青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)輻射平衡特性及大氣逆輻射模型研究.pdf

1、地表輻射平衡(Rn)是地一氣間能量交換的測度之一，在氣候變化中起著重要的作用。輻射平衡受反射率、水汽壓、溫度、下墊面狀況等因素以及時空變化的強烈影響。輻射平衡常用于描述生態(tài)系統(tǒng)的有效輻射特征，因此，很多研究報道了不同陸地生態(tài)系統(tǒng)的輻射平衡狀況。通常，到達地面的太陽輻射、反射輻射和地面放射輻射隨高度的升高而增加。高寒草甸是青藏高原上分布最為廣泛的植被類型，是世界上最遼闊的高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)，亦是地球上生物多樣性最豐富的草原生態(tài)系統(tǒng)之一。青藏

2、高原的草地生態(tài)環(huán)境存在著抗逆性差、脆弱的特點，對氣候變化表現(xiàn)極為敏感。對青藏高原生態(tài)系統(tǒng)輻射平衡和能量平衡的研究是揭示全球氣候變化的重要環(huán)節(jié)，在全球氣候變化中扮演著重要的角色。大氣逆輻射是輻射平衡中一個極為重要的組成部分，對生態(tài)系統(tǒng)輻射平衡、能量平衡有重要的影響。探討青藏高原的輻射平衡特性與大氣逆輻射模型及其影響機制對進一步揭示該生態(tài)系統(tǒng)的輻射收支、能量平衡狀況有著重要意義。
　　 本文通過生態(tài)系統(tǒng)輻射通量及環(huán)境要素自動觀測系統(tǒng)

3、對青藏高原矮嵩草(Kobresia)草甸生態(tài)系統(tǒng)的輻射通量和環(huán)境要素變化進行觀測，以劉割烘干法測量生物量，應用數(shù)據(jù)預處理、描述性統(tǒng)計、線性回歸與線性相關、非線性分析、通徑分析、數(shù)學建模等科學分析方法，對青藏高原矮嵩草(Kobresia)草甸生態(tài)系統(tǒng)輻射平衡特征進行分析，并對該生態(tài)系統(tǒng)大氣逆輻射進行模型模擬，得出主要結論如下：
　　 (1)太陽輻射(Rs)年變化趨勢與太陽高度角的年變化一致，年均太陽總輻射量為6298 MJ m-2

4、y-1，比所報道的同緯度草原高出31％，約為同緯度低海拔地區(qū)的1.5倍到2倍。其中，年太陽輻射總量的48％集中在5-9月間的高寒草甸植物生長季。
　　 (2)相對于地面長波輻射(Lu)和大氣逆輻射(Ld)而言，有效輻射(Ln)較小，高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)植物生長季(5月至9月)的有效輻射明顯低于非生長季(10月至次年4月)，其中37％分布于高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的植物生長季內。
　　 (3)青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的日輻射平衡均為盈

5、余。凈輻射的60％分布于高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的植物生長季。
　　 (4)高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)積雪的日均反射率最高值可達0.90；無積雪期間變化范圍在0.16至0.26之間，均值為0.22；較高值出現(xiàn)在冬季，較低值出現(xiàn)在生長季，最低值出現(xiàn)在九月。在生長季反射率出現(xiàn)了一個較小但較明顯的上升變化，可能是由于相對低地而言，高原植物表面覆被有較多的白色絨毛。可能的生態(tài)學推斷之一是較高的反射率可使高原植物免于被強烈的太陽輻射所傷害。青藏高原高寒草甸

6、的反射率不僅高于全球平均值，而且也高于北半球的平均水平。
　　 (5)與其他生態(tài)系統(tǒng)相比較，標準化有效輻射(L=Ln/Rs)的年變化幅度較大，年均值為0.34，高于其他生態(tài)系統(tǒng)，分別是全球表面的1.31倍，是北半球地表的1.21倍。
　　 (6)輻射效率(η=Rn/Rs)受反射率和標準化有效輻射影響，年均值僅為0.44。與其他草地生態(tài)系統(tǒng)，以及溫帶植被相比明顯偏低，是全球表面輻射效率的72％，北半球表面輻射效率的76％。

7、
　　 (7)生態(tài)系統(tǒng)輻射平衡不僅受海拔的影響，亦受生態(tài)系統(tǒng)生物氣候特征的影響。高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的年輻射效率為高原荒漠、高原荒漠草原、高原草甸三種生態(tài)系統(tǒng)的1.6—2.0倍。植被覆被是影響青藏高原生態(tài)系統(tǒng)輻射平衡分配的重要因子之一。
　　 (8)長波形式的能量交換是青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)輻射能量損失的主要原因。植被狀況、土壤含水量、大氣水汽壓和大氣溫度是影響青藏高原高寒草甸輻射平衡特征的主要生物和環(huán)境因素。