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水是维系生命与健康的根本需求,是地球生态系统中无法替代的重要部分,也是经济发展中不可或缺的重要资源,水循环是联系陆面进程和大气进程的直接纽带,对水资源的合理利用有重要意义,而在联络气候系统的大气过程和陆面过程的水文循环中,降水和蒸散发过程是尤为关键的环节。亚高山草地作为祁连山区草地的重要组成部分,其不仅可以减少水土流失,而且可以保持土壤水分,从而涵养水源;同时,对于改善生态环境和促进区域经济社会发展有所裨益,也是牧民赖以生存的重要资源。而祁连山亚高山草地蒸散发和水循环特征是怎样的?盈亏水情况如何?本试验从这两个问题出发,利用黑河上游天涝池流域亚高山草地涡度相关系统观测数据,并结合同步微气象数据,入渗系统资料进行亚高山草地蒸散发量和水量平衡的研究,得到该生态系统水循环要素的动态变化和分配特征,同时利用5个经典蒸散发模拟模型对5年日蒸散发量进行模拟,有助于揭示研究区亚高山草地生态系统水量平衡过程,为区域水分平衡状况的评估奠定基础。主要研究结果如下:
(1)从2014年到2018年日降水量和月降水量变化规律来看,降水量主要发生在生长季,2014年年降水量最多,为714.25mm/year,其次为2015年与2016年,分别为503.68mm/year和518.23mm/year,2018年其次(433.53 mm/year),2017年最少。
(2)年内风速变化趋势为先增大,再减小,再增大的趋势,风速在生长季较小,非生长季(冬季)较大。空气温度变化趋势为先增加后减小,年内成正态分布的趋势。
(3)相对湿度变化趋势与大气压强变化趋势相似,年内总体呈先增加后减小的趋势,同样成正态分布。
(4)蒸散发主要发生在生长季,非生长季蒸散发量极少,最大蒸散发量一般发生在7月份和8月份,2015年年蒸散发量最多,其次为2014年,与2015年相差不大,然后为2016年与2018年,2017年最小。
(5)结合气象数据,利用Penman、FAOPenman、FAOPenman-Monteith、Priestley-Taylor和FAORadition五种模型对研究区亚高山草地蒸散发进行模拟,在全年、生长季和非生长季日尺度上,FAORadition模型模拟值偏差较大,不适合研究区亚高山草地蒸散发模拟,其他4个模型模拟蒸散发量结果稍大于涡度计算蒸散发量,对其他四个模型进行系数调整,调整后的4个模型可以作为研究区亚高山草地蒸散发量模拟模型。
(6)从日土壤入渗量和月土壤入渗量变化规律来看,土壤入渗量主要集中在生长季,也就是5月到10月,没有太好的规律性,不同年份间土壤入渗量变化有所区别。研究区亚高山草地内不同坡度都没有地表径流产出。
(7)△SWC在生长季波动变化较大,正负值交替,年际间有所差别,只有2014年为正值,说明2014年研究区亚高山草地水分比较充足,为盈水情况。相反的,其他四年年△SWC为负值,可能为亏水情况,整体来看,五年总体为亏水情况。
8)不同土壤深度土壤水分差值与△SWC变化趋势相似,基本表现为同增加同减小的趋势,但是在正负值上有所区别。
(1)从2014年到2018年日降水量和月降水量变化规律来看,降水量主要发生在生长季,2014年年降水量最多,为714.25mm/year,其次为2015年与2016年,分别为503.68mm/year和518.23mm/year,2018年其次(433.53 mm/year),2017年最少。
(2)年内风速变化趋势为先增大,再减小,再增大的趋势,风速在生长季较小,非生长季(冬季)较大。空气温度变化趋势为先增加后减小,年内成正态分布的趋势。
(3)相对湿度变化趋势与大气压强变化趋势相似,年内总体呈先增加后减小的趋势,同样成正态分布。
(4)蒸散发主要发生在生长季,非生长季蒸散发量极少,最大蒸散发量一般发生在7月份和8月份,2015年年蒸散发量最多,其次为2014年,与2015年相差不大,然后为2016年与2018年,2017年最小。
(5)结合气象数据,利用Penman、FAOPenman、FAOPenman-Monteith、Priestley-Taylor和FAORadition五种模型对研究区亚高山草地蒸散发进行模拟,在全年、生长季和非生长季日尺度上,FAORadition模型模拟值偏差较大,不适合研究区亚高山草地蒸散发模拟,其他4个模型模拟蒸散发量结果稍大于涡度计算蒸散发量,对其他四个模型进行系数调整,调整后的4个模型可以作为研究区亚高山草地蒸散发量模拟模型。
(6)从日土壤入渗量和月土壤入渗量变化规律来看,土壤入渗量主要集中在生长季,也就是5月到10月,没有太好的规律性,不同年份间土壤入渗量变化有所区别。研究区亚高山草地内不同坡度都没有地表径流产出。
(7)△SWC在生长季波动变化较大,正负值交替,年际间有所差别,只有2014年为正值,说明2014年研究区亚高山草地水分比较充足,为盈水情况。相反的,其他四年年△SWC为负值,可能为亏水情况,整体来看,五年总体为亏水情况。
8)不同土壤深度土壤水分差值与△SWC变化趋势相似,基本表现为同增加同减小的趋势,但是在正负值上有所区别。