长白山阔叶红松林的零平面位移和粗糙度
长白山区植被覆盖度时空变化及地形分异研究
学支撑。[方法]基于 MODI
SNDVI与 DEM 数据,采用像元二分模型估算长白山区 2000—2020 年植被覆
盖度,运用 Sen+Mann
-Kenda
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l趋势分析、空间自相关分析及 重 心 迁 移 模 型,结 合 地 形 面 积 差 异 修 正 系 数,
深入解析植被覆盖 度 时 空 演 变 特 征,并 定 量 揭 示 植 被 覆 盖 变 化 在 高 程、坡 度、坡 向 因 子 上 的 分 异 效 应。
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北京城市通量足迹及源区分布特征分析
北京城市通量足迹及源区分布特征分析刘郁珏;胡非;程雪玲;宋宗朋【摘要】城市下垫面具有不同于其他下垫面的特殊复杂性,通量的源汇分布十分不均,导致直接测量以及定量的描述城市中水汽、二氧化碳等通量变得非常困难.涡动观测系统在城市通量观测中得到广泛应用,但由于涡动协方差观测系统传感器都架设在一定的高度上,其测量结果只反映特定点下垫面或某部分下垫面的物理过程,不能说明观测结果是否具有下垫面属性的代表性,无法反映观测通量的空间变异性.足迹函数(Footprint)的产生就是为了解决这一问题,其又称源权重函数,是描述近地面层表面源或汇的空间分布和仪器观测通量值之间关系的函数.本文采用北京325 m气象塔近1年7层涡动协方差观测数据、超声数据,分析了不同风向、不同稳定度、不同高度下足迹函数所表达的通量贡献区域范围的变化规律.结果表明,在大气稳定条件下时,通量贡献区范围的大小与主风向无显著差异,而不稳定条件下计算结果与主风向无关.在不同高度下所有稳定条件下通量贡献区范围要大于不稳定条件,中性条件则介于两者之间.8m、16m高度上的观测结果不能完全代表城市下垫面通量贡献区,47 m以上能够代表城市下垫面通量贡献区,280 m则已经包含了郊区和城区的权重平均.同一大气稳定度条件下,高度越高通量贡献区范围越大,90％通量贡献区范围与观测高度成线性关系,这种线性关系可以预测没有观测高度或者更高处的通量贡献区范围.【期刊名称】《大气科学》【年(卷),期】2014(038)006【总页数】11页(P1044-1054)【关键词】通量足迹分析;城市下垫面;涡度测量【作者】刘郁珏;胡非;程雪玲;宋宗朋【作者单位】中国科学院大气物理研究所,北京100029;中国科学院大学,北京100049;中国科学院大气物理研究所,北京100029;中国科学院大气物理研究所,北京100029;中国科学院大气物理研究所,北京100029;中国科学院大学,北京100049【正文语种】中文【中图分类】P4421 引言不同于森林、草地、农田等均一下垫面，城市下垫面具有其特殊的复杂性。
【国家自然科学基金】_植被生态系统_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
植被覆盖度 植被类型 植被指数 植被净初级生产力 植物群落 植物多样性 植物功能群 格局 根冠比 有机碳密度 时间序列 时空变化 敏感性分析 影响因素 岩溶区 小流域 塔里木河下游 塔里木河 地表径流 地形因子 土壤物理性质 土壤活性碳库 土壤含水量 围封 可持续发展 南川市三泉镇 动态 内蒙古典型草原 六盘山 侵蚀环境 伏牛山自然保护区 人工林 q10值 co2浓度 casa模型 黑河流域 黑土滩 黄羊滩沙地 黄河源区 黄河三角洲湿地 黄土高原 黄土丘陵沟壑区 鹅绒委陵菜 鱼类群落 高速公路 高山峡谷区 高寒草地 高寒嵩草草甸 高光谱反射率 香格里拉 食物链 额济纳绿洲 预测模型 非正常凋落物
53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106
科研热词 遥感 气候变化 植被恢复 森林生态系统 植被 ndvi 景观格局 modis 生物量 物种多样性 模型 植被覆盖度 植被类型 地理信息系统 土地利用 碳贮量 碳储量 生物多样性 生态系统 环境因子 湿地 水分 影响因素 土壤种子库 土壤水分 土壤呼吸 土壤含水量 土壤 分布特征 净初级生产力 高寒草地 高寒草原生态系统 青藏高原 遥感影像 退化生态系统 蒸腾 聚类分析 群落演替 细根 碳ห้องสมุดไป่ตู้环 碳密度 石漠化 生态环境 生态恢复 生态 演替 温带草原 海拔梯度 海岸带 活性有机碳 泾河流域 植被生态系统
