运用Gash修正模型对祁连山北麓中段青海云杉林降水截留的模拟

选择祁连山北麓中段排露沟流域青海云杉林为研究对象,基于2019年生长季(5—9月)降水截留观测数据、气象数据和林地调查资料,对其降水截留过程进行分析,运用Gash修正模型模拟青海云杉林降水截留过程。结果表明:研究期间林外大气降雨总量为418.7 mm,降雨主要为中、小雨。穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量分别为284.5,6.7,127.5 mm,占大气降雨总量的比例分别为67.94%,1.60%,30.46%。根据Gash修正模型模拟结果,穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量值分别为302.2,3.7,112.8 mm,占大气降雨总量的比例分别为72.18%,0.88%,26.94%,与实测值相比,三者的相对误差分别为6.22%,44.78%,11.53%。通过对Gash修正模型参数敏感性分析,参数在-50%～50%的变化过程中对林冠截留率的影响排序为EcRSS_tP_t。总体来说,Gash修正模型在祁连山青海云杉林降水截留的模拟运用中表现出很好的拟合效果,研究成果可为开展祁连山青海云杉林水分循环研究提供一定参考。     

应用Gash模型对青海高寒区华北落叶松人工林林冠截留的模拟

为了解Gash模型在青海高寒区的适用性,选择大通县宝库河流域的华北落叶松人工林作为研究对象,利用调整后的Gash模型对林地林冠截留的观测结果进行模拟,结果表明:研究区华北落叶松人工林林冠饱和持水量S=0.569mm,树干持水能力St=0.010 4mm,树干径流系数pt=0.23%。观测期间降雨量不小于1mm的25场降雨的林冠截留的实测值为57.03mm,占总降雨量的23.34%,模拟值为61.89mm,占总降雨量的25.32%,模拟值比实测值高4.86mm,相对误差8.51%。此结果优于使用原始Gash模型的模拟结果。根据观测期间所有降雨的模拟截留结果,林冠截留损失最主要的部分是林冠饱和后的蒸发,占截留损失总量的63.62%,所占比例最少的是树干蒸发,仅为截留损失总量的0.30%。研究结果表明Gash模型在该地区具有较好的适用性。     

晋西黄土区刺槐人工林林冠截留模拟

为探讨晋西黄土区刺槐人工林生态水文过程和影响机制,以2007和2008年7-10月的19场降雨和气象及林分结构资料,用修正的Gash林冠截留模型,对刺槐人工林林冠截留进行模拟.结果表明:刺槐人工林林冠持水能力和树干持水能力分别为0.55和0.1091 mm,使林冠达到饱和的降雨量为0.75 mm,使树干达到饱和所必需的降雨量为8.70 mm;修正的Gash模型可以较好地模拟晋西黄土区刺槐人工林的林冠累计截留量,林冠累计截留量相对误差最小值为0.76％,最大值为12.60％,平均林冠累计截留量相对误差为6.40％,林冠累计截留量模拟值小于实测值,截流率比实测值低2.64％.     

基于修正的Gash模型模拟中亚热带常绿阔叶林降雨截留过程

于2016年和2017年的5—9月期间收集研究区磨盘山国家森林常绿阔叶林的26场降雨数据,并对其林冠截留和降雨分配过程进行分析,结合研究期间的气象数据和林地调查资料,运用修正的Gash模型对其降雨截留过程进行模拟。结果表明:研究期间大部分为低雨强、低历时、中雨级的降雨;大气降雨量、穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量分别为994.07,562.90,16.90,406.40mm。根据修正的Gash模型得出穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量相对应的模拟值为548.63,21.75,403.28mm,与实测值相比,三者的相对误差分别为2.60%,22.29%,3.34%。总体来说,修正的Gash模型适用于拟合中亚热带地区常绿阔叶林降雨截留过程。对模型中出现的相关参数(c、P_t、S、S_t、、)进行敏感性分析,得出6个参数对林冠截留量模拟结果的影响顺序为cSS_tP_t。     

