Вертикальные потоки тепла, влаги и углекислого газа на верховом болоте юга Валдайской возвышенности

• Автор: Курбатова, Юлия Александровна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с. : ил

Введение.

1. Методические проблемы исследования потоков на уровне экосистемы

1.1. Обшие подходы к изучению потоков тепла, влаги и С.

.2. Метод пульсационных измерений

1.2.1. Теоретическая база метода.

1.2.2. Приборы, используемые в комплексе пульсационных измерений, и общие принципы обработки данных.

1.2.3. Влияние турбулентности на результаты пульсационных измерений

1.2.4. Влияние пространственной неоднородности подстилающей поверхности на результаты пульсационных измерений.

1.3. Потоки и суммы С, углерода и соотношение между величинами , и

1.3.1. Процедуры осреднения и единицы измерений

1.3.2. Методы измерения неттопервичной и чистой первичной продукции ,

и соотношение и с чистым экосистемным обменом .
1.4. Особенности методов изучения потоков для болотных экосистем.
2. Характеристика района, объекта исследований и погодных условий за период наблюдений .
2.1. Краткое физикогсографичсскос и климатическое описание района исследований.
2.2. Характеристика типа и структуры верхового болота
2.3. Особенности погодных условий за период наблюдений .
3. Радиационный баланс верхового болота .
3.1. Общие замечания.
3.2. Коротковолновый баланс Вк
3.2.1. Интегральная суммарная, рассеянная и прямая радиация
3.2.2. Интегральная отраженная радиация и альбедо
3.2.3. Нисходящие потоки фотосинтетически активной радиации
3.3. Длинноволновый баланс Вд.
3.3.1. Противоизлучение атмосферы Еа
3.3.2. Излучение подстилающей поверхности Ез и эффективное излучение.
3.4. Полный радиационный баланс В и его структура
3.5. Особенности радиационного баланса верхового болота в сравнении с радиационным балансом сфагновочерничного ельника
4. Тепловой баланс верхового болота.
4.1. Ключевые вопросы исследования теплового баланса биогеоценозов.
4.2. Замыкание теплового баланса по измерениям на верховом болоте
4.3. Турбулентный поток тепла Н
4.3.1. Общие замечания.
4.3.2. Особенности стратификации приземного слоя атмосферы, ветрового режима
и условий турбулентности за период наблюдений.
4.3.3. Сезонная и суточная изменчивость турбулентного патока тепла Н .
4.4. Поток тепла в почву С
4.5. Затраты тепла на испарение.
4.5.1. Общие замечания
4.5.2. Оценка влияния комплекса метеорологических факторов на суммарное испарение верхового болота в течение бесснежного периода
4.6. Структура теплового баланса и отношение Боуэна.
5. Газообмен СО2 верхового болота
5.1. Общие замечания.
5.2. Суточная динамика вертикальных потоков СО
5.2.1.Зависимость дневных потоков СОот условий прихода фотосинтетически
активной радиации
5.2.2. Ночные потоки СО.
5.3. Суточные суммы и сезонная динамика вертикальных потоков СО
5.4. Кумулятивные потоки СО.
5.5.Связь потоков СОг с потоками влаги и составляющими радиационного и теплового балансов
Заключение
Литературы.
Приложение.
Введение
Россия обладает одним из самых больших в мире ресурсов торфяных болот. Болота и заболоченные земли занимают не менее территории и представляют около площади всех болот мира. По многим функциям участию в глобальных циклах углерода и водяного пара болота России имеют общемировое значение.
Актуальность


Из приведенных данных следует, что в конкретные годы в период с апреля по конец октября уровень, где наблюдалась относительная изотермия амплитуда средней суточной температуры менее 2С, расположен между и 0 см. Средний за день уровень болотных вод в этот же период во влажный год опускался до см, а в сухой год до см. При этом глубина болотных вод четко реагирует на осадки с опаздыванием на одинтри дня в зависимости от интенсивности осадков, а средняя суточная температура почвы понижается после дождей только на глубине 5 см. Понятно, что изотермия на и 0 см скорее всего связана с тем, что датчики температуры были расположены практически в воде. Поэтому более обосновано в данном случае использовать уровень болотных вод как критерий определения нижней границы ДС, а не классические представления метеорологии о вертикальных профилях температуры в почве. Основные методы. Традиционно в метеорологии при изучении физических процессов в приземном слое воздуха, занятом растительностью, а также при описании ЭМО между подстилающей поверхностью и атмосферой, независимо от периодов осреднения, используют два основных метода градиентный и метод теплового баланса, или их сочетание. Метод водного баланса обычно применяется в гидрологии для периодов осреднения, более месяца, или за более короткие сроки при изучении испарения с замкнутых объемов почвы или почвы с растениями например, классические весовые испарители. В экофизиологии для оценки транспирации и газообмена ССЬ применяются различные методы, позволяющие измерять потоки на уровне отдельного листа, побега или растения. Из этой группы методов наиболее распространенными являются камерные методы, в которые можно включить и порометрический метод. В классическом уравнении теплового баланса записанном исходя из закона сохранения энергии приходная часть баланса радиационный баланс В представляет собой алгебраическую сумму потоков приходящего и уходящего коротковолнового и длинноволнового излучения. В может измеряться прямо с помощью различного типа балансомеров, или находиться по измерениям суммарной коротковолновой радиации, отраженной коротковолновой радиации и эффективного излучения т. Рис. Рис. Сезонный ход суточных сумм осадков в г. Существуют также эмпирические расчетные методы определения В или его компонентов на основе данных по широте и долготе места, облачности, продолжительности солнечного сияния, прозрачности атмосферы и т. Ангстрема Кондратьев , . Основные методические проблемы возникают при оценке расходной части теплового баланса в правой части уравнения. Из этих расходных составляющих прямо можно измерить только поток тепла в почву , используя тепломеры, или рассчитать этот поток на основе известных соотношений по вертикальным градиентам температуры почвы. Вклад в тепловой баланс в среднем составляет . Для оценки затрат поглощенной энергии на газообмен СО2 Е применяются различные эмпирические зависимости, но обычно в теплобалансовых исследованиях эта составляющая не учитывается изза ее низкого вклада в общий тепловой баланс менее 1 vi, . Из многочисленных данных измерений теплового баланса известно, что основная поглощенная в экосистеме энергия до расходуется на турбулентный теплообмен с атмосферой явное тепло Н и на эвапотранспирацию скрытое тепло . Соотношение этих двух главных расходных составляющих теплового баланса выражается через отношение Боуэна И и существенно зависит от климатических условий, водного стресса и шероховатости поверхности. Ср есть удельная теплоемкость воздуха р плотность воздуха. Вывод основных расчетных формул основан на теории подобия Монина Обухова , на моделях приземного слоя атмосферы и на целом ряде граничных и краевых условий. Эти и многие другие общие вопросы рассмотрены в целом ряде работ, в известных монографиях А. И.Будаговского , А. Р. Константинова , Д. Л. Лайхтмана , Ю. Л. Раунера , М. И.Будыко , С. Ф. Федорова и др. Несмотря на то, что теоретически кн к , на практике и во многих моделях принимается равенство коэффициентов турбулентного обмена для потоков тепла и влаги и других субстанций в соответствии с теорией подобия МонинаОбухова.