科研热词 遥感 植被 土壤水分 生态恢复 叶面积指数 土壤呼吸 碳循环 生物量 生态系统 湿地 植被盖度 植被恢复 土壤有机碳 评价 种间联结 潜热通量 温度 气候变化 放牧 地理信息系统 土壤养分 农田生态系统 典型草原 优势种 中国 三峡库区 ndvi 黄土丘陵区 降雨量 陆地生态系统 群落组成 绿洲 等高绿篱 空间变异 祁连山 碳截存 碳库管理指数 碳密度 研究进展 生物土壤结皮 生态需水 生态输水 生态环境 生态水文学 生态效益 生态修复 环境效益 环境因素 环境因子 物种多样性 温度敏感性 气孔导度
长白山地土壤碳,氮,磷含量及生态化学计量垂直特征
长白山地土壤碳,氮,磷含量及生态化学计量垂直特征
长白山是我国东北地区的天然保护区之一，因其独特的自然景观和生物多样性而备受
关注。
土壤碳、氮、磷是维持生态系统平衡的重要元素，了解其含量和垂直分布特征对于
生态环境保护和管理十分重要。
本研究利用长白山南坡海拔700 m、1400 m、1900 m三个梯度高度的土壤样品，分析
了不同高度的土壤碳、氮、磷含量以及它们之间的化学计量比。
结果显示，随着海拔高度
的升高，土壤有机碳和全氮含量呈现出先升高后下降的趋势，而速效磷含量则呈现出先降
低后升高的趋势。
具体来说，在海拔700 m处，土壤有机碳、全氮、速效磷含量分别为41.85 g/kg、1.37 g/kg、20.68 mg/kg；在海拔1400 m处，分别为60.64 g/kg、1.64 g/kg、8.86 mg/kg；在海拔1900 m处，分别为55.46 g/kg、1.34 g/kg、18.37 mg/kg。
除了土壤有机碳含量之外，其他指标在不同高度之间存在显著差异（P < 0.05）。
化学计量比方面，土壤碳氮比和碳磷比呈现先升高后下降的趋势，而氮磷比在不同高度之间的差异不明显。
总体而言，长白山南坡土壤中的碳、氮、磷含量随着海拔高度的升高呈现出动态变化
的趋势。
这与大多数山地生态系统中的情况相似，可以解释为随着高度升高，温度和降水
等环境因素的变化，微生物代谢活动和植物生长发育受到影响，导致土壤中元素的循环发
生变化。
此外，不同元素之间的化学计量比也随着海拔高度变化，这为进一步深入了解长
白山南坡生态系统提供了新的思路。
森林测计学考试习题资料
一、填空题二、三、简述题2. 绘图说明典型异龄混交林的直径分布规律。
异龄混交林的直径分布规律：典型天然异龄林直径分布规律的主要特征为：林分中最小径阶的林木株数最多；随着直径的增大，其林木株数开始时急剧减少，达到一定直径后，林木株数减少幅度渐趋平缓，而呈现为近似双曲线形式的反“J”形曲线。
(2分)(2分)3. 简述一元和二元立木材积表的优缺点。
优点:一元材积表只有胸径一个因子,便于林业生产应用；二元材积表精度比一元材积表高,适用范围广。
(2分)缺点：一元材积表适用范围小，只能用来计算林分蓄积而不能用来计算单株树木材积。
二元材积表应用起来比较复杂。
(2分)4. 材种出材率曲线的变化规律。
材种出材率曲线的变化规律：(1)经济材出材率：在小径阶处低，随径阶增大而逐渐上升，以后上升速率变缓，到特大径阶后略有下降趋势；(2分)(2)薪材出材率：在小径阶处较高，随径阶增大而下降，以后下降速率变缓；(1分)(3)废材出材率：在小径阶处较高，随径阶增大而下降，至一定径阶后基本保持平稳状态。
(1分)5.5. 分级标准木法选取标准木的原则：(1)等株径级标准木法：依径阶由小到大的顺序，将林分分为株数基本相等的3—5个径级；(2)等断面径级标准木法：依径阶顺序，将林分分为断面积基本相等的3—5个径级；径阶等比标准木法：分别径阶按等比选取标准木，即每个径阶所选取的标准木的株数和该径阶内林木株数的比值一定的方法。
6.林分生长量的种类及其相互关系。
林分生长量分为：(1)毛生长量(Z gr )；(2)纯生长量(Z ne )；(3)净增量(∆)；(4)枯损量(0M )；(5)采伐量(C )；(6)进界生长量(I )。
相互关系为：00M C M Z Z CZ ne gr ne ++∆=+=+∆=四、论述题(本大题共1小题，每小题10分，总计10分)1. 林分表法和材积差法测定林分生长量的相同点和不同点。
1．林分表法和材积差法测定林分生长量的相同点：1） 用过去的直径定期生长量资料；(1分)2）假设间隔期内树高曲线无明显变化；(1分)3）利用现在的直径分布；(1分)4）要有验证过的一元材积表（材积式）；(1分)5）用现在的净增量代替将来的毛生长量，不能对枯损量、采伐量和进界生长量等进行估计。
【国家自然科学基金】_气象生态因子_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140803
