月 ) E60 1 型与小型蒸发器1 2年蒸发量及 1 997年冬季 ( 1 0～ 4月 )的冰面蒸发对比观测资料 ,进行相关分析和对比分析 ,得到两种蒸发量的折算系数 ,求出了累年 E60 1 型蒸发量的气候估计值。     

青藏高原中部水蒸发过程中的氧稳定同位素变化

作为青藏高原稳定同位素水文循环的一个重部分,１９９８年夏首次在青藏高原中部的那曲和安多两地同时进行了水蒸发过程中氧稳定同位素变化观测研究,模拟和实验结果都显示出大气相对湿度对水蒸发过程中氧稳定同位素变化的显著影响,模拟结果不显示剩余水中δ＾１８Ｏ与剩余水比率呈指数关系,但实验分析结果表明,蒸发过程中剩余水中δ＾１８Ｏ与剩余水比率更接近于线性关系,这种关系可以定量地表示出来,从理论上与实验中都可以计     

1960年以来新疆地区蒸发皿蒸发与实际蒸发之间的关系

利用中国新疆地区1960-2005 年109 个设有蒸发皿蒸发观测的常规气象站资料, 并结 合不同驱动场和不同陆面模式的模拟结果, 对蒸发皿蒸发及模拟的实际蒸发的年、各个季节 的变化及其它们的相互联系进行了详细的分析和讨论。结果发现, 在过去的46 年里, 年蒸发 皿蒸发总体上都表现为明显的下降趋势, 而实际蒸发在总体上显著上升, 与蒸发皿蒸发的变 化趋势相反。在80 年代中后期, 蒸发皿蒸发、实际蒸发和降水的转折点(1986 年) 一致, 进 一步说就是无论在转折点的前后, 降水增加的转折性变化与模拟的实际蒸发的转折性增加变 化一致, 而与蒸发皿蒸发减小的转折性变化相反, 这表明, 在新疆地区, 蒸发皿蒸发和实际 蒸散之间具有相反的变化关系, 这支持Brutsaert and Parlange 提出的蒸发皿蒸发和实际蒸散 之间具有互补相关关系(变化趋势相反) 的理论。分析气温、降水、湿度、云量和日照时数等 环境变量的变化趋势发现： 降水、云量等表征大气中水分特征的变量表现为明显的上升趋势, 这也间接的证明了蒸发皿蒸发和实际蒸散之间存在相反的关系, 而与各个环境变量之间相关 系数的分析则表明, 气温日较差、风速、低云量和降水是与蒸发皿蒸发和实际蒸发关系最紧 密的环境因子, 它们的变化可能是导致蒸发皿蒸发和蒸散量变化的原因。