Page 154 - 《高原气象》2022年第6期
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6 期 马启民等：鄂尔多斯沙地人工柠条林能量平衡与蒸散研究 1517
水、太阳辐射、气温、土壤温度、土壤水分、相对湿 件复杂和夜晚的时间，这种变化更加明显。在净辐
度 和 风 速 的 相 关 系 数 分 别 为 0. 80，0. 54，0. 69， 射和地表土壤热通量准确的前提下，波文比的精度
0. 72，0. 63，0. 36和-0. 51，潜热通量仅与相对湿度 主要取决于波文比值。但在清晨和傍晚，灌溉或发
未通过显著性检验，与其他环境因子均显著相关（P< 生降水事件引起实际水汽压偏低，以及净辐射与地
0. 01），其中与降水的相关性最高，与风速负相关。 表土壤热通量的差值很小时，都有可能导致波文比
这说明影响潜热通量的气象因子主要是降水，影响 值接近-1，此时计算的感热和潜热通量与实际不
潜热通量的非气象因子主要是土壤温度。从图3（a） 符（Perez et al，1999；李建刚等，2014）。因此，在
中还可看出，11月至次年2月感热、潜热、地表土壤 计算前必须剔除这些异常的波文比值。但判别无
热通量，曲线较为接近且数值较小，净辐射主要转 效 波 文 比 值 有 很 多 方 法（Brotzge and Crawford，
化为潜热通量，其他月份 4 个量曲线在大多数月份 2003；Savage et al，2009；Hu et al，2014），本文采
相离较远且数值较大，净辐射主要转化为感热通量。 用 Savage et al（2009）的方法对数据进行剔除。从
4. 3 波文比日变化特征 图 2 也可以看出，白天水汽蒸发潜热为正，夜间潜
从波文比逐日变化（图 4）中可以看出，波文比 热小于零的时间居多，这可能是因为夜间大气湿度
具有明显的季节变化特征，生长季波文比较小，随 高、风速低所致（Liu，1988）。在大风、阴、雨天感
着蒸散的减弱，非生长季波文比逐渐上升，年内变 热和潜热通量的变化较晴天波动更大，有时会出现
化呈近似的“U”型，12 月至次年 1 月波文比最大。 同一时刻感热为正、潜热为负或者感热为负、潜热
这可能是因为冬季土壤水分被冻结，导致潜热通量 为正的情况［图2（b）~（d）］，这可能是大气间的水热
减小，感热通量相对较大，其他学者的研究也有类 交换受气温、湿度、云量的变化以及湍流强度的影
似特征（颜廷武等，2015；龚婷婷等，2015）。波文 响较大所致（Zhang et al，2002），但这种情况占少
比主要在零附近波动，正值明显多于负值，这可能 数，其他研究中也存在这样的现象（黄小涛和罗格
是因为风天、阴雨天导致温度梯度或湿度梯度出现 平，2017；王佩等，2017；胡媛媛等，2018）。此
了逆温或逆湿的情况（向皎等，2016）。波文比是 外，波文比法也有一定的局限性：假设感热和潜热
表征大气与地表间的能量通量交换特征，它可以综 通量的湍流交换系数相等；对温湿传感器精度有一
合反应感热和潜热通量的动态变化，这就造成波文 定要求；气温、相对湿度等气象要素观测高度的选
比有可能出现负值。从图 2 也可以看出，在天气条 取；下垫面非均一等，这些都会影响波文比值。
图4 波文比逐日变化
Fig. 4 Daily variations of the Bowen ratio
4. 4 蒸散发日变化特征 非生长季的蒸散量共 109. 7 mm，总的蒸散量为
沙地人工林的日蒸散规律明显（图5），生长季蒸 461. 3mm，占同期总降水量（597. 9 mm）的 77. 5%，
散量大，主要集中在每年的5-10月，为144. 7 mm； 降 水 量 大 于 蒸 散 量 。 2015 年 站 点 的 蒸 散 量 为
非生长季蒸散量较小，集中在每年的 11 月至次年 176. 8 mm，同期总的降水量为 196. 1 mm，降水量
的 4 月，为 55. 6 mm，这与当地植物的生长情况一 大于蒸散量，说明在当前的降水量条件下，可以满
致。生长季蒸散的日变化波动频繁，蒸散量在0. 1~ 足柠条林地的生长需求。根据达拉特旗气象站多年
4 mm·d ，明显大于非生长季的变化范围（0~0. 5 观测的数据统计，该区多年平均降水量304 mm，最
-1
mm·d ）。研究时段内生长季的蒸散量共351. 6 mm， 大年降水量 506. 4 mm（2003 年），最小年降水量
-1