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空气饱和差 碳通最 研究方法 相对辐射 相关分析 生长季 生理生态因子 生态系统呼吸 生态环境 生境 甘肃省 环境梯度 物候 热岛效应 湿度 温湿度 温暖指数 温度 温带荒漠草原 温光气象因子 涡度相关 海州湾 水资源 水热环境参数 水华预防 水华预测 水力提升 水力侵蚀预测模型 水分利用效率 气象条件等级 气孔阻抗 气候适宜度 气候生态型 气候变暖 模拟预测 植被覆盖 植物功能性状 棉铃 棉籽 梭梭实生苗 根系液流 最大电力负荷 晴空指数 景观类型 春玉米 时空格局 时滞效应 日照时数 数字高程模型 敏感性试验 敏感性分析 支持向量机分类 播期 急尖长苞冷杉
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
生育期 生态需水量 生态水文功能 生态因子 生境 玉米冠层 物候模型 热脉冲技术 热带季节雨林 滴灌 液流速率 涡度相关 消光系数 浑善达克沙地 油蒿 水稻 水热因子 水分复合因子 水分供求关系 模型 植被类型 植被净第一性生产力(npp) 棉花 根系分区交替灌溉 树木 树干液流 林冠上方 林内近地层 杜仲人工林 杉木 昆虫 时间序列 时空变异 时空变化 时空关系 敏感性分析 排放源清单 排放因子 扎龙湿地 恢复力 径流量 径流 形态 应用分析 干旱 季节性冻土 季节变化 天津 塔里木河干流 塔里木河下游 塔里木河三源流 垂直分布 地理分异 土壤质量
森林计测学复习思考题
森林计测学复习思考题森林计测学复习思考题第一部分：测量学一、填空题1. 相邻两等高线之间的高差称等高距。
2.测量的基本工作为高程测量、距离测量和水平角测量。
3.钢尺或皮尺有20m、30m、50m三种，分为端点尺和刻线尺。
4.空间相交的两条直线在水平面上的投影所夹的角度叫水平角。
5.某一同学用经纬仪观测竖直角时，其物镜微微上倾照准所测目标，读竖盘读数为88o32112″。
则该竖直角为1o27148″。
6．测量工作的基本技能包括观测、计算和绘图。
7．过地面上某一点的磁子午线与真子午线之间的夹角称磁偏角，真子午线与坐标纵线的夹角称子午线收敛角，磁子午线与坐标纵线之间的夹角称磁坐偏角。
8.“三北”方向是指磁北、真北、坐标纵线北。
9.任一点的子午面与首子午面的夹角叫该点的经度。
过某点的铅垂线与赤道平面的夹角纬度。
二、概念题1．坐标方位角：由坐标纵线的北端顺时针方向量到某直线的夹角，称为该直线的方位角。
2．控制点：为保证成图的精度和较高的工作效率，必须测区范围内均匀地布设一定数量的骨干点并精确地测算其位置，这些点称为控制点。
3．首曲线：根据相应的等高距测绘的等高线。
其高程是等高距的倍数，用细实线描绘。
4．等高距：相邻两等高线之间的高差，用h表示。
5．半依比例符号：凡是长度能依比例，而宽度不能缩绘的狭长地物符号，称为线状符号或半比例符号。
6．闭合导线：从某点出发，经过若干连续的折线后仍回至该点，形成一个闭合多边形。
7．绝对高程：地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程或海拔（以H表示）。
8．平面控制测量：测定控制点平面位置的工作称称平面控制测量9．比例尺精度：地形图上0.1mm所表示的实地水平长度，称为地形图的比例尺精度。
三、简述题1．简述用水准仪及双面尺法，测量地面两点A、B的高差方法步骤。
并写出计算公式。
欲测A、B两点间高差，在A、B之间安置水准仪，粗平，先后视A点主尺，精平读数得a1；前视B点主尺，精平读数得b1，则h1=a1-b1；再前视B点辅尺，精平读数得b2；后视A 点辅尺，精平读数得a2。
小兴安岭不同区域天然次生林下红松种源试验
第４９卷第６期东 北 林 业 大 学 学 报Ｖｏｌ．４９Ｎｏ．６２０２１年６月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＯＲＴＨＥＡＳＴＦＯＲＥＳＴＲＹＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＪｕｎ．２０２１１）国家重点研发计划子课题（２０１７ＹＦＣ０５０４１０２）。
第一作者简介：魏志刚，男，１９７３年５月生，国家林业与草原局盐碱地研究中心（中国林业科学研究院），教授。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｉｇａｎｇｗｅｉ１９７３＠１６３．ｃｏｍ。
通信作者：杨传平，林木遗传育种国家重点实验室（东北林业大学），教授。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｃｐ＠ｎｅｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
