半干旱区农田和草地与大气间二氧化碳和水热通量的模拟研究

集成生物圈模型（IBIS）是目前最复杂的基于动态植被模型的陆面生物物理模型之一.应用该模型对国际CEOP计划半干旱区基准站之一的吉林通榆观测站（44°25＇N , 122°52＇E）草地和农田生态系统2003年全年的CO2和水、热通量变化进行模拟,并将结果与涡度相关法测定的观测值进行了对比分析,以检验IBIS模型在半干旱区的模拟能力.对比结果表明：除CO2通量模拟结果不够理想外,IBIS模型较好地模拟了通榆观测站的感热通量和潜热通量.总体上看,该模型对农田生态系统模拟的偏差小于对退化草地的模拟.     

杉—茶间作热量平衡的研究

在安徽省黄山市，于夏季对杉－茶间作园与纯茶园进行了微气象观测研究，用梯度法和热量平衡法计算了土壤热通量，潜热通量和湍流热通量，结果表明，热量平衡各分量值一般白天为正，夜间为负，其值的日较差杉－茶间作园比纯茶园小，且杉－茶间作园最大，最小值出现的时间较纯茶园滞后，热量平衡各分量中，潜热通量占净辐射的比值最大（约１／３～１／２或更多）；湍流热通量值除短时间偶而较大外一般较小，土壤热通量约占净辐射的１／     

基于涡度相关技术测算地表碳通量研究进展

准确测定地表碳通量对评价陆地生态系统碳源、碳汇的区域分布、寻找未知碳汇及预报未来的气候变化趋势意义重大, 涡度相关法以其独特的优势成为研究碳通量的标准方法。文中简要回顾了涡度相关技术的发展历程和基本原理, 概述了其优缺点, 着重总结了碳通量变化规律、环境响应机理及碳收支和测量尺度提升在陆地生态系统碳通量方面的研究成果, 并从避免误差、数据处理、模型的应用及数据的空间拓展等方面探讨了今后的研究重点。     

热带滨海砂土植被与大气通量监测初报

为了深入研究滨海砂土植被的结构和功能,兼顾探索航天活动对当地环境和生态系统的影响,对热带滨海砂土植被开展了定位观测研究。以涡度相关系统、辐射仪以及各种小气候和土壤监测设备组成综合观测塔,对生态系统的物质和能量交换通量进行了监测。监测期内(2015年12月~2016年6月)热带滨海砂土植被是一个碳汇,平均碳汇强度约为1.90(或1.98)g C day~(-1);涡度通量监测系统的能量闭合度约为75%,不闭合的部分极有可能是因为辐射仪与涡度通量的贡献区不同所致;夜间通量低估数据的比重不高,大约占20%左右,进行u*-filtering对碳通量的估计影响不大;昼间和夜间碳通量分别对辐射强度和温度有较强的依赖性。     

温带次生林涡动协方差与清单法碳通量交互对比

【目的】明确东北温带次生林长期CO₂通量与地面碳过程及其不确定性,为提升森林碳通量测算精度提供方法支撑。【方法】选择帽儿山站典型天然次生林,基于2008—2018年涡动协方差(EC)法连续监测的CO₂通量、2008—2019年清单法测算的地面净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP)以及土壤呼吸监测数据,评估2种方法测算CO₂通量的不确定性来源,并比较二者是否具有一致性。【结果】1) EC法测算的11年间平均CO₂净交换量(NEE)为-1.57±0.64t·hm^-2 a^-1,总初级生产力(GPP)为13.56±1.48 t·hm^-2 a^-1,生态系统呼吸通量(Re)为12.00±1.38 t·hm^-2 a^-1,三者不确定性分别为0.47、0.90和1.37 t·hm^-2 a^-1,相对不确定性分别为29.9%、6.6%和...     

