高寒湿地地气间能量与碳、水通量交换特征研究

Alpine wetland is one of the important types of wetland ecosystems in China. Due to high altitude and low temperature, alpine wetland is very sensitive to global warming. However, the wetland research has mainly focused on the low-altitude areas, the surface energy, water vapor and carbon fluxes exchange processes of the high-altitude wetland still need to be investigated. Based on the long-term measurements of the energy, water vapor and carbon fluxes over an alpine wetland in the Zoige plateau, with eddy covariance and micrometeorological measurements, the aims of this study are (1) to calculate the aerodynamic roughness length, the thermal roughness length, coefficient kB-1, the drag coefficient and the heat transfer coefficient, (2) to characterize the diurnal, seasonal and interannual variations in energy, water vapor and carbon fluxes, (3) to clarify the main controlling factors and coupling mechanisms of energy partition, water vapor and carbon fluxes exchange over different time scales, (4) to investigate the effect of snow, during soil freezing and thawing on radiation balance, energy partition, water vapor and carbon fluxes exchange. The proposed project will allow for a better understanding of the roles of alpine wetland ecosystem in terrestrial ecosystem energy and mass exchange. And it will be favorable for the alpine wetland ecosystem protection and the local economic sustainable development.

高寒湿地是我国重要的湿地生态系统类型之一，因其高海拔和寒冷的气候条件对全球变暖非常敏感。全球变化背景下，高寒湿地生态系统地气间能量、水分和碳通量交换特征并不完全清楚。本项目立足于若尔盖高原这一生态敏感区，拟利用涡动相关技术并结合微气象观测，在通量资料进行合理的修正和可靠的质量控制基础上，确定若尔盖高寒湿地空气动力学粗糙度、热力学粗糙度、拖曳系数等地气相互作用的关键参数；研究高寒湿地地气间能量、水汽和碳通量的日、季节和年际变化特征；揭示地表能量分配和碳水交换在不同时间尺度上的主要控制因子与耦合机制；分析积雪、土壤冻融对地表辐射平衡、能量分配、水汽和碳通量的影响。本项研究不仅具有理论意义，对当地草场的管理、生态恢复政策的制定和藏区经济的繁荣都具有积极作用。

高寒湿地是我国重要的湿地生态系统类型之一，因其高海拔和寒冷的气候条件对全球变 暖非常敏感。全球变化背景下，高寒湿地生态系统地气间能量、水分和碳通量交换特征并不完全清楚。本项目立足于若尔盖高原这一生态敏感区，采用利用涡动相关技术并结合微气象观测，获取了该地区长期的湍流交换及微气象数据。并以此对若尔盖高寒湿地下垫面的地表能量分配和碳水交换特征及其控制因子进行了研究，分析了地气间相互作用的关键参数。结果表明，冷季的地表能量分配方式显著收到土壤冻融循环影响；在30min尺度上，潜热、感热通量的交换显著收到大气层结、温湿梯度以及湖陆风循环的影响；在高寒湿地下垫面上当太阳高度角大于40~60°之间时，地表反照率与太阳高度角的指数关系受云量变化影响最小，地表反照率随土壤湿度的增加而线性增加；在低温、高饱和水汽压差下，光合作用受到明显抑制，生态系统呼吸温度敏感性指数在生长季随着物候的推进逐渐减小，在土壤消融阶段，生态系统呼吸存在明显的爆发式增长；净生态系统交换量对土壤湿度的响应相对更为复杂；与其他气候区草地不同，温度、饱和水汽压差是影响玛曲高寒草原碳交换的主要环境因子；若尔盖高寒草原在整个草地生态系统中，表现为一个中等强度的碳汇。本研究不仅具有理论意义，对当地草场的管理、生态恢复政策的制定和藏区经济的繁荣都具有积极作用。