收稿日期：２０２１年４月２日。
责任编辑：潘 华。
小兴安岭不同区域天然次生林下红松种源试验１）魏志刚（国家林业与草原局盐碱地研究中心（中国林业科学研究院），北京，１０００９１） 王瑞琪 刘莹莹 夏德安 杨传平 李若林 商永亮 舒华铎 （林木遗传育种国家重点实验室（东北林业大学）） （丽林实验林场） （带岭林业实验局） （双丰林业局） 摘 要 通过林下栽植红松，增加其在林分中的优势度，是加快小兴安岭天然次生林向阔叶红松林恢复进程的重要手段。
然而，长期以来，小兴安岭天然次生林林下栽植红松时，没有考虑区域内不同地点对红松良种造林效果的影响，存在不适红松品种造林后适应差和生长量低等现象。
针对上述问题，以小兴安岭丽林实验林场（北部）、带岭林业实验局（中部）及双丰林业局（南部）３个地点为代表，进行了次生林下红松种源试验研究，结果表明：不同地点之间，红松各种源地径、树高、３年高、当年高和保存率均存在显著差异；地点与种源在地径、树高和当年高性状上存在极显著交互作用；丽林和带岭试点铁力种源最优，双丰试点鹤岗种源最优。
关键词 红松；种源试验；天然次生林；小兴安岭分类号 Ｓ７２２．５ＰｒｏｖｅｎａｎｃｅＴｅｓｔｏｆＰｉｎｕｓｋｏｒａｉｅｎｓｉｓｉｎＮａｔｕｒａｌＳｅｃｏｎｄａｒｙＦｏｒｅｓｔｓｉｎＤｉｆｆｅｒｅｎｔＲｅｇｉｏｎｓｏｆＸｉａｏｘｉｎｇ’ａｎＭｏｕｎｔａｉｎｓ／／ＷｅｉＺｈｉｇａｎｇ（ＳａｌｉｎｅＳｏｉｌＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＮａｔｉｏｎａｌＦｏｒｅｓｔｒｙａｎｄＧｒａｓｓｌａｎｄＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅ ｍｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９１，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）；ＷａｎｇＲｕｉｑｉ，ＬｉｕＹｉｎｇｙｉｎｇ，ＸｉａＤｅａｎ，ＹａｎｇＣｈｕａｎｐｉｎｇ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏ ｒａｔｏｒｙｏｆＦｏｒｅｓｔＴｒｅｅＧｅｎｅｔｉｃｓａｎｄＢｒｅｅｄｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）；ＬｉＲｕｏｌｉｎ（ＬｉｌｉｎＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＦｏｒｅｓｔＳｔａｔｉｏｎ）；ＳｈａｎｇＹｏｎｇｌｉａｎｇ（ＤａｉｌｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＢｕｒｅａｕ）；ＳｈｕＨｕａｄｕｏ（ＳｈｕａｎｇｆｅｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＢｕｒｅａｕ）／／ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０２１，４９（６）：６－１０，１５．Ｔｏａｃｃｅｌｅｒａｔｅｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｔｏｂｒｏａｄ ｌｅａｖｅｄＰｉｎｕｓｋｏｒａｉｅｎｓｉｓｆｏｒｅｓｔ，ｉｔｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｍｅｔｈｏｄｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｉｔｓｄｏｍｉｎａｎｃｅｔｈｒｏｕｇｈａｒｔｉｆｉｃｉａｌａｆｆｏｒｅｓｔａｔｉｏｎｉｎｎａｔｕｒａｌｓｅｃｏｎｄａｒｙｆｏｒｅｓｔ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔｈａｓｂｅｅｎｎｏｔｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎｓｈａｖｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆＫｏｒｅａｎｐｉｎｅｖａｒｉｅｔｉｅｓ，ａｎｄＫｏｒｅａｎｐｉｎｅｐｌａｎｔａｔｉｏｎｈａｓｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｐｏｏｒａｄａｐｔ ａｂｉｌｉｔｙａｎｄｌｏｗｇｒｏｗｔｈ，ｗｈｉｃｈａｒｅｃａｕｓｅｄｂｙｕｎｓｕｉｔａｂｌｅＫｏｒｅａｎｐｉｎｅｖａｒｉｅｔｉｅｓ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｓｅｐｒｏｂｌｅｍａｂｏｖｅ，ｔｈｅｐｒｏｖｅ ｎａｎｃｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆＫｏｒｅａｎｐｉｎｅｉｎｎａｔｕｒａｌｓｅｃｏｎｄａｒｙｆｏｒｅｓｔｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎｔｈｒｅｅｓｉｔｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇＬｉｌｉｎＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＦｏｒｅｓｔＳｔａｔｉｏｎ（Ｎｏｒｔｈ），ＤａｉｌｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＢｕｒｅａｕ（Ｃｅｎｔｒａｌ），ａｎｄＳｈｕａｎｇｆｅｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＢｕｒｅａｕ（Ｓｏｕｔｈ）ｏｆＸｉ ａｏｘｉｎｇ’ａｎＭｏｕｎｔａｉｎｓ．Ｔｈｅｒｅｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｏｒｅｘｔｒｅｍｅｌｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｄｉａｍｅｔｅｒ，ｔｒｅｅｈｅｉｇｈｔ，ｓｅｖｅｎ ｙｅａｒｈｅｉｇｈｔ，ｃｕｒｒｅｎｔｙｅａｒｈｅｉｇｈｔ，ａｎｄｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆＫｏｒｅａｎｐｉｎｅａｍｏｎｇｔｈｒｅｅｓｉｔｅｓ；ｔｈｅｒｅｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｂｅ ｔｗｅｅｎｓｉｔｅｓａｎｄｐｒｏｖｅｎａｎｃｅｓｉｎｄｉａｍｅｔｅｒ，ｔｒｅｅｈｅｉｇｈｔａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｙｅａｒｈｅｉｇｈｔ；ＴｉｅｌｉｐｒｏｖｅｎａｎｃｅｉｓｔｈｅｂｅｓｔｐｒｏｖｅｎａｎｃｅｏｆＫｏｒｅａｎｐｉｎｅｉｎＬｉｌｉｎＦｏｒｅｓｔＦａｒｍａｎｄＤａｉｌｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＢｕｒｅａｕ，ａｎｄｔｈｅＨｅｇａｎｇｐｒｏｖｅｎａｎｃｅｅｘｈｉｂｉｔｓｔｈｅｂｅｓｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｉｎＳｈｕａｎｇｆｅｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＢｕｒｅａｕ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｐｉｎｕｓｋｏｒａｉｅｎｓｉｓ；Ｐｒｏｖｅｎａｎｃｅｔｅｓｔ；Ｎａｔｕｒａｌｓｅｃｏｎｄａｒｙｆｏｒｅｓｔｓ；Ｘｉａｏｘｉｎｇ’ａｎＭｏｕｎｔａｉｎｓ 阔叶红松林以红松（Ｐｉｎｕｓｋｏｒａｉｅｎｓｉｓ）为主，伴生树种主要有紫椴（Ｔｉｌｉａａｍｕｒｅｎｓｉｓ）、水曲柳（Ｆｒａｘｉｎｕｓｍａｎｄｓｃｈｕｒｉｃａ）和胡桃楸（Ｊｕｇｌａｎｓｍａｎｄｓｈｕｒｉｃａ）等珍贵阔叶树种，是小兴安岭地区稳定性最好的生态系统和最重要的木材生产基地［１］。
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长白山阔叶红松林的零平面位移和粗糙度3赵晓松1,233 关德新1 吴家兵1 金昌杰1 韩士杰1(1中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳110016;2中国科学院研究生院,北京100039)摘 要 根据长白山阔叶红松林气象观测塔上16个月的风速、温度、湿度及气压的连续观测资料,根据中性层结条件下风速随高度的对数变化规律,利用廓线法中的牛顿迭代法计算了该森林的零平面位移d 和粗糙度z 0,结果表明,d 和z 0均存在着较明显的季节变化,在生长季d 较大,z 0较小,而非生长季恰好相反,标准化的零平面位移d/h 和粗糙度z 0/h 在生长季和非生长季平均分别为01867,01764和4147×10-2,3159×10-2。
与叶面积指数对比分析发现,d/h 和z 0/h 与叶面积指数分别存在正相关和负相关的关系。
敏感性分析表明,牛顿迭代法求d 和z 0对风速的精度要求较高,需要精度高的仪器和长期的数据积累。
