论文

黄土高原降水对土壤含水量和导热率的影响

  • 贾东于 ,
  • 文军 ,
  • 张堂堂 ,
  • 席家驹
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  • 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室, 兰州 730000;2. 中国科学院大学, 北京 100049

收稿日期: 2013-12-26

  网络出版日期: 2014-06-28

基金资助

国家自然科学基金项目(41175027,41375022);欧盟项目CORE-CLIMAX(313085);科技部公益性行业(气象)科研专项(GYHY201106028)

Response of Soil Water Content and Soil Thermal Conductivity on Precipitation in Loess Plateau

  • JIA Dongyu ,
  • WEN Jun ,
  • ZHANG Tangtang ,
  • XI Jiaju
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  • Key laboratory of Land surface and Climate Change in Cold and Regions, Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China;2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received date: 2013-12-26

  Online published: 2014-06-28

摘要

基于局地降水是引起黄土高原塬区土壤含水量变化的主要原因,利用黄土高原白庙塬区2005-2010年观测的土壤含水量和降水资料以及2012年夏季观测的土壤温度和含水量资料,分析了土壤含水量、 导热率与降水的相关关系,重点分析了10.0,20.0和40.0 cm土壤含水量的蓄积以及20.0 cm土壤含水量与前期总有效降水的响应。结果表明:(1)不同深度土壤含水量的月变化比较一致,其中降水对5.0 cm土壤含水量的正强迫作用最为显著;(2)10.0 cm和40.0 cm土壤含水量年变化存在两个峰值,分别在3-5月和8-10月;(3)土壤含水量和前期总有效降水的拟合效果在夏季最好,二者在20.0 cm土壤层的相关系数达到0.84,高于其他观测层;(4)在试验前期,土壤含水量迅速增加使得土壤导热率明显升高。持续观测发现虽然土壤导热率会随着降水出现波动,但整体的相关性并不高,没有明显规律。

本文引用格式

贾东于 , 文军 , 张堂堂 , 席家驹 . 黄土高原降水对土壤含水量和导热率的影响[J]. 高原气象, 2014 , 33(3) : 712 -720 . DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00049

Abstract

Regional precipitation is the main cause of the soil water content variation in the climate system. The response of soil water content on the precipitation was analyzed using the datasets of soil water content and precipitation during 2005-2010, and soil water content datasets collected in August of 2010 in the Baimiao mesa of the Pingliang Loess Plateau. The accumulated soil water content at 10.0, 20.0 and 40.0 cm soil layers, and the response of soil water content at 20.0 cm soil layers to the local precipitation are especially considered. The results show that: (1)The variation trends of soil water content at different depths are similar in the study area, the positive responses of soil water content to the local precipitation are the most at 5.0 cm soil layers. (2)There are two peaks (from March to May, July to November) for the annual variation of soil water content at 10.0 cm and 40.0 cm soil layers. (3)In the analyses of the relationship between soil water content and local precipitation, it is found that the soil water content at four soil depths is associated with the local antecedent effective precipitation. The correlation coefficient between soil water content at 20.0 cm soil layers and the antecedent effective precipitation reaches 0.84. This implies the response of soil water content at 20.0 cm soil layers to the effective precipitation is most significant. (4)During the experiment, the soil water content can lead to an obviously increase of the soil thermal conductivity. However, in a long term of observation, the soil thermal conductivity shows irrelevant change with the precipitation.

