Page 149 - 《高原气象》2022年第6期
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高     原      气     象                                 41 卷
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             源过度消耗，植被生态用水增加，土壤干化，许多                             求。当前国内对不同下垫面的能量平衡和全年的
             沙地重点人工林出现成片衰退、甚至死亡的现象；                             水汽通量的观测研究很多，主要集中在青藏高原
             二是沙漠和沙地进一步发展林草业难度加大，目前                            （戚培同等，2008；罗琪等，2017；张翔等，2017；
             鄂尔多斯沙地人工林地主要分布在自然条件相对                              李宏毅等；2018；严晓强等，2018）、西北内陆干旱
             较好、交通便利区域，对于那些远沙、大沙、深沟                             区（王澄海和王蕾迪，2010；龚婷婷等，2015；向皎
             等自然条件相对差的沙地来说，人工造林难度较                              等，2016）、内蒙古草原（杨娟等，2006；岳平等，
             大，区域荒漠化防治面临的形势依然严峻。                                2010，2011；张果等，2010；张果和周广胜，2012）
                  水是维持鄂尔多斯沙地人工林稳定、可持续发                          等。对沙地人工林的能量平衡与水汽通量的研究
             展的关键控制因子。感热通量和潜热通量是表征                              主要集中在塔克拉干沙漠（杨帆等，2016；曹寰琦
             近地表与大气之间的水热交换关键内容，在一定程                             等，2020；齐斐斐等，2020）、科尔沁沙地（李辉东
             度上影响着地表水热的传输以及植被的生长状况                              等，2014；张圣微等，2018）、毛乌素沙地（王鹤松
             （张强和王胜，2005；郭林茂等，2020），而蒸散又                        等，2010；魏宁宁等，2021）、腾格里沙漠（Gao et
             是能量平衡和水循环各要素的一个重要组成部分。                             al，2016；Wang et al，2004a，2004b），但对鄂尔多
             目前研究能量平衡与蒸散的观测方法主要有：涡动                             斯高原沙地人工柠条林的水汽交换特征的研究还
             相关法（陆宣承等，2020）、波文比法（Pan et al，                     尚未报道。因此，有必要对这一地区的水分和能量
             2017）、蒸渗仪法（杨光超等，2015）、大孔径闪烁                        的动态变化过程进行分析，这可为干旱半干旱区的
             仪法（Gabriela et al，2018）、Surface Renewal（SR）        陆面过程参数化方案奠定基础。
             技术（Gabriela et al，2018）。其中，波文比能量平                      本文研究的目的是利用库布齐沙漠银肯沙林
             衡法是 20 世纪 20 年代 Bowen 根据能量平衡方程提                    场 2014年 6月至 2016年 6月的观测资料，分析人工
             出的。此方法简单易用，成本相对低，但对仪器精                             植被恢复后沙漠地区的感热、潜热、地表土壤热通
             度要求较高。它只需要观测不同梯度的温湿度，地                             量、净辐射的变化特征，从而进一步获取林地蒸散
             表净辐射，地表土壤热通量，最后根据能量平衡原                             量，这有助于加深我们对沙地人工林水分收支的理
             理计算感热通量和潜热通量，再求得蒸散量。国内                             解，也对开展人工林建设具有重要意义。
             外学者已经将波文比法与其他观测蒸散的方法进                              2   研究区及观测内容
             行对比：Pan et al（2017）将涡动相关法与波文比法
             应用在不同的土地类型中，结果表明波文比法可以                             2. 1  研究区概况
             应用在干旱多风的西北干旱区。Gabriela et al（2018）                     鄂尔多斯高原地处中国内蒙古自治区南部
             人用大孔径闪烁仪、波文比法、SR 技术、涡动相关                          （37°41′N-40°51′N，106°42′E-111°31′E），由暖
             法在捷克的莫拉维安地区估计的蒸散分别为 2. 6                           温带向温带，由东部季风向西北干旱区，由森林草
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             mm·d ，2. 3 mm·d ，2. 9 mm·d ，1. 6 mm·d ，结           原向干草原，荒漠草原和荒漠过渡。高原三面被黄
             果表明波文比法和 SR 法可以用来估算长时间尺度                           河围绕，地形波状起伏，海拔在 1000~1500 m。按
             的蒸散。吴家兵等（2005）研究表明，涡动相关法                           照大的地貌单元划分，可以分为中间的高原、四周
             和波文比法有很好的一致性，后者与前者的误差小                             的断陷盆地和周缘的山地。高原的东部为准格尔
             于 6%。强小嫚等（2009）也利用蒸渗仪和波文比法                         黄土丘陵区，西部为桌子山低山缓坡和鄂尔多斯高
             进行对比分析，两种方法计算的结果基本一致，相                             地，南北部分别有库布齐沙漠和毛乌素沙地，高原
             关性较好，决定系数达 0. 9。Malek and Bingham                  总面积约为 87400 km 。年平均气温 6. 6~10 ℃，呈
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             （1993）利用水量平衡法计算蒸散与波文比法进行                           南北高，中部低的特点。年平均降水 170~500 mm，
             对比，两者的相关系数达 0. 987。Ünlü et al（2010）                呈自东向西递减趋势，降水主要集中在每年的 7-9
             在土耳其亚达那市利用大型蒸渗仪和波文比观测                              月。年平均风速 3. 2 m·s ，最大风速可达 25 m·s ，
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             系统对大豆田的蒸散进行比较，发现波文比法在小                             西风频次最多，多发生在春季。高原植被以人工植
             时尺度和日尺度计算的蒸散均方根误差分别为                               被为主，中东部植被覆盖较好，灌木种是其优势植
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             0. 128 mm·h 、0. 79 mm·d 。蒸渗仪计算的蒸散量                 物生活型（Ma et al，2019）。主要有柠条、沙柳、油
             为 354 mm，波文比计算的蒸散量为 405 mm。大量                      蒿、沙枣、花棒等，多数灌木以斑块状分布在库布
             研究表明，不同陆地生态系统的能量通量差异显                              齐沙漠和毛乌素沙地。观测点的植被主要以人工
             著，波文比法可以满足不同下垫面蒸散的研究需                              柠条为主，大部分高度低于2 m，并且每3~5年林业
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