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《中国气象科学研究院》 2007年
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盘锦芦苇湿地碳通量特征与模拟研究

何奇瑾  
【摘要】: 湿地是目前已知的陆地生态系统中仅次于森林的重要碳库,在全球碳循环中具有重要地位。本研究以盘锦芦苇湿地为研究对象,以国际通用的涡度相关技术为主要手段,结合小气候梯度观测和植物生理生态观测,探讨了盘锦芦苇湿地通量观测数据处理和评价方法,确定了盘锦芦苇湿地的空气动力学参数及通量源区分布,研究了芦苇湿地碳通量、水热通量的动态特征及其主导影响因子,并比较分析了廓线法、波文比能量平衡法与涡度相关法计算的芦苇湿地生态系统水热通量。得到的主要结论如下: (1) 2005年全年,在对盘锦芦苇湿地通量观测站测量的涡度相关数据进行质量控制后,能量平衡比率(EBR)可达0.92。涡度相关实测湍流通量存在夜间低估现象,需要对弱湍流条件下的CO2通量做相应的修订,适宜的夜间摩擦风速u*界限值约为0.15 m?s-1。 (2)应用Martano方法估算了芦苇湿地下垫面的空气动力学参数,发现零平面位移和粗糙度季节变化明显,总体均呈先增后减的单峰曲线。9月和一起达到全年最大值,此时的可达0.24m,d达到1.85m。这种季节变化主要受植物高度及风速的影响。芦苇叶面积指数(z odzoLAI )和株高( )对零平面位移( )和粗糙度( )的作用显著。d随的增加而单调增加,而与h之间的关系遵循二次曲线。、与h d z ohz od / hzo / hLAI之间呈现很好的相关关系,可以用于对和的估算。d +随着稳定度参数的增加呈现近似的线性增加趋势,不稳定层结和中性条件下较小,稳定层结条件下较大。此外,芦苇湿地下垫面的空气动力学参数还受风向、风速和样本个数的影响。d z oz oz /L (3)应用FSAM模型分析不同条件下盘锦芦苇湿地观测站源区分布,发现不稳定条件下,传感器测得的通量信息源区比稳定条件时近,源区面积相对小;稳定条件下相同水平下非生长季的通量信息源区比生长季的信息源区大;而不稳定条件下相同水平下非生长季的通量信息源区比生长季的信息源区小。在主风方向180°~270°范围内,生长季不稳定条件下,通量测量的信息源区( P = 0.9)迎风方向范围在0~150 m之间,垂直于迎风方向范围在- 50~50 m之间;稳定条件下,分别为0~300 m , - 60~60 m;在非生长季不稳定条件下,通量测量的信息源区( P = 0.9)迎风方向范围在0~120 m之间,垂直于迎风方向范围在- 40~40 m之间;稳定条件下,分别为0~350 m , - 65~65 m。 (4)芦苇湿地全年的碳吸收碳释放,为碳汇。湿地-大气CO2交换日变化过程存在明显的季节差异,总体表现为夏季活跃,秋、春季次之,冬季交换活动最弱。不同月份的CO2通量日动态呈现相同的变化趋势,呈倒钟型;能量平衡各分量均有明显的日变化规律,净辐射( Rn )潜热通量( LE )感热通量( H )土壤热通量( G ),生长季前期(4~5月)感热通量占主导,生长季中后期潜热通量占主导地位;不论冠层上的气温还是上层土壤的地温、水汽压亏损(VPD)、光合有效辐射、土壤蒸发和植物蒸腾均是影响盘锦芦苇湿地碳吸收的重要因子。 (5)采用廓线法和波文比法得到的芦苇湿地水热通量与涡度相关法得到的芦苇湿地生态系统水热通量相关性较好,应用这两种方法来估算芦苇湿地的水热通量是可行的。生长季,廓线法模拟的水热通量更接近于观测值;但非生长季,波文比能量平衡法模拟的水热通量更接近于观测值。因此,对不同时段采用不同估算方法可得到更为准确的水热通量。
【学位授予单位】:中国气象科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:Q948

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【引证文献】
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