溫帶針闊混交林內(nèi)溫度和水汽壓垂直梯度變化特征*

楊亞麗，任傳友**，王艷華**，喬延艷，秦 瑜

（1. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院大氣科學(xué)系，沈陽 110866；2. 遼寧省本溪市氣象局，本溪 117000）

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溫帶針闊混交林內(nèi)溫度和水汽壓垂直梯度變化特征*

楊亞麗1，任傳友1**，王艷華1**，喬延艷1，秦 瑜2

（1. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院大氣科學(xué)系，沈陽 110866；2. 遼寧省本溪市氣象局，本溪 117000）

摘要：應(yīng)用長白山針闊混交林2003-2005年空氣溫度和水汽壓梯度觀測資料，以4、7、10和1月分別代表春、夏、秋和冬季，分析不同季節(jié)典型晴天條件下林內(nèi)氣溫、水汽壓的垂直分布規(guī)律及其日變化特征，以冠層頂部的氣溫和水汽壓為本底值構(gòu)建林內(nèi)氣溫和水汽壓隨觀測高度變化的廓線函數(shù)，分析其變化特征。結(jié)果表明：（1）林內(nèi)各觀測高度的氣溫均具有單峰曲線形式的日變化特征，最高值出現(xiàn)在15：00左右，最低值出現(xiàn)在日出前，林內(nèi)各高度氣溫日較差以秋季最大，冬季最小，各季氣溫日較差均隨高度的增加而減小；（2）在春、秋和冬季，林內(nèi)氣溫表現(xiàn)出隨高度增加而升高的趨勢，且具有明顯的日變化規(guī)律，在正午前后林內(nèi)氣溫的垂直梯度較小，甚至表現(xiàn)出氣溫隨高度增加而減小的趨勢，而其它時刻林內(nèi)氣溫的垂直梯度較大，在夏季，各個時刻林內(nèi)氣溫均隨觀測高度的增加而升高；（3）不同季節(jié)林內(nèi)水汽壓的日變化特征不同，春、秋和冬季各觀測高度水汽壓皆呈單峰曲線的分布規(guī)律，而夏季則呈雙峰曲線形式的日變化規(guī)律；（4）同一時刻不同季節(jié)林內(nèi)水汽壓垂直分布規(guī)律存在顯著差異，而同一季節(jié)不同時刻的水汽壓垂直分布廓線形狀相似，夏季林內(nèi)水汽壓隨觀測高度增加而降低的規(guī)律明顯，其它季節(jié)水汽壓的垂直梯度則較??；（5）林內(nèi)氣溫和水汽壓垂直分布廓線均近似滿足對數(shù)曲線規(guī)律。

關(guān)鍵詞：森林；氣溫；水汽壓；垂直梯度；對數(shù)規(guī)律

楊亞麗，任傳友，王艷華，等.溫帶針闊混交林內(nèi)溫度和水汽壓垂直梯度變化特征[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2016，37（1）:11-18

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，在地-氣相互作用及全球氣候變化的研究中具有重要意義[1]。森林無時無刻不與周圍環(huán)境進(jìn)行著物質(zhì)和能量交換，森林的溫濕度等氣象要素既是這種交換過程的結(jié)果，同時又構(gòu)成這種交換的未來條件[2]。植物的光合蒸騰等生理過程受溫濕度等微氣象因子的影響和限制[3-4]，在較高大的森林冠層中，林冠內(nèi)的微氣象條件隨冠層深度的變化很大，Leuzinger等[5]對溫帶混交林的研究表明，林冠層溫度比其上層空氣溫度高4.5～5.0℃，這必然會導(dǎo)致林內(nèi)不同冠層深度處植物的生理過程表現(xiàn)出明顯的差異，因此，精確的森林生態(tài)系統(tǒng)冠層尺度的碳水交換過程的模擬必須以準(zhǔn)確的微氣象條件隨冠層深度變化的獲得為前提。