关键词 零平面位移,粗糙度,阔叶红松林,牛顿迭代法中图分类号 S716 文献标识码 A 文章编号 1000-4890(2004)05-0084-05Z ero 2plane displacement and roughness length of the mixed forest of broad 2leaved and K orean 2pine in Changb ai Mountain.ZHAO Xiaosong 1,2,GUAN Dexin 1,WU Jiabing 1,J IN Changjie 1,HAN Shi 2jie 1(1Institute of A pplied Ecology ,Chinese Academy of Sciences ,S henyang 110016,China ;2Graduate School of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100039,China ).Chinese Journal of E 2cology ,2004,23(5):84～88.Based on logarithm law of wind profile under neutral stratification ,zero 2plane displacement d and roughness length z 0of the mixed forest of broad 2leaved and K orean 2pine in Changbai Mountain were calculated with Newton iteration according to the 16months profile measurements of wind speed ,air temperature ,humidity and pressure.The results showed that d and z 0had obvious seasonal variation.In growing season was relatively high and z 0was lower.Normalized values ,d/h and z 0/h ,were in the magnitude of 01867,01764and 4147×10-2,3159×10-2in growing season and dormant sea 2son ,respectively.d/h and z 0/h were positively and negatively correlated with leaf area indexes of the forest.Sensitive analysis showed that the iteration approach of calculating d and z 0demanded high precision measurements of wind speed in the profiles.This work should be based on the long term measurements with high 2precision instruments.K ey w ords zero 2plane displacement ,roughness length ,mixed forest of broad 2leaved and K orean 2pine ,Newton iteration approach.3国家自然科学基金项目(30370293)和中国科学院知识创新工程重大资助项目(KZCX12SW 201201A1)。
33通讯作者收稿日期:2004-02-27 改回日期:2004-07-011 引 言零平面位移(d )和粗糙度(z 0)是植被动量、热量和气体交换等参数化过程的重要因子,用来表达这些量的湍流交换系数[17]。
随着涡动相关技术越来越广泛地应用于森林等高大植被的CO 2、水汽等气体交换的测量,作为空气动力学分析中的重要因子,同时也是footprint 等多种模型的重要输入参数,d 和z 0得到了很大的关注。
求解d 和z 0的方法主要有廓线法[6,9,23]、解析分析[3,12,13,14,19]、数值模拟[20,22]和湍流综合法[1,5]等方法。
廓线法的优点是反映了流场实际观测结果,但需要高精度、运行稳定的自动观测仪器;数值模拟方法的流体力学机理明确,但需要野外实际观测的验证;湍流综合法建立在湍流统计关系的基础上,并需要超声风温仪等精密仪器,应用较少。