江西大岗山杉木人工林降雨截留特征及修正Gash模型的模拟

为研究杉木人工林降雨截留特征,选择江西大岗山国家森林生态系统定位研究站杉木人工林固定观测试验样地,对其大气降雨量、穿透雨量和树干茎流量进行定位观测,采用修正的Gash模型对其降雨截留过程进行模拟。结果表明,研究期间观测到的林外降雨量、穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别为1289.5,955.2,57.1,277.2mm,模拟的穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别为946.4,53.6,289.5mm,占降雨总量的73.4%,4.2%和22.4%,相对误差分别为1.0%,6.1%和4.4%。模拟结果和实测值具有很好的一致性,说明修正的Gash模型在江西大岗山杉木人工林降雨截留模拟应用中具有很好地适用性。     

大兴安岭地区天然樟子松林降雨截留再分配特征

为研究大兴安岭地区樟子松林冠截留分配特征,选择黑龙江漠河森林生态系统定位研究站天然樟子松林固定样地,对其大气降雨、穿透雨、树干径流进行定位观测。通过26场降雨的观测分析,结果表明:天然樟子松林在观测期内林冠截留总量为123.48mm,占同期降雨量的25.04%。与全国其他森林类型的平均林冠截留率(11.14%~36.15%)相比,天然樟子松林的林冠截留率处于中等偏上水平。观测期内穿透雨总量和树干径流总量分别为362.85mm和6.79mm,分别占大气降雨量的73.58%和1.38%。观测发现,当降雨量PG5.2mm时,樟子松才会产生树干径流,且树干径流量随树干径级的增加呈增大的趋势。运用修正的Gash模型模拟林冠截留,模拟值低于实测值5.12mm,相对误差为4.15%,说明修正的Gash模型适用于大兴安岭地区天然樟子松林。     

湖南会同杉木人工林林冠截留特征及模拟

利用湖南会同杉木林生态系统国家野外科学观测研究站第II集水区2015年的林外降雨、林内穿透雨、树干茎流及气候观测数据,研究了杉木人工林林冠截留特征,分析了影响林冠截留量的主要因子,验证了Gash(1995)模型模拟杉木人工林林冠截留的适用性。结果表明:(1)试验区5月降雨次数最多,8月降水量最大;次降雨以小雨频率最高,以短时降雨为主;(2)林下穿透雨、树干茎流及林冠截留均与林外降雨呈正相关;(3)Gash(1995)模型模拟的年累积林冠截留量为235.62mm,与实测值(254.16mm)具有较好的一致性;(4)模型主要受冠层饱和持水量(S)值、平均蒸发率与平均降雨强度比(E/R)值影响,研究中S值取值合理,E/R值有待进一步精确。     

六盘山叠叠沟小流域华北落叶松人工林的冠层降水再分配特征

于2006-2007年生长季(5-10月)定位监测了六盘山北段叠叠沟小流域华北落叶松人工林的穿透雨、树干茎流和林冠截留特征,并基于同期气象数据初步分析了有关因素的影响.结果表明:林下穿透雨率存在明显的空间异质性,这种差异随着降雨量增大而变小.在整个测定期间,华北落叶松林穿透雨占总降雨量的(74.94±2.4)%,树干茎流占(0.16±0.03)%,而林冠截留占(25.08±2.41)%.穿透雨、树干茎流和林冠截留的数量与降雨量呈正相关(p＜0.01),随着雨量或雨强的增加.穿透雨率升高,并且在高的雨量(＞0 mm)和雨强(＞5 mm/h)下逐渐趋于稳定.当降雨量到达6.44 mm时开始出现树干茎流.林冠截留率与降雨量、降雨历时和空气相对湿度呈显著负相关(p＜0.05).     