20世紀(jì)70、80年代，關(guān)于大氣中氣象要素廓線規(guī)律的相關(guān)研究已取得較豐碩成果[6-8]。森林冠層的遮擋作用，導(dǎo)致森林冠層內(nèi)微氣象要素的垂直變化規(guī)律比大氣中復(fù)雜得多。林內(nèi)氣象要素的垂直梯度規(guī)律主要決定于兩方面的因素，一是與林冠結(jié)構(gòu)有關(guān)的動力作用，主要表現(xiàn)為阻擋作用；二是與熱源/匯有關(guān)的熱力作用，熱力作用除決定了溫度和濕度的本底值外，還影響大氣的層結(jié)狀態(tài)。相關(guān)研究也表明，森林內(nèi)溫度不僅與林冠結(jié)構(gòu)有關(guān)，同時很大程度上決定于環(huán)境條件[5，9]，且不同的森林類型、不同季節(jié)及一天中的不同時刻，冠層內(nèi)溫度及濕度的垂直分布規(guī)律也存在明顯差異[2]，而林冠結(jié)構(gòu)[2]與氣溫和凈輻射[1]是造成這種差異的最根本原因。不同地區(qū)的森林結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致森林中氣象要素的垂直分布規(guī)律具有明顯的差異，長白山針闊混交林是中國最大的林區(qū)之一，屬成熟的原始森林，是東北地區(qū)典型的地帶性植被，研究其冠層內(nèi)氣象要素的垂直分布規(guī)律，對于精確模擬冠層內(nèi)的碳水交換過程，使之更接近于真實(shí)情況，減少碳評估中的不確定性具有重要意義，但有關(guān)長白山針闊混交林內(nèi)氣象要素垂直分布規(guī)律方面的研究還鮮見報道。本文以長白山針闊混交林為研究對象，采用微氣象觀測塔的氣象要素梯度數(shù)據(jù)，分析評價不同季節(jié)、不同時刻的林內(nèi)溫度、水汽壓的垂直分布規(guī)律；并以熱力因素決定溫度和水汽壓的本底值為理論基礎(chǔ)，采用冠層頂部的溫度和水汽壓為本底值構(gòu)建林內(nèi)溫度和水汽壓隨高度的分布函數(shù)，以期補(bǔ)充針闊混交林林內(nèi)氣象要素垂直分布規(guī)律方面研究的不足，為準(zhǔn)確模擬混交林生態(tài)系統(tǒng)的碳水通量，減少該區(qū)碳水通量評估中的不確定性提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究在中國科學(xué)院長白山森林生態(tài)系統(tǒng)定位站一號標(biāo)準(zhǔn)地 （42°24′N，128°06′E，738m） 針闊混交林內(nèi)進(jìn)行。該地區(qū)是受季風(fēng)影響的溫帶大陸性山地森林氣候，春季風(fēng)大干燥，夏季短暫且溫暖多雨，秋季涼爽多霧，冬季漫長而寒冷。年平均降水量695mm，年平均氣溫3.6℃。降水多集中于夏季，6-9月降水量占全年總降水量的80%以上，冬季雖然降雪期很長，但降水量并不大。氣溫低，降水多而蒸發(fā)量少，以及森林的作用，使該地區(qū)非常濕潤，年相對濕度達(dá)70%。全區(qū)水熱狀況可以歸納為水量充沛、熱量不足而濕潤狀況良好。林下土壤為山地暗棕色森林土，地勢平坦，林型為成熟原始林，主喬木為水曲柳（Fraxinus mandshurica）、紅松（Pinus koriaensis）、椴樹（Tilia amurensis）、蒙古櫟（Quercus mongolica）、色木槭（Acer mimo）。林分為復(fù)層結(jié)構(gòu)，平均株高約26m，立木株數(shù)約560株·hm?2，下木覆蓋率40%，郁閉度0.8，平均冠層高度約為26m[10]。

