Page 129 - 《高原气象》2026年第2期

2 期 孙鹏飞等：小兴安岭针阔叶混交林感热通量和潜热通量特征及影响因子研究 429
2022； 张颖等， 2022）。 测塔， 目前国内对于该下垫面基于长时间序列观测
森林植被改变了下垫面的物理特征， 直接影响 数据的水热通量演变的研究不足， 尤其缺少气候变
辐射平衡、 热量平衡、 水量平衡和湍流通量等， 形 化对其影响的机理研究， 因此对该地区感热通量和
成特有的小气候特征， 并与大气以湍流的形式不断 潜热通量的研究十分必要。
进行热量和水分交换（郝珉辉等， 2022）。感热通量 本研究选取五营国家气候观象台2007 -2023年
（H）和潜热通量（LE）是陆面过程中重要的能量分 涡度观测资料（部分年份数据缺测）， 探讨小兴安岭
量， 对大气环流和区域气候有重要影响（解晋等， 针阔叶混交林不同时间尺度感热通量和潜热通量
2018； Zou et al， 2018）。地表与大气之间的能量交 的变化特点， 并通过建立结构方程模型对其驱动因
换受环境和生物因素的影响（Wilson and Baldoc‐ 子进行分析， 以期提高对小兴安岭森林下垫面陆气
chi， 2000）， 能量分配过程具有复杂的调控机制（Li 水热交换规律的认识， 为进一步研究该下垫面陆面
et al， 2009； Chen et al， 2018）。感热通量和潜热通 过程特征和影响机理提供基础。
量的能量分配， 受到太阳辐射、 空气温度、 土壤温 2 资料处理与方法介绍
度、 土壤含水量、 饱和水气压差、 植被类型、 叶面
积指数等多种因素的影响（Ma et al， 2019）， 其中净 2. 1 观测场地介绍
辐射、 空气温度和饱和水汽压差是影响感热通量和 小兴安岭是亚洲东北部兴安岭山系西北-东南
潜热通量变化的主要因子（王维舟等， 2011）， 土壤 走向山脉之一， 黑龙江省丰林县五营镇位于小兴安
含水量和饱和水汽压差可以通过影响冠层导度对 岭南坡腹地， 森林总蓄积 1123×10 m ， 森林覆盖率
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潜 热 通 量 和 能 量 分 配 起 调 控 作 用（崔 万 晶 等 ， 93. 2%。五营属寒温带大陆性季风气候， 年平均气
2021）， 叶面积指数的增加会导致空气动力阻力降 温为 0. 6 ℃， 年降水量为 610. 7 mm， 年日照时数为
低， 影响地表净辐射再分配， 有利于增加陆地和大 2196. 0 h， 无 霜 期 为 117 d， ≥10 ℃ 的 积 温 为
气之间的潜热传输（Chen et al， 2020）。 2141. 8 ℃， 全年以西南风和偏南风为主导风向。
理论上， 森林生态系统的能量预算应该是完全 在针阔叶混交林中， 针叶树种主要是红松（Pinus
平衡的， 即净辐射等于感热通量、潜热通量与土壤 koraiensis）， 阔 叶 树 种 主 要 有 紫 椴（Tilia amuren‐
热通量及其他能量项之和。然而， 能量不闭合现象 sis）， 蒙古栎（Quercus mongolica）， 水曲柳（Fraxi‐
几乎是所有地表通量观测中存在的问题， 对于森林 nus mandshurica）， 春榆（Ulmus japonica）， 裂叶榆
生态系统来说， 地表能量闭合系数仅在 60%～90% （Ulmus laciniata）， 大青杨（Populus ussuriensis）及
之间（张新建等， 2011； 乔英等， 2023）。导致地表 槭属的色木槭（Acer mono Maxim）， 拧筋槭（Acer
能量不闭合的原因有很多， 主要包括采样误差、 仪 triflorum）等（孙鹏飞等， 2021）。
器偏差、 能量吸收项忽略、 高频低频损失、 平流、 观测场地位于中国气象局五营森林生态监测
夜 间 泄 流 等（王 春 林 等 ， 2007； 周 彦 昭 和 李 新 ， 站（48°14′2″N， 129°11′57″E， 海拔393 m）， 地势东
2018）。此外， 还可能与通量源区面积不匹配、 湍 高西低， 生态站附近平均树高23~25 m（图1）。站内
流能的相位差等有关（原文文等、 2015）。目前国内 建有一个梯度观测场， 观测场面积为 50 m×50 m，
对森林下垫面的能量平衡和水热通量的观测研究 设在次生针阔混交林中， 观测场内建有一个 70 m
很多， 包括阔叶红松林（张新建等， 2011）、 常绿阔 高的梯度观测塔， 主要观测仪器包括梯度观测系
叶林（王春林等， 2007）、 暖温带落叶阔叶林（牛晓 统、 涡度相关系统（40 m和50 m两套设备）、 辐射观
栋等， 2018）、 亚热带落叶阔叶林（孙恒， 2017）、 亚 测系统以及土壤水、 热观测系统， 仪器具体信息
热带毛竹林（孙成等， 2015）、 天然次生林（颜廷武 见表1。
等， 2015）、 人工林（马景永， 2019）等不同类型的森 2. 2 资料处理
林生态系统， 但对小兴安岭森林的研究还尚未 本文使用 Eddypro7. 0 将涡度测量系统的原始
报道。 观测数据（频率为 10 Hz）处理成 30 min 平均值， 剔
小兴安岭地处北温带大陆性季风气候区， 属针 除超合理值、 存在明显错误的数据， 然后进行线性
阔混交林区， 拥有亚洲最大、 最完整的红松原始森 去趋、 坐标旋转（二次旋转）、 时间滞后校正、 频率
林， 是松嫩平原和三江平原的生态屏障（孙鹏飞 响 应 校 正 、 超 声 虚 温 校 正 以 及 密 度 效 应 校 正
等， 2021）， 对调控区域气候有重要作用。由于通 （WPL）， 最后进行平均量、 脉动量、 方差、 协方差、
量观测组网络稀疏， 小兴安岭林区仅有一个通量观 通量等一系列湍流统计运算（Sun et al， 2023）， 并