南方低丘红壤区水热交换特征及蒸散模型研究

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红壤区不同时间尺度水热通量特征及其影响因子、蒸散变化规律及蒸散模型适用性,对充分掌握研究区水热资源及区域耗水规律有重要意义,还能为有效灌溉和提高水分利用率提供科学依据。本文以江西省鹰潭市余江县的低丘红壤区农田为研究对象,以大孔径闪烁仪(LAS)数据、自动气象站数据及土壤热通量数据为研究资料,分析了试验区2017-2019年逐日、逐旬、逐月能量平衡各分量变化特征与主导因子,对比分析四种模型的区域适用性,为研究区水热资源调控及防旱抗旱提供参考。主要研究结果如下:(1)能量平衡各分量典型天气条件下一般呈单峰型变化,变化规律为昼高夜低,且受天气状况影响明显。旬、月尺度下潜热通量与净辐射变化较为同步,与天气条件密切相关,一般随月份递减,感热通量则相反,最大值出现在9、10月。总体上2019年净辐射通量最大,2018年潜热通量最大。不同年份、不同时间尺度下研究区能量交换的主要形式均是潜热交换,感热交换次之。(2)不同年份各气象条件存在差异,但变化趋势较为一致,2017-2019年净辐射通量日总量平均值分别为9.96 MJ?m-2?d-1、10.82 MJ?m-2?d-1、11.41 MJ?m-2?d-1,平均温度分别为26.7℃、26.2℃、28.0℃。不同年份平均风速的大小顺序为2017年>2018年>2019年,不同年份水汽含量多少的大小顺序为2017年>2019年>2018年。(3)逐日、逐时时间尺度下Rn(净辐射通量)都是潜热通量的主要决策因子,直接影响占主要部分。日尺度下,T(空气温度)对潜热通量的影响程度仅次于Rn,间接影响占主要部分,影响路径以与Rn相互作用为主。RH(相对湿度)对潜热通量有抑制作用,主要是通过与Rn相互作用产生间接影响。时尺度下,2017年Rn、T、WS(2m风速)与潜热通量的相关系数均有所下降,RH与潜热通量的相关系数有较大幅度增大。降尺度后T不再是2018年和2019年的决策因子,2018年Rn与潜热通量的相关系数有所提高,其他因子的相关系数绝对值均下降,2019年Rn对潜热通量的直接效应有所增强。(4)从四种模型模拟蒸散的结果显示,FAO98 Penman-Monteith模型模拟效果最好,与参考值最接近,约存在0.75%的高估,Priestley-Taylor模型模拟效果次之,约低估15%的蒸散,Irmark-Allen模型存在明显高估,仅能解释89%的蒸散,且对蒸散量峰谷值的模拟效果较差,Makkink模型的模拟效果最差,与参考值相差较大,不能很好地反映区域蒸散。
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