1.2 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

觀測樣地內(nèi)建有高62.0m的微氣象觀測塔，塔上裝有常規(guī)氣象要素的觀測系統(tǒng)，其中大氣溫濕度（HMP45C，Vaisala，Helsinki，F(xiàn)inland）的7層廓線高度分別為2.5、8.0、22.0、26.0、32.0、50.0和60.0m，原始采樣頻率為0.5Hz，通過數(shù)據(jù)采集器（CR23X and CR10X，Campbell Inc.，USA）采集并按30min計算平均值進(jìn)行存儲。

觀測區(qū)間為2003年1月-2005年12月，氣溫和水汽壓每30min輸出一個平均值，每天得到48個觀測數(shù)據(jù)。對整個觀測期內(nèi)典型晴天條件下氣溫（Ta）和水汽壓（Pw）觀測數(shù)據(jù)按月份、時刻及層次求取平均值，得到各時刻及各層次的月平均氣溫和水汽壓，本研究分析數(shù)據(jù)即以此為基礎(chǔ)。由于林內(nèi)和林上氣溫梯度的變化規(guī)律差別很大，而水汽壓在林內(nèi)和林上的變化規(guī)律則基本一致，因此本文在分析時，氣溫僅選取林內(nèi)的5層，而水汽壓則選取林內(nèi)和林上的全部共7個層次的數(shù)據(jù)。

不同季節(jié)內(nèi)及一日內(nèi)的不同時刻，林內(nèi)的熱源/匯狀況導(dǎo)致森林溫、濕度垂直廓線也存在差異。基于此，本文選擇1、4、7、10月分別作為冬、春、夏和秋季的代表月份探討長白山針闊混交林內(nèi)氣溫、水汽壓的垂直分布規(guī)律的季節(jié)變化，選擇6個時刻（0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00）探討氣溫和水汽壓垂直分布的日內(nèi)變化規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

2.1 各季節(jié)林內(nèi)氣溫變化特征

2.1.1 代表月林內(nèi)氣溫的日內(nèi)變化

各季節(jié)代表月在典型晴天條件下月平均氣溫的日內(nèi)變化如圖1所示，由圖可見，各代表月不同高度處氣溫的日內(nèi)變化趨勢一致，均為單峰曲線。氣溫最高值的出現(xiàn)時間也基本一致，均在15：00前后；而最低值出現(xiàn)時間存在很大差異，冬季（1月）最低值出現(xiàn)在7：00前后，而春季（4月）、夏季（7月）和秋季（10月）在5：00左右。氣溫最低值一般出現(xiàn)在日出前，這是因為夜間下墊面輻射冷卻，各高度處氣溫均降低，日出后地表被太陽輻射加熱，熱量通過湍流交換進(jìn)入近地層大氣中，氣溫開始回升。由圖1還可看出，1月和10月白天（10：00-17：00）各高度層間氣溫的差異不大，其它時間差異較明顯?？傮w上各季節(jié)均表現(xiàn)為，26m（即平均冠層高度）以上各層的氣溫明顯高于同時刻低層林內(nèi)氣溫，這與森林的遮蔽作用使白天進(jìn)入林內(nèi)的太陽輻射減小，而夜間地面輻射冷卻及下沉的冷空氣不易擴(kuò)散有關(guān)。

由圖2可見，各層最高、最低氣溫變化的不一致導(dǎo)致其氣溫日較差出現(xiàn)明顯差異。各季節(jié)代表月不同高度處氣溫日較差平均值隨著觀測高度增加而呈減小趨勢，其中1月氣溫日較差隨高度減小最快（斜率k＝ -0.7806），7月最慢（斜率k＝ -0.6896）。此外，在各觀測高度上，1月氣溫日較差均小于4、7、10月，4、7、10月之間則差異不明顯。

圖1 各季節(jié)代表月不同觀測高度氣溫的日內(nèi)變化Fig. 1 Diurnal variations of air temperature at different observed heights in different seasons

