华北山地人工林公里尺度蒸散研究
发布时间：2021-11-17 03:02
公里尺度蒸散的观测研究是生态学、水文学等相关学科的研究重要分支。华北山区一直是我国林业生态工程建设的重要区域。水资源紧缺是制约该地区人工林发展、林业生态工程建设成效持续发挥的主要自然要素。从公里尺度上研究蒸散有利于深入分析揭示该地区蒸散的时空变化特征及影响机制,可为林业生态工程、水分承载力等研究提供依据,并为相关遥感模型的构建及验证提供准确地面实测数据。迄今为止,山地森林等非均匀公里尺度蒸散的直接观测尚无稳定、可靠的方法。双波长（OMS）方法观测公里尺度蒸散具有可行性,应用前景广阔,但OMS法在有效数据筛选、温湿度交互系数(RTq)求解、相似函数普适性等方面存在不确定性,需结合实际观测下垫面特征进行修正、优化。为此,本研究以华北低地山丘栓皮栎-侧柏-刺槐人工混交林为对象,在2016-2018年主要生长季节期间（4-10月）,基于OMS法原始观测数据,修正观测区域下垫面空气动力学参数、双波长信号饱和界限及修正系数确定方法,优化温湿度交互系数(RTq)求解方法及相似函数,完善OMS观测技术体系,以提高观测精度。最后基于优化后的OMS法,研究分析该...
【文章来源】：中国林业科学研究院北京市
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图2-1双波长方法实验设计图
第三章闪烁仪原始信号的分析与处理26式中A为饱和发生系数。确定A值即可判断闪烁仪是否出现饱和现象。由式（3.7）可知，近红外闪烁的饱和现象可通过孔径尺寸与安装距离来控制。为探寻近红外闪烁仪的饱和界限，研究在试验前期通过实验方式建立饱和界限判定方法。选择同时期生产的孔径为0.075m（记为ZZLAS1）和0.15m（记为ZZLAS）两套闪烁仪进行实验。具体试验设计如图3-1所示，图中各试验参数见表3-1所示。图3-1近红外闪烁仪的饱和试验设计Fig.3-1Set-upofsaturationtestofnear-infraredscintillometer注：T代表发射端，R代表接收端。ZZLAS表示孔径为0.15m，ZZLAS1表示孔径为0.075m。下同。Note:Tmarkstransmitter,andRmarksreceiver.ZZLASdonatesscintillometerwith0.15maperture,whileZZLAS1donateswith0.075maperture.Thesameasbelow.表3-1饱和实验设计的仪器安装信息Table3-1DetailsoflaboratoryinstrumentsforthecampaignofsaturationdeterminteredLAS名称NameofLAS高度Height安装地点Set-upsite距离Distance采集器纬度Latitude经度LongitudeloggerBLS900T1.6341°45′40.4″N115°41′1.5″E647SPUBLS900R1.6541°46′1.5″N115°41′0.7″EZZLAST1.7541°45′40.4″N115°41′0.9″E650CR1000ZZLASR1.6841°46′1.4″N115°41′0.2″EZZLAS1T1.4941°45′1.3″N115°41′0.1″E646CR1000ZZLAS1R1.4541°45′40.3″N115°41′0.8″EAWS1.541°45′53.0″N115°41′2.0″ECR1000注：AWS表示自动气象站。Note:AWSisshortforautomaticweatherstation.根据上述试验设计，通过下述两种办法进行饱和界限判断。（1）比值法
第三章闪烁仪原始信号的分析与处理29图3-2晴天（左图）阴天（右图）时BLS900与MWS原始信号Fig.3-2OriginalsignalsofBLS900andMWSinSunny(left)andcloudy(right)day图3-2表示的是经过数据质量控制后的信号值。从图中可知所示，晴天时刻微波闪烁仪信号异常值剔除后，信号波动起伏基本不受影响，且信号在较短时间内波动明显；近红外闪烁仪波动几乎不受影响。阴天时刻近红外闪烁仪野点去除明显，而微波闪烁仪在野点剔除前后基本无变化，这是因为微波的波长大于近红外波长，当外部环境条件变化时，如塔体轻微晃动、昆虫对光路产生扰动等现象时，微波闪烁仪与近红外闪烁仪相比具有较强的抗干扰性。图3-3质量控制后晴天（左图）阴天（右图）的BLS900与MWS电压信号Fig.3-3ControlledsignalsofBLS900andMWSinSunny(left)andcloudy(right)day图3-3表示的是原始数据经异常剔除前后闪烁仪信号的概率密度分布示意图。由图可知，BLS900发生异常信号通常是出现在较高电压信号时，MWS的异常值主要出现在低电压信号区。BLS900修正前后信号的偏度与峤度基本无变化，概率分布密度函数的尾部延伸的现象在异常值剔除后得到消除，表明BLS900的异常信号出现的频次较少，并且在选定的时间内，该部分异常信号对整体信号的影响并不明显。异常值剔除前MWS
【参考文献】：
期刊论文
[1]人工林冠层的湍流微气象特征[J]. 张功,郑宁,张劲松,孟平. 应用生态学报. 2018(06)
[2]区域尺度蒸散发遥感估算——反演与数据同化研究进展[J]. 尹剑,欧照凡,付强,刘东,邢贞相. 地理科学. 2018(03)
[3]六盘山南侧华北落叶松人工林冠层蒸腾及其影响因子的坡位差异[J]. 王云霓,曹恭祥,王彦辉,徐丽宏,张文军,王晓江. 应用生态学报. 2018(05)
[4]基于Penman-Monteith-Leuning遥感模型的西南喀斯特区域蒸散发估算[J]. 钟昊哲,徐宪立,张荣飞,刘梅先. 应用生态学报. 2018(05)
[5]山地地表蒸散发遥感估算研究现状[J]. 赵伟,黄盼,李爱农. 山地学报. 2017(06)
[6]基于Penman-Monteith模型和Shuttleworth-Wallace模型对太行山南麓人工林蒸散的模拟[J]. 母艳梅,李俊,同小娟,张劲松,孟平,任博. 北京林业大学学报. 2017(11)
[7]ZZLAS型闪烁仪信号饱和界限的确定[J]. 张功,张劲松,施生锦,孟平,黄彬香,郑宁,李彦磊,才其骧. 中国农业气象. 2017(07)
[8]北京冬季大风过程大气边界层特征分析[J]. 杜群,洪钟祥,刘翔卿. 气候与环境研究. 2017(02)
[9]低丘红壤区农田水热通量变化特征及气候学足迹[J]. 李阳,景元书,秦奔奔. 应用生态学报. 2017(01)
[10]大气湍流间歇性对激光测距回波光子数的影响[J]. 唐美荣,李祝莲,李语强,汤儒峰. 光学学报. 2017(02)
博士论文
[1]民勤绿洲荒漠过渡带梭梭人工林蒸散研究[D]. 张晓艳.中国林业科学研究院 2016
[2]北方典型草原湍流运动特征及湍流通量测定方法研究[D]. 黄彬香.中国农业大学 2014
[3]闪烁仪法准确测算森林生态系统显热通量的湍流理论分析[D]. 郑宁.中国林业科学研究院 2013
硕士论文
[1]自制大孔径闪烁仪饱和规律及修正研究[D]. 张功.安徽农业大学 2015
[2]华北低丘南段山地人工林蒸散和水分利用效率的变化特征[D]. 国琳.中国林业科学研究院 2010
本文编号：3500075
【文章来源】：中国林业科学研究院北京市
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图2-1双波长方法实验设计图
第三章闪烁仪原始信号的分析与处理26式中A为饱和发生系数。确定A值即可判断闪烁仪是否出现饱和现象。由式（3.7）可知，近红外闪烁的饱和现象可通过孔径尺寸与安装距离来控制。为探寻近红外闪烁仪的饱和界限，研究在试验前期通过实验方式建立饱和界限判定方法。选择同时期生产的孔径为0.075m（记为ZZLAS1）和0.15m（记为ZZLAS）两套闪烁仪进行实验。具体试验设计如图3-1所示，图中各试验参数见表3-1所示。图3-1近红外闪烁仪的饱和试验设计Fig.3-1Set-upofsaturationtestofnear-infraredscintillometer注：T代表发射端，R代表接收端。ZZLAS表示孔径为0.15m，ZZLAS1表示孔径为0.075m。下同。Note:Tmarkstransmitter,andRmarksreceiver.ZZLASdonatesscintillometerwith0.15maperture,whileZZLAS1donateswith0.075maperture.Thesameasbelow.