坐标旋转订正对农田林网水热通量测算精度的影响

农田防护林的特殊结构使附近农田地表大气运动形成了特有的动力学和热力学效应,影响着周边物质和能量交换过程。坐标旋转订正方法的选择成为提高农田防护林水热通量测算精度的核心问题,选取2012年3月9日至5月7日共60 d的防护林网内农田的涡动相关观测数据,对相关湍流特征及能量闭合率等关键参数进行坐标旋转订正并进行比较,结果表明:(1)在整个试验过程中,采用平面拟合法进行坐标旋转时,当订正参数的计算周期小于15 d时,x-z平面内旋转角度有一定的波动,而在计算周期大于15 d后,则基本维持在-2.8°左右。采用二次旋转法订正的x-z平面内旋转角度受原始水平风向的影响始终很大;(2)2种坐标旋转方法对于三维风速的处理结果基本一致,在风速较大的情况下,需要考虑坐标旋转方法的选择对结果的影响。二次旋转方法订正后的垂直风速全部为零,平面拟合方法订正后的垂直风速接近于0;(3)平面拟合订正后摩擦风速基本与订正前一致,而二次旋转方法订正后的结果增大了将近5%;(4)平面拟合方法对显热通量及潜热通量的订正误差较小,二次旋转方法则分别将原始测得值提高了5%左右;(5)防护林网通量的能量闭合率经过平面拟合订正后提高了17%,而经过二次旋转法订正后则提高了30%。总之,坐标旋转方法可以对观测设备倾斜引起的误差进行订正,订正后的结果比订正前更精确。二次坐标旋转方法因为可以订正较短时间段内的单组数据,比较适用于下垫面情况变化较快时的观测;平面拟合方法适用于观测系统及其周围环境在整个测量过程中相对稳定时的观测。二次旋转方法对防护林网水热通量订正更好。     

安庆杨树林生态系统碳通量及其影响因子研究

以安徽安庆长江外滩地杨树林生态系统为研究对象,运用涡度相关技术进行长期CO2通量监测,得到2005年4月到2006年3月间生态系统碳通量的日动态变化过程:从7:30左右生态系统开始吸收CO2,午间13:30左右达到全天碳吸收最高峰,然后开始降低,到17:30左右生态系统逐渐转入碳排放;同时分析了生态系统碳通量与光合有效辐射(PAR)、温度、土壤热通量等环境因子的响应变化关系:PAR＞1 μmol·m-2·s-1时,在不同温度范嗣内,PAR与碳通量的响应关系不同;平均夜间碳通量与月平均气温呈线性相关;平均夜间碳通量与5 cm处土壤日平均温度呈指数相关;月平均碳通量与2 cm深处土壤热通量也呈指数相关.     

葡萄园土壤呼吸特征及CO_2排放监测方法比较

基于开路式土壤碳通量测量系统和静态箱法对酿酒葡萄园和鲜食葡萄园的碳通量进行全年观测,观测结果表明:开路式土壤碳通量测量系统和静态箱法均能观测到施肥、翻耕或降水后引起CO_2的剧烈排放,施肥后高水平排放通常持续7 d左右,峰值一般在第3到5天时出现;在对葡萄园的土壤CO_2通量观测中,2种方法测得结果一致性较好,开路式土壤碳通量测量系统测得结果普遍高于静态箱法结果,不同季节存在8.30%到387.41%的差异,差值大小随通量降低而增高;在全年观测中,春季累计排放通量最大,随季节更替逐渐降低。葡萄园CO_2排放主要集中于春、夏2季,其土壤CO_2排放量占全年总排放量额75%以上。开路式土壤碳通量测量系统观测结果与静态箱法观测结果趋势一致性较好,2种方法在对葡萄园土壤CO_2通量观测中均取得良好的效果。因此,开路式土壤碳通量测量系统的观测结果具有可信性,而开路式土壤碳通量测量系统具有操作简便,自动化程度高,可直接获得观测数据的优点,较静态箱法有一定改进和提高。     

应用简化生物圈模式（SiB2）模拟通榆地气通量研究

主要通过对比观测与SiB2模拟的吉林通榆农田和草地样地的感热通量、潜热通量、CO2通量和气温来检测独立版简化生物圈模式的数值模拟能力。在模拟中,农田和草地代表半干旱区2种典型的地表覆盖类型,它们的全年冠层高度和叶面积指数都处于变化当中,在非生长季地表裸露,而在生长季,冠层高度农田可达2m,草地可达0.8m,对应的叶面积指数分别可达4.2和2.4。SiB2模型模拟用观测值为初始场,以半小时气象观测为驱动场。对2003年的模拟和观测的比对研究表明:在生长季模式具有很好的模拟小时时间尺度的潜热、感热和CO2通量及地表气温的能力;(2)模式模拟土壤热通量可能偏大;(3)模拟的逐日潜热、感热和CO2通量及地表气温可用合理地反映全年的季节变化。图11表3参23。     