圖2 各季節(jié)代表月平均氣溫日較差隨高度的分布Fig. 2 Distribution of mean diurnal temperature range with height in representative months

圖3 各季節(jié)代表月溫度廓線的日內(nèi)變化特征Fig. 3 Diurnal variations of temperature profile in different seasons

2.1.2 代表月林內(nèi)氣溫垂直梯度的日內(nèi)變化

由圖3可見，林內(nèi)不同觀測高度氣溫廓線有明顯的日變化特征。春、秋和冬季各個時刻的變化規(guī)律相似，日出前，氣溫隨著觀測高度的增加而增加，且冬季較春、秋季表現(xiàn)明顯，隨著時間的推移，氣溫隨觀測高度增加而增加的趨勢逐漸減弱，在日出前后，由于夜間的輻射降溫，春、秋、冬季在冠層頂部的氣溫達(dá)到最低值，日出后，隨著下墊面吸收太陽輻射的增加，林內(nèi)氣溫則高于林冠之上，16：00以后，隨著下墊面輻射能流入量的減少，林內(nèi)氣溫再次降低。12：00-16：00，林內(nèi)溫度梯度明顯小于0：00、4：00、8：00和20：00共4個時刻，期間，溫度隨著高度增加略有減小，溫度層結(jié)變?yōu)椴环€(wěn)定狀態(tài)，湍流交換加強(qiáng)，至16：00，林內(nèi)溫度隨高度變化不明顯，溫度層結(jié)呈中性狀態(tài)，至20：00，林內(nèi)又出現(xiàn)逆溫，恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。夏季（圖3b）各時刻林內(nèi)溫度隨觀測高度的變化規(guī)律不同于其它3個季節(jié)，林內(nèi)各時刻溫度均隨高度增加而升高，即林內(nèi)全天有逆溫存在。0：00和4：00林內(nèi)溫度變化梯度較小，其它時刻林內(nèi)溫度隨高度變化較快且隨高度的增加而增加，8：00-16：00，林冠層頂?shù)臏囟茸罡?，在林冠層頂以上隨高度的增加溫度又有所降低。由于夏季冠層枝葉繁茂，白天對太陽輻射的遮蔽作用很強(qiáng)，到達(dá)林內(nèi)的太陽輻射隨著冠層深度的加深快速減少，冠層頂?shù)玫降妮椛涠?，因此溫度最高，而晚上由于輻射冷卻，越靠近地面溫度越低。由此可見，全年大部分時間林內(nèi)均存在逆溫，即處于溫度層結(jié)穩(wěn)定狀態(tài)，湍流運(yùn)動相對較弱，且冬季的逆溫強(qiáng)度最強(qiáng)。

由圖3還可見，盡管各季節(jié)溫度廓線形狀略有差異，但其基本形式一致，近似滿足對數(shù)曲線的變化規(guī)律，可擬合為

式中，Th和Ttop分別為高度為h處和冠層頂（本文取為26.0m）處的溫度，a和b為參數(shù)。利用各代表林內(nèi)的4個層次月平均溫度資料進(jìn)行擬合，結(jié)果見表1。由表可見，各季不同時刻溫度廓線對數(shù)方程的擬合整體較好，多數(shù)通過了0.05水平的顯著性檢驗。

表1 各季節(jié)代表月林內(nèi)溫度廓線對數(shù)規(guī)律模擬效果Table 1 Statistics result of temperature profiles simulated by logarithmic law in different seasons

