《毛烏素沙地凝結水形成的物理過程及其影響因素》是依託北京林業大學，由肖輝傑擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：毛烏素沙地凝結水形成的物理過程及其影響因素
- 依託單位：北京林業大學
- 項目負責人：肖輝傑
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
毛烏素沙地是我國生態環境脆弱的地區，在這一區域水分是決定生態結構與功能的關鍵因子，水資源短缺嚴重影響當地的生態環境安全並制約著社會經濟的發展。凝結水作為降水的一種形式，在影響荒漠草原旱生植物生長、彌補蒸發蒸騰造成的土壤水分損耗以及維繫結皮生存等方面具有重要的生態學意義，但由於凝結水形成數量相對較少，在以往大多的水分研究中它經常會被忽略。.本研究，通過室內實驗和野外觀測，結合高精度蒸滲儀稱量技術研究凝結水形成機制，實現對不同水汽來源凝結水量區分。利用渦度相關技術和經驗數學模型，測定和估算不同下墊麵條件下凝結水量。在此研究的基礎上對氣象因子以及不同下墊面類型對凝結水形成的影響進行評價。預期成果可以為沙地水資源評估以及凝結水生態效益評價提供科學的理論依據。
結題摘要
毛烏素沙地生態環境脆弱，土地退化嚴重，水資源短缺制約著當地的經濟發展並影響生態環境的安全。凝結水是乾旱、半乾旱地區重要的水分輸入，本研究通過室內實驗和野外觀測，結合高精度蒸滲儀稱量技術研究凝結水形成機制，實現對不同水汽來源凝結水量區分。利用氣象站觀測試驗地的氣象因子，採用微滲儀稱重法測定不同下墊面的凝結水量，以及沙丘不同坡向、坡位的凝結水量。利用渦度相關技術和經驗數學模型，測定和估算不同下墊麵條件下凝結水量，建立凝結水的估算模型。試驗結果表明，沙地凝結水由大氣水汽凝結、土壤孔隙水汽凝結和吸濕水三部分組成，其中土壤孔隙水汽凝結對凝結水量貢獻率最大。春季，沙地凝結水主要來自於土壤孔隙水汽凝結和吸濕水，土壤孔隙水汽凝結量占總凝結水量的95%。秋季，大氣凝結水量比例增加，占沙地凝結水量的41%，小於土壤水汽凝結量(56%)，土壤吸濕水對土壤凝結水的貢獻率最小(3%)。本研究發現，影響沙地凝結水形成的主要因素有空氣溫度、相對濕度、雲量、風速、土壤熱通量。當其他條件相同，沙地凝結水量與雲量、土壤熱通量和相對濕度呈線性關係，隨相對濕度的增加而增加，隨雲量和土壤熱通量的增加而減少。沙地凝結水量與氣溫和風速呈非線性關係，在初始階段凝結水量會隨著氣溫或風速的增加而增加，當氣溫或風速達到一定閾值後，趨勢相反。野外試驗發現，毛烏素沙地不同下墊面凝結水量差異顯著(P≤0.05)：採用表面積為45.34cm的微型蒸滲儀稱重測量，裸地(0.085mm)＞草地(結皮)＞灌木(0.041mm)，草地凝結水量(0.072mm)與生物結皮凝結水量(0.071mm)無顯著差異(P＞0.05)。微地形對沙地凝結水影響的試驗結果表明，沙丘不同坡向和坡位的凝結水量差異顯著(P≤0.05)，雨前，陽坡的凝結水量(0.066mm)高於陰坡(0.043mm)，坡頂凝結水量(0.042mm)最少；雨後，陰坡(0.308mm)的凝結量高於陽坡(0.259mm)，坡頂(0.150mm)仍最少。 通過數值模擬試驗，本研究校驗了傳統凝結水量預測模型中的參數，採用不同數學模型估算不同下墊面的凝結水量，並與蒸滲儀稱重結果進行對比分析，結果表明傳統 凝結水量預測模型能夠較為準確地估算出毛烏素沙地凝結水量。