森林生态系统碳通量遥感估算中若干问题的探讨

森林生态系统碳通量是判定森林是CO₂源/汇的标准, 其准确估算对碳循环研究具有重要的意义。针对森林生态系统碳通量的遥感研究处于起步阶段, 还有很多问题值得我们去探索。文中较系统地总结了有关碳通量的3种主要研究方法——样地清查法、通量观测法和模型模拟法; 重点分析了碳通量遥感估算中存在的问题, 主要有模型的全遥感化、尺度扩展和模型的不确定性等, 并对如何解决这些问题提出了粗浅的看法, 展望了一个全遥感化的森林生态系统碳通量模型, 希望对相关研究的开展有一些促进作用。     

热脉冲技术测定土壤热通量的原理和方法

正土壤热通量是地表能量平衡的重要组成部分,是研究陆-气能量交换的主要物理量。在农林业研究上,大部分土壤热通量研究主要关注于土壤热通量对种子萌发、植物根系生长、小气候效应、土壤碳氮循环过程的影响[1-3];在地球物理学和土木工程学研究上,重点研究土壤热通量在大地热流、埋地管道、地铁工程等方面的应用[4-5]。传统的土壤热通量测定方法主要是土壤热通量板直接测定法,但对土壤的扰动比较大。由于存在一定的厚度,土壤热通量板其自身导热材料的传热性能和土壤会存在差异,导致热通量     

西双版纳人工雨林土壤温度变化规律

以旷地、单层橡胶林及自然雨林作为对照，分析了人工雨林土壤温度及土壤热通量的日、年变化规律。结果表明：（１）土壤温波振幅减小幅度表现为旷地＞单层橡胶林＞人工雨林＞自然雨林，位相滞后则是旷地＜单层橡胶林＜人工雨林＜自然雨林。（２）地面最高温度表现为旷地＞单层橡胶林＞人工雨林＞自然雨林，地面最低温度相反，以自然雨林最高，旷地最低。（３）土壤热通量的绝对值以旷地＞单层橡胶林＞人工雨林，而位相依次滞后     

石榴-小麦间作系统的地面热通量

利用实测的地温和土壤含水量数据模拟石榴-小麦间作系统的土壤热通量.结果表明:利用地温和含水量数据模拟的土壤热通量值与热通量板实测结果一致性较高;土壤热储量是地面热通量的重要组成部分,忽略土壤表层热储量并以某一深度处的实测热通量值代表地面热通量的方法误差很大;石榴-小麦间作系统内的地面热通量存在显著的水平空间变异性,小麦覆盖区域地面热通量几乎一致,均显著小于石榴株间裸地.     

木材干燥预热过程的水分流和热流分析

本文将非平衡态热力学的水分流和热流线性耦合方程应用于多孔介质 (木材 )的干燥预热过程 ,从机理上分析了其水分流和热流的特性 ,同时运用在预热样品边界上积分的方法求解耦合流方程 ,针对木材干燥预热过程进行了具体计算 ,所得的有关结论与以往的实验结论相吻合。这一结果表明线性流耦合方程是研究多孔介质干燥过程中水分流和热流的特性及其相互作用规律的有效方法 ,既可揭示耦合过程中流的本质又可对其进行定量描述。因Soret效应预热过程中存在着进入木材内的水分热扩散流 ,预热结束后木材含水率将有所增加 ,而水分和热量的输运主要集中在预热开始的前 2h内。本文关于木材干燥预热的一些结果 ,可用于木材干燥预热的生产实际中     

黑龙江大兴安岭兴安落叶松林土壤热通量研究

利用气象梯度观测塔安装的土壤热通量板和净辐射传感器等设备对大兴安岭的兴安落叶松林土壤热通量的特征及与净辐射相关性进行了分析。结果表明：5cm土壤热通量的日变化和年变化均呈现出＂S＂形,土壤热通量在年度6月达到最大值747.35W·m-2,12月达到最小值-394.55 W·m-2,全年总土壤热通量为738.89 W·m-2,全年土壤总的热通量为正值,土壤为热汇。对5cm土壤热通量和冠层净辐射相关性进行了回归分析,无论在日尺度还是在年尺度上均达到显著相关性。     

Three-dimensional finite element modelling of heat transfer for linear friction welding of Scots pine