获取观测数据的方法主要有风洞模拟实验和野外实地观测,由于风洞模拟实验具有模型可随意改变的优点,所以很多学者进行了不同类型模型的风洞实验研究[2,4,7,8,16,24],但风洞实验中的模型很难实现与野外实际植被之间严格的几何相似(如枝叶尺度及其分布)和物理相似(如层结稳定度、枝杆的力学性质等),所以只能模拟特定条件的情况,与野外实际观测结果相互补充是十分必要的。
因为d生态学杂志Chinese Journal of Ecology 2004,23(5):84～88和z0是植被与大气之间动力、热力作用研究的基本参数,分析其长期变化(如季节变化)有重要的意义,特别是落叶林的叶面积季节变化很大,d和z0也应有明显的改变,Shaw(1982)的数值模拟结果证明了这一点,但至今还没有实际观测的研究结果来完整地描述落叶森林d和z0的季节变化过程,绝大部分是生长季某一时段的研究[1,5,10,11,18,21,23]。
本文拟利用先进的自动观测仪器获得的较长时间的观测数据(16个月),用廓线方法中的牛顿迭代法计算长白山阔叶红松林的d和z0,分析其季节动态变化规律以及与叶面积指数(LAI)的关系,为森林-大气物质、能量交换的研究提供基本参数。
2 研究地区与方法211 自然概况本项研究在中国科学院长白山森林生态系统定位站一号标准地阔叶红松林内进行(42°24′N,128°6′E,海拔738m)。
年平均气温为316℃,年平均降雨量713mm。
土壤为山地暗棕色森林土。
观测场附近下垫面地势平坦,林型为成熟原始林,主乔木为红松(Pi nus koraiensis)、椴树(Tilia am urensis)、蒙古栎(Q uercus mongolica)、水曲柳(Fraxi nus m and2 shurica)和色木(A cer m i mo)。
林分为复层结构,下木覆盖度40%,平均株高26m,立木株数约560株・hm-2。
212 方法21211 观测方法 观测林地建有高62m的微气象观测塔,在观测塔上安装了7层气象要素探头,高度分别为215,8,22,26,32,50和60m,测量要素有风速(A100R,Vector Instruments,Denbighshire,U K)、大气温度和湿度(HMP45C,Vaisala,Helsinki,Fin2 land)。
另外,215和60m分别测量气压(CS105, Vaisala,Helsinki,Finland)和风向(W200P,Vector Instruments,Denbighshire,U K),而40m的风速用三维超声风速仪(CAST3,Campbell,USA)测量。
原始采样频率为2Hz,通过数据采集器(CR23X and CR10X,Campbell,U T,USA)采集并按30min计算平均值进行存储。
观测时间从2003年8月24日～2004年12月31日。
同步进行叶面积指数LAI的测量(Li2000, LiCor Inc1,Lincoln,N E,USA),时间从2004年4月～10月末。
21212 数据处理 在中性条件下,风速廓线表达式为U(z)=u3klnz-dz0(1)式中,U(z)为z高度上的平均风速,u0为摩擦风速,k为von Karman常数,取014,z为测量高度,d 为零平面位移,z0为粗糙度。
用梯度理查孙数(R i)来判断近地面层的大气稳定度,Ri=gθv5 θv5z5 U5z2(2)式中,Ri为梯度理查孙数,g为重力加速度,取10m ・s-2,θv为虚位温,根据公式θv=θ・(1+0161r)计算得到,其中r为未饱和空气混合比(g・g-1),θ为位温(θ=T(p0/p)01286,T为大气温度(K),p为气压(kPa),p0为基准气压,取100kPa)。
根据方程(2)的差分形式,选择26和50m两个高度差计算每一时刻的R i值,选取R i值区间(-0103,0103)作为中性层结[15]。
根据方程(1),应用牛顿迭代法计算出d。
具体算法如下:设z1,z2,z3三个测量高度的风速分别为u1, u2,u3,则首先确定迭代公式为f(d)=u1-u2u1-u3=ln(z1-d)-ln(z2-d)ln(z1-d)-ln(z3-d)(3)和迭代函数g(d)=d-f(d)f′(d)(4)给d的初值,求得g(d),再令d=g(d),代入迭代函数求g(d),反复迭代,直到相邻两次g(d)之间的差值小于某个给定的误差(本文取01001),则g(d)即为所求的d。
把d代入(1)中,则(1)变为l n(z-d)为自变量、U(z)为因变量的一元线性方程,用线性回归方法即可求出z0。
本文选择[z1,z2,z3]=[26,32,50m]的风速梯度计算d和z0。
为了减小计算结果的波动性,取5 d的平均值进行时间系列分析。