2.2 各季節(jié)水汽壓變化特征

2.2.1 代表月水汽壓的日內(nèi)變化

在林內(nèi)，水汽的源主要是林下土壤的蒸發(fā)和冠層的蒸騰，此外，還有被葉片截留的降水的蒸發(fā)。由圖4可見，林內(nèi)及其上部水汽壓日內(nèi)變化規(guī)律的季節(jié)差異明顯。春季（4月）各層水汽壓的日內(nèi)變化規(guī)律表現(xiàn)為余弦曲線，最大值出現(xiàn)在凌晨，最小值出現(xiàn)在14：00左右（圖4a）。秋季（10月）和春季（4月）各層的水汽壓日變化規(guī)律相似，均表現(xiàn)為單峰曲線，但水汽壓的上升和下降趨勢比春季變化劇烈。冬季（1月）水汽壓的日內(nèi)變化曲線仍表現(xiàn)為單峰曲線，但與春季的表現(xiàn)形式基本相反，最高值出現(xiàn)在12：00左右（圖4d）。夏季，各觀測高度水汽壓的日內(nèi)變化不同于其它3個季節(jié)，表現(xiàn)為雙峰曲線，在日出前和14：00左右水汽壓最小，而在9：00和17：00左右出現(xiàn)最大值。夏季因日出前的低值與此時溫度低，蒸發(fā)量小，且近地層水汽出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象有關(guān)；而午后14：00左右的低值則是由于此時輻射較強(qiáng)，氣溫達(dá)到一天中的最高值，一方面高溫使冠層蒸騰作用減弱，另一方面森林經(jīng)過較長時間的蒸發(fā)，林內(nèi)土壤濕度下降致使林地地表土壤蒸發(fā)降低，而此時湍流交換較強(qiáng)，林內(nèi)上下層空氣交換充分，使空氣中的水汽壓降低造成的。9：00和17：00左右，由于溫度較高和森林蒸騰量大以及湍流作用不太強(qiáng)的原因，出現(xiàn)兩個峰值。夏季林地上2.5m處的水汽壓在全天均最大，且日變化劇烈，而林內(nèi)其它層及林冠上部的水汽壓日內(nèi)波動較小，主要由于此時降水充沛，土壤含水量高，隨著日出后溫度升高，加快土壤蒸發(fā)，使近地面的水汽壓快速增大，日落后各高度上的水汽壓開始緩慢下降。

盡管不同季節(jié)間林內(nèi)及其上部水汽壓的日內(nèi)變化規(guī)律有明顯差異，但是在同一季節(jié)內(nèi)，林內(nèi)及其上部水汽壓的日內(nèi)變化規(guī)律基本一致，尤以春季和秋季表現(xiàn)明顯，這可能與這兩個季節(jié)天氣狀況少變有關(guān)。長白山地區(qū)屬溫帶季風(fēng)氣候，雨熱同季，降水主要集中在夏季，因此不論林內(nèi)還是其上部，冬季水汽壓均極顯著小于夏季（P＜0.01）。從圖4中還可看出，林內(nèi)水汽壓日內(nèi)變化的振幅在夏季最大，約為0.25kPa，春、秋季次之，約0.10kPa，冬季最小，在0.05kPa以下。此外，在春、夏和秋季越接近地表水汽壓越大，而冬季則相反，表明林地土壤是春、夏和秋季林內(nèi)水汽的主要來源，而冬季則為水汽的匯。冬季（圖4d）林內(nèi)水汽壓明顯低于林冠之上（50.0 和60.0m處），但林內(nèi)水汽壓日內(nèi)變化的振幅比林冠之上明顯，且越靠近林地表面，水汽壓日變化的振幅越大。在冬季，10：00之前林內(nèi)水汽壓隨著觀測高度升高而增大，10：00-19：00則隨之減小。日出后，林內(nèi)水汽壓快速增大，不同高度水汽的增加速率明顯不同，林內(nèi)水汽壓的增加速率大于林冠上，且越靠近地面增速越大，這表明林地地表是冬季白天水汽的源。

圖4 各季節(jié)代表月不同觀測高度水汽壓的日內(nèi)變化Fig. 4 Diurnal variations of vapor pressure at different observed heights in different seasons