Finite element numerical analyses were performed to determine three-dimensional heat flux generated by friction to wood pieces during linear friction welding. The objective was to develop a computational model to explain the thermal behaviour of welded wood material rather than experimental methods, which are usually expensive and time consuming. This model serves as a prediction tool for welding parameters, leading to optimal thermo-mechanical performance of welded joints. The energy produced by the friction welding of small wood specimens of Scots pine (Pinus sylvestris L.) was determined by thermocouples and used as input data in the model. The model is based on anisotropic elasticity and the thermal properties were modelled as isotropic. This numerical simulation gave information on the distribution of the temperature in the welding interface during the entire welding process. A good agreement between the simulation and experimental results showed the appropriateness of the model for planning welded wood manufacture and prediction of thermal behaviour of wood during other mechanically induced vibration processes. The specimens presented in this model required a heat flux of 11 kW/m² to achieve a satisfactory welding joint.     

雷州半岛尾叶桉人工林树液茎流特征的研究

应用热脉冲法对雷州半岛4年生尾叶桉单株树干液流时空的动态变化及与各环境因子的关系进行观测研究.研究结果表明(1)形成层以内木质部不同深度的茎流密度不同,其中靠近形成层部分液流速度较快,但各层都具有相同的日变化趋势,中午12点至1点达到最大;夜间因根压作用影响各层仍有微弱上升液流;各深度日平均茎流密度11.6 L·m-2·d-1,最大为15.3 L·m-2·d-1(晴天),最小仅为5.4 L·m-2·d-1(雨天);(2) 不同直径尾叶桉的日茎流密度具有相似日变化趋势,胸径与高度相近其茎流密度相同,大树较小树快,这主要与树木根系吸收土壤水分的能力有关;(3)热脉冲法与整树容器法对2年生幼树耗水量的同步测定结果相一致,误差仅为3.4%;(4)树干茎流量与饱和蒸气压差和太阳辐射相关性特别显著.     

氢化松香酯类系列产品制备与应用研究

研究影响氢化松香酯化反应的主要因子——催化剂种类和用量,多元醇用量,反应温度和系统真空度。提出氢化松香酯类系列产品——甲酯、乙酯、甘油酯、季戊四醇酯、乙二醇酯、食品级松香酯、电子工业级松香等制备工艺。利用副产品制成显微镜用浸油。其产品质量均达到国外同类产品先进指标。填补了国内空白。并完成上述产品在胶粘剂、食品、电子、光学仪器等方面的应用研究。为我国松香改性产品系列化,综合利用和扩大应用开创一个先例。     

Edge effects and forest water use: A field study in a mixed deciduous woodland

A field study was carried out in a mixed deciduous forest in order to measure the spatial variability of evapotranspiration in relation to distance from the nearest forest edge. Throughfall was collected in storage gauges in a transect across the edge. Transpiration was measured at the tree scale by means of the sap flux technique. Thermal dissipation probes were inserted into the hydro-active sapwood of 12–16 sample trees at a time covering four species. The sample trees were located close to a north- and a south-facing forest edge and between 3 and 69 m away from the nearest edge. The probes were moved to new trees about once a month and in total 71 trees were sampled. Sap flux densities were compared with potential evaporation and scaled up to the stand through multiplication with sapwood area per unit ground area. No significant edge effect on interception evaporation could be detected but there was a large influence on stand transpiration which increased towards the edge. In ash (Fraxinus excelsior L.), this increase resulted mainly from enhanced sap flux density (by 33–82%, depending on the size class) in trees located at the edge, whereas in oak (Quercus robur L.) the sap flux density was similar in edge and inner trees and an effect was only found at the stand scale in the way that the total basal area, per unit ground area, was larger near the forest edge than in the forest interior. Hawthorn (Crataegus monogyna L.) and field maple (Acer campestre L.), which occurred mainly in the understorey, were only weakly affected by the proximity to an edge. At the stand scale the total seasonal transpiration varied between 354 mm in the forest interior (>45 m away from the edge) and 565 mm at the forest edge (<15 m away from the edge), whilst the potential evaporation over the same period was 571 mm. This corresponds to Priestley–Taylor coefficients of 0.78 in the interior and 1.25 at the edge, whilst intermediate numbers were found for the area between the edge and inner zones. Using these results to calculate the average water loss per unit ground area of hypothetical woodlands of various sizes, it is shown that the edge effect dominates the water use of small forests and becomes negligible only for woodlands larger than 100 ha.