东北植被-大气相互作用观测与模拟研究

植被－大气相互作用作为地球系统各圈层相互作用的关键环节之一，直接影响到气候预测的准确性。20世纪以来，人类活动导致的植被覆盖与气候的巨大变化，进一步引发了大气科学家与生态学家对植被－大气相互作用的关注。正因为如此，世界气候研究计划（WCRP）、国际地圈－生物圈计划（IGBP）、全球环境变化的人文因素计划（IHDP）及其共同倡导的协作计划：全球碳计划（GCP），均以不同形式将植被－大气相互作用列为倡导、鼓励的专项研究内容。特别是，IGBP在第二阶段专门设立了一个核心计划“整合陆地生态系统－大气过程研究（iLEAPS）”，其科学目标就是增进对植被－大气间相互作用的物理、化学和生物过程的理解。近日，中科院植物研究所周广胜课题组基于2004年建立的盘锦湿地生态系统野外观测站与锦州玉米农田生态系统野外观测站的长期通量观测资料，比较分析了东北地区雨养玉米农田生态系统与芦苇湿地生态系统的水、热与能量交换特征，阐述了不同类型生态系统或下垫面陆－气之间通量交换的异同与控制机制。该成果发表在《水文过程》（Hydrological Process，2009, 23: 2069-2080）杂志上。湿地与玉米农田生态系统是我国东北地区的主要生态系统，在陆－气之间的水分、热量与能量交换中起着重要作用。该研究基于长期的涡度相关系统观测资料，比较研究了雨养玉米农田生态系统与芦苇湿地生态系统的水、热与能量交换特征。由于雨养玉米农田生态系统与芦苇湿地生态系统的下垫面性质的显著不同使得两类生态系统的水分与热量交换存在显著差异。芦苇湿地生态系统的热交换（H）强于雨养玉米农田生态系统，但水汽交换（LE）较弱。芦苇湿地生态系统具有较大的热容量，减弱了热量交换，使得其半小时的热交换与水汽交换峰值滞后于雨养玉米农田生态系统半小时左右。实际蒸散（ET）与潜在蒸散（ETp）的比率表明，芦苇湿地的实际蒸散在非生长季的大部分时间均接近于潜在蒸散，而雨养玉米农田生态系统的实际蒸散在生长季接近于潜在蒸散。芦苇湿地的实际蒸散与叶面积指数（LAI）在生长季存在弱线性关系，表明芦苇湿地冠层蒸腾对实际蒸散的贡献较少。同时，不确定的水源引起外部能量进入芦苇湿地，导致其能量闭合较差，从而使得有效能量的分配亦出现不确定性。该研究成果为深入了解不同类型或不同下垫面生态系统－大气之间的水、热与碳通量交换提供了重要理论基础和实验依据。（来源：中科院植物研究所）