2.2.2 代表月水汽壓垂直梯度的日內(nèi)變化

由圖5可見，同一時刻不同季節(jié)林內(nèi)水汽壓垂直分布形式存在明顯差異，而相同季節(jié)不同時刻的水汽壓垂直分布廓線形狀相似。春季和秋季林內(nèi)及其上部水汽壓的廓線形式基本一致，表現(xiàn)為自地面至冠層頂部遞減的分布規(guī)律，而冠層頂部以上，水汽壓隨觀測高度的變化不明顯。冬季冠層水汽壓垂直分布廓線在4個典型時刻相似，各層水汽壓值均較小，在0.1kPa左右，且隨著觀測高度增加，水汽壓無明顯變化。夏季，由于氣溫較高，降水充沛，白天土壤蒸發(fā)量較大，使近地面層水汽壓最高，隨著高度增加，水汽壓迅速減小，到離地面8.0m時，水汽壓梯度變小并趨于穩(wěn)定，在22.0m處開始增大，至26.0m的冠層頂部，水汽壓出現(xiàn)相對的極大值。冠層內(nèi)部出現(xiàn)水汽壓的極大值在白天表現(xiàn)尤為明顯，這與白天蒸騰作用較強(qiáng)使樹木冠層成為水汽的重要的源有關(guān)。

與溫度的分布類似，盡管各季節(jié)林內(nèi)水汽壓垂直分布規(guī)律存在差異，但其分布形式基本一致，均近似滿足對數(shù)曲線規(guī)律，可擬合為

式中，Ph和Ptop分別為觀測高度為h和冠層頂（26.0m）處的水汽壓，a、b為參數(shù)。利用各代表月平均水汽壓的5層廓線數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，結(jié)果見表2。由表可知，各季不同時刻水汽壓廓線對數(shù)方程的擬合效果較好，除冬季20：00外，均通過0.05水平的顯著性檢驗。

表2 各個季節(jié)不同時刻林內(nèi)水汽壓廓線對數(shù)規(guī)律模擬效果Table 2 Statistics result of vapor pressure profiles simulated by logarithmic law in four seasons

圖5 不同時刻水汽壓廓線的季節(jié)變化Fig. 5 Seasonal variations of vapor pressure profile at different o’clock

3 結(jié)論與討論

長白山針闊混交林內(nèi)溫度呈明顯的日變化特征，表現(xiàn)為單峰曲線，15：00左右達(dá)到最大值，日出前溫度最低；林內(nèi)各觀測高度的溫度日較差冬季最小，且隨著觀測高度的增加其振幅變小。此結(jié)論與對落葉闊葉林的研究不一致，李海濤等[2]研究表明，落葉闊葉林1月份林內(nèi)氣溫日波動程度小于7月，這可能與當(dāng)?shù)氐臍夂虮尘坝嘘P(guān)。春季、秋季和冬季各時刻的溫度垂直變化規(guī)律相似，中午前后溫度隨著觀測高度升高而減小，其它時刻均隨之緩慢升高，即有逆溫存在，而夏季全天林內(nèi)存在逆溫層，即林上（26m以上）氣溫在大多數(shù)時刻高于林內(nèi)，這一結(jié)論與楊振等[9]對西雙版納熱帶雨林林冠層溫度的研究結(jié)果一致。

林內(nèi)及其上部各觀測高度水汽壓的日內(nèi)變化特征一致，春季和秋季白天（8：00-18：00）的水汽壓明顯低于早晚和夜間；冬季林內(nèi)水汽壓則白天大于夜間，且林上水汽壓始終高于林內(nèi)水汽壓；夏季為降水季節(jié)，林內(nèi)及其上部水汽壓較高，大于0.3kPa，明顯高于春秋冬三季，其日變化規(guī)律也較其它三季復(fù)雜，表現(xiàn)為雙峰曲線，在日出前和14：00左右水汽壓最小，而在9：00和17：00左右出現(xiàn)最大值，這一結(jié)論與傅抱璞等[11-12]的研究結(jié)果一致。夏季林內(nèi)水汽壓的垂直梯度最大，春秋季次之，冬季最小。

