森林火災對流域蒸散發(fā)和徑流的影響研究.pdf

1、全球氣候變暖導致森林火險天氣增加，森林火災的發(fā)生機率呈上升的趨勢。森林火災通過影響植被、地表枯落物、土壤及生態(tài)環(huán)境等影響降雨截留、土壤蓄水量、蒸散發(fā)及徑流量等流域水循環(huán)的各個環(huán)節(jié)。在氣候變化的背景下，森林火災水文響應的研究有助于揭示森林流域的水循環(huán)機制，為流域范圍內森林資源和流域水資源的合理規(guī)劃管理提供科學依據，促進陸地生態(tài)系統的可持續(xù)發(fā)展。目前，森林火災的水文響應受到國內外學者的廣泛關注。本文以發(fā)生在澳大利亞維多利亞州的1983和20

2、03年的兩場森林大火為例，采用統計分析與水文模型模擬相結合的方法，開展森林火災對流域蒸散發(fā)和徑流影響的研究，并嘗試在降雨-徑流模型中考慮土壤含水量和植被動態(tài)信息提高受火災干擾流域的徑流模擬精度。主要研究內容及結論如下:
　　(1)研究流域的氣候向有利于林火發(fā)生的方向演變。選取與林火發(fā)生條件密切相關的四個氣象指標（氣溫（最高溫、最低溫及平均氣溫）、降水量、相對濕度及潛在蒸散發(fā)），采用5年滑動平均及距平分析相結合的方法，分析各氣象指標

3、在研究時段內的發(fā)展趨勢，結果表明，研究流域的氣候有變暖變干的趨勢，有利于林火的發(fā)生，要做好林火的預防工作。
　　(2)森林火災燒毀地表植被，影響流域蒸散發(fā)的時空分布。森林火災導致火災當年流域平均葉面積指數和地表反照率驟減，而后，伴隨植被的恢復逐漸恢復。地表反照率的變化反映了地表輻射平衡的變化，從而影響流域的蒸散發(fā)水平。對比火災前后流域蒸散發(fā)時空分布的變化，發(fā)現森林火災對流域蒸散發(fā)的影響與火燒的嚴重程度有關。火燒嚴重的區(qū)域，蒸散發(fā)的

4、減少幅度較大，反之，較小。伴隨植被的恢復流域的蒸散發(fā)有增加的趨勢。
　　(3)利用水文模型模擬并量化了森林火災對流域徑流量的影響。利用澳大利亞的AWRA-L、我國的新安江和法國的GR4J三個水文模型分別模擬火災前后各流域的基準徑流過程，進而估算森林火災對流域徑流量的影響。首先，考慮到火災后氣候有變暖變干的趨勢，為了確保模型在火災前率定的參數可以有效的應用到火災后的研究時段，選擇屬性相似距離相近的未受火災影響的四個流域進行參數移用的

5、有效性驗證;其次，將三個研究流域火災前率定的參數應用于火災后模擬森林火災對流域徑流過程的影響。分析發(fā)現，在火災前后氣候條件穩(wěn)定的條件下，森林火災是災后短期內徑流增加的主要原因，伴隨植被的恢復森林火災引起流域產水量增量的減小。
　　(4)考慮火災引起植被及土壤水動態(tài)的變化，模擬了森林火災的徑流響應過程。針對集總式降雨徑流模型中很少考慮植被動態(tài)信息的不足，將土壤含水量與遙感植被動態(tài)信息與Penman-Monteith模型相結合，改進新

6、安江模型，進而提高受火災干擾流域的徑流模擬精度。本文以新安江模型為例，采用考慮土壤含水量動態(tài)及植被動態(tài)信息的Penman-Monteith模型對新安江模型中的三層土壤蒸發(fā)模型進行改進。將改進的新安江模型在受2003年森林火災影響的4個研究流域應用，改進新安江模型的率定期和驗證期的模擬精度均有一定提高。為了進一步說明植被動態(tài)信息對徑流過程的影響，本文設計了3個反映不同植被信息的實驗方案在驗證期對改進模型進行測試。對比3個實驗方案發(fā)現，利用