黄土高原半干旱区油松人工林冠层截留降雨模拟与分析

基于黄土高原半干旱区2012—2013年观测数据,采用定位研究方法对该区油松人工林林冠层降水再分配情况进行研究;采用王彦辉模型和崔启武模型对林冠截留量进行模拟并对其适用性进行对比分析。结果表明:1)油松人工林穿透雨量与林外降雨量呈显著线性关系(R2=0.978 9),林冠截留量与林外降雨量呈幂指数关系(R2=0.867 3),平均林冠截留率为25.5%;2)王彦辉模型和崔启武等模型模拟的决定系数R2分别为0.724 5和0.755 4,黄土高原半干旱区油松人工林林冠截留模拟效果崔启武模型较王彦辉模型要好。     

杏树林冠降水截留效应及其模拟研究

林冠截留直接影响到果树对降雨的有效利用,通过野外测定和统计分析,系统研究了京郊果林杏树(Apri-cot)林冠对降雨的截留特征。观测期间(2008年6-9月),共观测到降雨528.9mm,按以下比例被杏树林冠分配:穿透降雨83.2%,林冠截留16.0%,树干径流0.8%,各分量与林外降雨的回归结果表明:林内穿透降雨量与林外降雨量呈显著的正相关关系;林冠截留量与林外降雨量呈显著的幂函数关系。建立杏树林分的Horton改进模型,结果表明:表征林冠吸附容量的参数Ic*m为2.139mm,表征区域降雨蒸发能力的参数α为6.7%。Horton改进模型较好地解释了林冠截留吸附、湿润与蒸发机理,阶段模拟值和实测值有较好的一致性,显示了Horton改进模型适用于京郊杏树果林冠层截留计算。     

井冈山国家级自然保护区杉木林冠层的截留模型

[目的]研究和改进井冈山国家级然保护区杉木林冠层截留模型,为研究区森林资源生态价值评价、水资源保护和管理、生态环境保护等相关研究提供理论基础。[方法]以仪垂祥等提出的冠层截留模型为基础,对其进行改进,并以实测杉木林截留数据对模型进行率定和验证。[结果]经实测数据率定,降雨过程中的附加截留量与"截留剩余雨量"(降雨量与叶面截留量的差值)呈幂函数关系。率定之后的模型在次降雨截留模拟的自检验分析中模型有效系数为0.90,比经验模型模拟的精度更高,在其他样地的累计截留模拟中的相对偏差平均为6.49%,模拟精度与同类研究中Gash模型的模拟精度相当。[结论]经率定的改进模型可以应用于研究区杉木林的冠层截留模拟。     

长三角地区毛竹林冠截留的影响因素

为了探究毛竹林林冠截留与其影响因素之间的关系,于2012年4月至2013年3月,定位观测了毛竹林的林冠截留特征以及相关影响因子数据。结果表明,研究期内,长三角地区毛竹林的穿透雨率、树干茎流率和林冠截留率,分别占同期降雨总量的60.6%,6.7%和32.7%;林冠枝叶部分与树干部分的持水能力分别为0.82和0.1mm;引入叶面积指数作为林冠特征并与林冠截留进行分析,结果发现各月林冠截留总量随月平均叶面积指数的增加呈一定程度上增大的趋势,月平均林冠截留率随各月平均叶面积指数的增大而减小;各气象因子与毛竹林的林冠截留量的灰色关联度大小顺序为:降雨强度降雨量风速空气温度风向空气湿度,各气象因子与毛竹林的林冠截留率的灰色关联度大小顺序依次为:空气温度风向降雨量风速降雨强度空气湿度。     

沿坝地区天然次生林对降雨再分配的影响

为了探究天然次生林对降雨再分配的过程,通过对沿坝地区的北沟林场内天然次生林进行穿透降雨、冠层截留和树干径流3个方面进行监测,结果表明:（1）穿透雨量和林冠截留占林外降雨量的比例比较大,树干径流量的比例则非常小,分别为59.46%,37.33%,3.21%。（2）穿透雨量和林外降雨呈现线性关系（R²=0.980 4）,林冠截留量与林外降雨量也具有明显的幂函数关系（R²=0.823 4）,树干径流与林外降雨量具有明显的线性相关关系（R²=0.909 8）,并且都达到了极显著水平（p < 0.01）。（3）根据穿透雨与林外降雨的方程y=0.8034x-1.7939,当林外降雨量高于2.23 mm时会产生穿透雨;依据林外降雨与树干径流的方程y=0.0552x-0.1981,当林外降雨高于3.58 mm时会产生树干径流;林冠在降雨再分配过程中起到了很重要的作用,形成了二次降雨。     