参考文献

[1]张强, 胡隐樵, 曹晓彦, 等. 论西北干旱气候的若干问题[J]. 中国沙漠, 2000, 20(4): 13-18.
[2]徐学选, 刘文兆, 高鹏, 等. 黄土丘陵区土壤水分空间分布差异性讨论[J]. 生态环境, 2003, 12(1): 52-55.
[3]刘远永, 文军, 韦志刚, 等. 黄土高原塬区地表辐射和热量平衡观测与分析[J]. 高原气象, 2007, 26(5): 928-937.
[4]王胜, 张强, 岳平, 等. 黄土高原中部典型台塬区冬季微气象特征研究[J]. 高原气象, 2011, 30(4): 982-988.
[5]马柱国, 魏和林, 符淙斌. 土壤含水量与气候变化关系的研究进展与展望[J]. 地球科学进展, 1999, 14(3): 299-305.
[6]Wen J, Su Z, Ma Y. Determination of land surface temperature and soil moisture from Tropical Rainfall Measuring Mission/Microwave Imager remote sensing data[J]. J Geophys Res: Atmospheres(1984-2012), 2003, 108(D2): ACL 2-1-ACL 2-10, doi:10.1029/2002JD002176.
[7]何其华, 何永华, 包维楷. 干旱半干旱区山地土壤水分动态变化[J]. 山地学报, 2003, 21(2): 149-156.
[8]王磊, 文军, 韦志刚, 等. 中国西北区西部土壤含水量及其气候响应[J]. 高原气象, 2008, 27(6): 1257-1266.
[9]张秀芝, 吴迅英, 何金海. 中国土壤含水量的垂直变化特征[J]. 气象学报, 2004, 62(1): 51-61.
[10]罗戴A A. 土壤水分状况及其类型[M]. 北京: 科学出版社, 1958.
[11]Li Y Y, Shao M A. Change of soil physical properties under long-term natural vegetation restoration in the Loess Plateau of China[J]. J Arid Environ, 2006, 64(1): 77-96.
[12]Stolte J, Van Venrooij B, Zhang G, et al. Land-use induced spatial heterogeneity of soil hydraulic properties on the Loess Plateau in China[J]. Catena, 2003, 54(1): 59-75.
[13]Koster R D, Dirmeyer P A, Guo Z, et al. Regions of strong coupling between soil water content and precipitation[J]. Science, 2004, 305(5687): 1138-1140.
[14]Chandra S K, Sai M V R, Dwivedi R S, et al. Surface soil water content changes during 2007 summer monsoon season derived from AMSR-E Land3 product[J]. Current Science, 2008, 95(12): 1731-1738.
[15]Koster R D, Suarez M J, Higgins R W, et al. Observational evidence that soil water content variations affect precipitation [J]. Geophys Res Lett, 2003, 30(5): 1241, doi: 10.1029/2002GL016571.
[16]大气科学辞典[M]. 北京: 气象出版社, 1994.
[17]马柱国, 魏和林, 符淙斌. 中国东部区域土壤含水量的变化及其与气候变率的关系[J]. 气象学报, 2000, 58(3): 278-287.
[18]刘可群, 刘志雄, 梁益同, 等. 基于前期有效降水推算耕作层土壤含水量的方法[J]. 中国农业气象, 2009, 30(3): 365-369.
[19]韦方强, 胡凯衡, 陈杰. 泥石流预报中前期有效降水量的确定[J]. 山地学报, 2005, 23(4): 453-457.
[20]王愚, 胡泽勇, 荀学义, 等. 藏北高原土壤热传导率参数化方案的优化和检验[J]. 高原气象, 2013, 32(3): 646-653, doi: 10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00063.
[21]杨兴国, 张强, 杨启国, 等. 陇中黄土高原半干旱区总体输送系数的特征[J]. 高原气象, 2010, 29(1): 44-50.
[22]韦志刚, 文军, 吕世华, 等. 黄土高原陆气相互作用预试验及其晴天地表能量特征分析[J]. 高原气象, 2005, 24(4): 545-555.
[23]杨秋珍, 李军, 徐明. 农田典型土壤降雨入渗特征研究[J]. 高原气象, 2008, 27(增刊1): 175-182.
[24]李亮, 张宏, 胡波, 等. 不同土壤类型的热通量变化特征[J]. 高原气象, 2012, 31(2): 322-328.
[25]陈斌, 丁裕国, 刘晶淼. 土壤含水量的一种统计预报模型初步试验[J]. 气象科学, 2005, 25(3): 231-237.
[26]吴希媛, 张丽萍. 降水再分配受雨强、 坡度、 覆盖度影响的机理研究[J]. 水土保持学报, 2006, 20(4): 28-30.
[27]陈少勇, 郭凯忠, 董安祥. 黄土高原土壤含水量变化规律研究[J]. 高原气象, 2008, 27(3): 530-537.
[28]张文君, 周天军, 宇如聪. 中国土壤含水量的分布与变化I. 多种资料间的比较[J]. 大气科学, 2008, 32(3): 581-597.
[29]赵军, 李旺平, 李飞. 黄土高原太阳总辐射气候学计算及特征分析[J]. 干旱区研究, 2008, 25(1): 53-58.
[30]李洪建, 王孟本, 柴宝峰. 黄土高原土壤水分变化的时空特征分析[J]. 应用生态学报, 2003, 14(4): 515-519.
[31]王瑞, 李伟平, 刘新, 等. 青藏高原春季土壤含水量异常对我国夏季降水影响的模拟研究[J]. 高原气象, 2009, 28(6): 1233-1241.
[32]孟春红, 夏军. "土壤水库"储水量的研究[J]. 节水灌溉, 2004, 4: 8-10.
[33]邵明安, 王全九, 黄明斌. 土壤物理学[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006.
[34]王铄, 王全九, 樊军, 等. 土壤导热率测定及其计算模型的对比分析[J]. 农业工程学报, 2012, 28(5): 78-84.
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