林內(nèi)溫度和水汽壓廓線盡管在不同季節(jié)間存在差異，但是其基本變化規(guī)律一致，均近似滿足對數(shù)曲線規(guī)律。

本文分析了針闊混交林內(nèi)氣溫和水汽壓垂直梯度的日內(nèi)變化和季節(jié)變化特征，分析了產(chǎn)生這些特征的可能原因，并構(gòu)建了以冠層頂部的氣溫和水汽壓為本底值的林內(nèi)溫度和水汽壓隨高度的分布函數(shù)。研究結(jié)果補(bǔ)充了針闊混交林內(nèi)該方面研究的不足，本文給出的林內(nèi)氣溫和水汽壓的對數(shù)廓線分布規(guī)律也可為進(jìn)一步提高針闊混交林內(nèi)碳、水通量的模擬精度所需的林內(nèi)微氣象條件的精確獲取提供保證。由于森林結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同季節(jié)、不同時刻林內(nèi)溫度和水汽壓的垂直梯度分布規(guī)律仍表現(xiàn)出較大的不一致性，溫度和水汽壓隨高度分布的對數(shù)曲線的參數(shù)a和b也存在很大的季節(jié)及時刻間的差異，這種差異與哪些因素有關(guān)，能否用其它的氣象要素擬合參數(shù)a和b，得到一個適用于各個季節(jié)各個時刻的統(tǒng)一的垂直分布廓線函數(shù)，相關(guān)研究還有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

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Vertical Gradient Variations of Temperature and Vapor Pressure in Temperate Coniferous and Broad-leaved Mixed Forest

YANG Ya-li1, REN Chuan-you1, WANG Yan-hua1, QIAO Yan-yan1, QIN Yu2
（1.College of Agriculture， Shenyang Agriculture University， Shenyang 110866，China; 2.Meteorological Bureau of Benxi， Benxi 117000）

Abstract：Using the data of air temperature and vapor pressure observed at temperate coniferous and broad-leaved mixed forest ecosystem over Changbai mountain during 2003 to 2005， with April， July， October and January represented as spring， summer， autumn and winter， respectively， the vertical distribution patterns of them and their diurnal variations were analyzed on typical sunny days in four representative months， and the profile functions of air temperature and vapor pressure with observed height under the canopy top were constructed by method of using the top of canopy air temperature and water vapor pressure as normalized values. The results are as followed: （1）the diurnal variation of air temperature characterized by single peak curve obviously with the highest value at 15：00 and the lowest at dawn. The diurnal air temperature range decreased with higher height in all seasons and with the maximum diurnal air temperature range in autumn and minimum in winter. （2）In spring， autumn and winter， air temperature within forest increased as height ascended accompanied by obvious diurnal change pattern. The vertical gradient of air temperature was extremely large at times except noon， whereas the gradient was small and even showed the trend of air temperature decreasing as height ascended at noon. In summer， air temperature increasedbook=12,ebook=15with observed height higher at any times. （3）The diurnal variations of the vapor pressure were different in four seasons. The vapor pressure showed diurnal patterns by single peak curve in spring， autumn and winter contract with that by double peak curve in summer. （4）The vertical distribution of vapor pressure at given time was seasonal divergence obviously， whereas at given season they had the similar vertical distribution at different times. The vertical gradient of vapor pressure was larger in summer than that in other seasons characterized by vapor pressure went down with observed height higher. （5）The profiles of air temperature and vapor pressure within forest can be fitted with logarithm law.

Key words：Forest；Air temperature；Vapor pressure；Vertical gradient；Logarithm law

作者簡介：楊亞麗（1989-），女，碩士生，主要從事應(yīng)用氣候?qū)W研究。E-mail：15040048856@126.com

基金項目：國家自然科學(xué)基金（31070429；31201124）

* 收稿日期：2015-05-19**通訊作者。E-mail：rechuanyou0421@sina.com.cn；yanhuawang999@sina.com.cn

doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.01.002