华北油松人工林冠层穿透雨空间变异性研究

 为说明林冠截留的空间分布特征,揭示其空间异质性,采用网格状机械布设采样点测定穿透降雨量。结果表明:穿透雨的变异系数随降雨量和降雨强度的增加而减小,当冠层达到饱和后变异系数趋于一稳定值,接近林冠叶面积指数的变异系数0.18。认为冠层叶面积指数的变异系数是穿透雨量变异系数的极限值。由于油松针叶的特殊排列方式,并且下层枝干下垂引起林冠截留负值,出现林冠截留负值的穿透雨样本占总样本数的13%,其中最大超出林外降雨高达70%。     

宁夏六盘山几种典型水源涵养林林分结构与水文功能的关系简

为量化水源涵养林林分结构与其水文功能之间的关系,以宁夏六盘山香水河小流域内的4种典型结构林分（华北落叶松＋灌木复层林、华北落叶松纯林、稀植乔木的天然灌丛林、天然灌丛林）为对象,在生长季内定位观测各林分的结构特征、冠层和枯落物截持及林下蒸散量的变化.结果表明：1）林冠截留率的大小表现为天然灌丛林（25.92％）＞华北落叶松纯林（23.38％）＞华北落叶松＋灌木复层林（22.81％）＞稀植乔木的天然灌丛林（22.07％）.2）林下枯落物层的持水性能表现为华北落叶松＋灌木复层林（26.49 t/hm2）＞华北落叶松纯林（23.06 t/hm2）＞稀植乔木的天然灌丛林（16.89 t/hm2）＞天然灌丛林（14.45 t/hm2）.3）林下日均蒸散量以稀植乔木的天然灌丛林最大（1.09 mm/d）,其次为华北落叶松＋灌木复层林（0.96 mm/d）,而华北落叶松纯林（0.88 mm/d）和天然灌丛林较小（0.69 mm/d）.4）回归分析表明：冠层截留量随着林分叶面积指数的增加而增加,在不同降雨强度条件下（除暴雨外）,二者的关系可以很好地用指数函数来表达（P＜0.01）;在排除林外气象因子变化对林内环境的干扰外,林下蒸散量随着林分叶面积指数的增加而呈对数函数的下降趋势（R2=0.639,P＜0.01）.     

冀北山地阔叶林对降雨再分配的影响

[目的]探讨冀北山地阔叶林林冠层的穿透降雨、冠层截留和树干径流对降雨再分配的影响,为该地区的森林建设、森林结构调整提供依据。[方法]利用SPSS专业统计分析软件对林地降雨的数据进行相关性分析和回归分析。[结果]林分的穿透雨占的比例是最大(占到总比例的70.22%),林冠截留其次(为28.20%),而树干径流占得比例最小(为1.58%);穿透雨量与林外降雨量有比较好的线性关系(R^2=0.997 9),林分在降雨比较小的时候是不会有穿透雨的,当林外降雨量达到0.78mm时开始出现穿透雨。林冠截留在降雨的再分配过程中占有很重要的作用,林冠截留量与林外降雨量有明显的幂函数关系,达到了极显著水平(p<0.01)。树干径流量与林外降雨量呈现正相关的关系(R^2=0.9703),阔叶树林在降雨达到4.88mm时才会出现树干径流,但是树干径流具有一定的时滞性,而时滞性的大小和林木本身及雨量的强弱都有很大的关系,当叶面积指数较小,并且枝干夹角成45%,林木表面光滑则形成比较容易。[结论]林冠层对降雨的再分配过程有重要影响,冀北山地阔叶林林冠层的水文效应与森林健康发展具有一定的关系。