表3-1饱和实验设计的仪器安装信息Table3-1DetailsoflaboratoryinstrumentsforthecampaignofsaturationdeterminteredLAS名称NameofLAS高度Height安装地点Set-upsite距离Distance采集器纬度Latitude经度LongitudeloggerBLS900T1.6341°45′40.4″N115°41′1.5″E647SPUBLS900R1.6541°46′1.5″N115°41′0.7″EZZLAST1.7541°45′40.4″N115°41′0.9″E650CR1000ZZLASR1.6841°46′1.4″N115°41′0.2″EZZLAS1T1.4941°45′1.3″N115°41′0.1″E646CR1000ZZLAS1R1.4541°45′40.3″N115°41′0.8″EAWS1.541°45′53.0″N115°41′2.0″ECR1000注：AWS表示自动气象站。Note:AWSisshortforautomaticweatherstation.根据上述试验设计，通过下述两种办法进行饱和界限判断。（1）比值法
第三章闪烁仪原始信号的分析与处理29图3-2晴天（左图）阴天（右图）时BLS900与MWS原始信号Fig.3-2OriginalsignalsofBLS900andMWSinSunny(left)andcloudy(right)day图3-2表示的是经过数据质量控制后的信号值。从图中可知所示，晴天时刻微波闪烁仪信号异常值剔除后，信号波动起伏基本不受影响，且信号在较短时间内波动明显；近红外闪烁仪波动几乎不受影响。阴天时刻近红外闪烁仪野点去除明显，而微波闪烁仪在野点剔除前后基本无变化，这是因为微波的波长大于近红外波长，当外部环境条件变化时，如塔体轻微晃动、昆虫对光路产生扰动等现象时，微波闪烁仪与近红外闪烁仪相比具有较强的抗干扰性。图3-3质量控制后晴天（左图）阴天（右图）的BLS900与MWS电压信号Fig.3-3ControlledsignalsofBLS900andMWSinSunny(left)andcloudy(right)day图3-3表示的是原始数据经异常剔除前后闪烁仪信号的概率密度分布示意图。由图可知，BLS900发生异常信号通常是出现在较高电压信号时，MWS的异常值主要出现在低电压信号区。BLS900修正前后信号的偏度与峤度基本无变化，概率分布密度函数的尾部延伸的现象在异常值剔除后得到消除，表明BLS900的异常信号出现的频次较少，并且在选定的时间内，该部分异常信号对整体信号的影响并不明显。异常值剔除前MWS
【参考文献】：
期刊论文
[1]人工林冠层的湍流微气象特征[J]. 张功,郑宁,张劲松,孟平. 应用生态学报. 2018(06)
[2]区域尺度蒸散发遥感估算——反演与数据同化研究进展[J]. 尹剑,欧照凡,付强,刘东,邢贞相. 地理科学. 2018(03)
[3]六盘山南侧华北落叶松人工林冠层蒸腾及其影响因子的坡位差异[J]. 王云霓,曹恭祥,王彦辉,徐丽宏,张文军,王晓江. 应用生态学报. 2018(05)
[4]基于Penman-Monteith-Leuning遥感模型的西南喀斯特区域蒸散发估算[J]. 钟昊哲,徐宪立,张荣飞,刘梅先. 应用生态学报. 2018(05)
[5]山地地表蒸散发遥感估算研究现状[J]. 赵伟,黄盼,李爱农. 山地学报. 2017(06)
[6]基于Penman-Monteith模型和Shuttleworth-Wallace模型对太行山南麓人工林蒸散的模拟[J]. 母艳梅,李俊,同小娟,张劲松,孟平,任博. 北京林业大学学报. 2017(11)
[7]ZZLAS型闪烁仪信号饱和界限的确定[J]. 张功,张劲松,施生锦,孟平,黄彬香,郑宁,李彦磊,才其骧. 中国农业气象. 2017(07)
[8]北京冬季大风过程大气边界层特征分析[J]. 杜群,洪钟祥,刘翔卿. 气候与环境研究. 2017(02)
[9]低丘红壤区农田水热通量变化特征及气候学足迹[J]. 李阳,景元书,秦奔奔. 应用生态学报. 2017(01)
[10]大气湍流间歇性对激光测距回波光子数的影响[J]. 唐美荣,李祝莲,李语强,汤儒峰. 光学学报. 2017(02)
博士论文
[1]民勤绿洲荒漠过渡带梭梭人工林蒸散研究[D]. 张晓艳.中国林业科学研究院 2016
[2]北方典型草原湍流运动特征及湍流通量测定方法研究[D]. 黄彬香.中国农业大学 2014
[3]闪烁仪法准确测算森林生态系统显热通量的湍流理论分析[D]. 郑宁.中国林业科学研究院 2013
硕士论文
[1]自制大孔径闪烁仪饱和规律及修正研究[D]. 张功.安徽农业大学 2015
[2]华北低丘南段山地人工林蒸散和水分利用效率的变化特征[D]. 国琳.中国林业科学研究院 2010
本文编号：3500075
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