溫帶落葉林蒸散組分同位素組成及其模擬研究.pdf

1、陸地生態(tài)系統(tǒng)蒸散作為SPAC系統(tǒng)主要的水分和能量傳輸項(xiàng)，對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力甚至全球氣候變化都有重要的影響。氫氧穩(wěn)定同位素為陸地生態(tài)系統(tǒng)水文循環(huán)研究提供獨(dú)特可靠的示蹤信息。SiLSM模型將陸面過(guò)程模型和同位素模型結(jié)合，能夠探尋陸-氣的水分交換特征和蒸散同位素特征，但是其忽略了土壤蒸發(fā)的貢獻(xiàn)。在SiLSM基礎(chǔ)上加入土壤蒸發(fā)同位素部分可以進(jìn)一步了解生態(tài)系統(tǒng)蒸散各組分以及其同位素的特征，有助于探索蒸散對(duì)于大氣水汽同位素的影響過(guò)程。本研究基于20

2、09年生長(zhǎng)季加拿大落葉林生態(tài)系統(tǒng)氫氧穩(wěn)定同位素組成及環(huán)境要素的觀測(cè)數(shù)據(jù)，將一個(gè)陸面過(guò)程模型（S-W模型）與葉片水同位素富集模型和土壤蒸發(fā)模型耦合，形成SiLSM2模型以實(shí)現(xiàn)蒸散組分拆分及其組分同位素模擬。
　　本文分析了生態(tài)系統(tǒng)不同來(lái)源液態(tài)水和大氣水汽同位素組成的時(shí)空變化特征，分析了蒸散和土壤蒸發(fā)的同位素組成和同位素通量(Isoflux)的變化特征，探討了過(guò)量氘的主控因子和影響大氣水汽同位素分布的主要過(guò)程。結(jié)果表明不同來(lái)源液態(tài)水同

3、位素組成存在明顯差異，冠層上方水汽同位素比土壤上方貧化。水汽H218O和HDO日變化為“W”型分布。大氣濕度是影響同位素分布的重要因子，水汽混合比和相對(duì)濕度都與水汽過(guò)量氘（dv）存在極顯著負(fù)相關(guān)性，而蒸散和土壤蒸發(fā)速率與dv存在顯著的正相關(guān)性。
　　與SiLSM模型相比，SiLSM2模擬的葉片水18O組成日變化范圍較小，正午基本一致。白天期間，兩個(gè)模型計(jì)算的蒸散同位素組成結(jié)果相近。SiLSM2模型可以較好的模擬出在冠層尺度上葉片水

4、同位素組成，其模擬的蒸散同位素組成與通量闊線計(jì)算值相比白天有一定的低估，其日變化夜間高白天低。模擬的蒸散18O-H218O同位素通量在白天小于觀測(cè)值且都大于0。模擬結(jié)果表明蒸散對(duì)于大氣水汽同位素富集有正貢獻(xiàn)，而土壤蒸發(fā)有使水汽同位素貧化的作用。由于水汽同位素組成白天較低，夜間高，由此認(rèn)為蒸散對(duì)于水汽同位素組成的富集作用不足以抵消其他過(guò)程的貧化作用，比如大氣夾卷。水汽過(guò)量氘對(duì)下墊面水汽供應(yīng)的響應(yīng)情況如何，需要結(jié)合D-HDO的模擬進(jìn)一步分析