内陆干旱区林冠降雨截留模拟——改进Gash解析模型

There are less rainfalls in arid regions yet the interception loss can be up to 50% of the total annual rainfall. The Gash analytical model, widely used to model rainfall interceptions, is very sensitive to rainfall condition assumptions and is only applicable to certain vegetation height and thus has limited applicability. In this work, the study area is located at the Linze county of Zhangye Basin in Hexi Corridor. We select white poplar and branchy tamarisk as plant types in an effort to extend the applicability of the Gash model. Specifically, we will try to improve the Gash model by incorporating the canopy and stems present in the wet state at the beginning and the end moments of the rainfall interception process; the interception regular pattern of the white poplar and branchy tamarisk under different rainfall conditions; calculating the actual storage of water on the trunk; in order to calculate the actual storage of water on the canopy, the plant leaf wet sensor will be used to monitor the humidity of canopy at some moment before and after rainfall and to improve the dynamic water balance method; the parameterization and the modelling accuracy of the improved Gash analytical model. This study will help to improve the theory and method of eco-hydrology discipline and will have important theoretical value in the hydrogeology and plant-ecology. It can contribute to the simulation of global climate change and watershed or global evapotranspiration.

干旱区降雨量较少，但部分植物年林冠截留损失可高达年降雨量的50%。Gash林冠截留解析模型应用最广泛，但是其对降雨条件假设的敏感性和植物高度的限制严重制约了它的适用性。本课题以河西走廊张掖盆地临泽地区为研究区，选择白杨和红柳为研究物种，扩展Gash模型的适用条件，改进Gash模型，使其不受降雨条件和植被高度的限制。具体内容包括：降雨截留过程起始和结束时刻林冠处于湿润状态下Gash模型的修正；不同降雨情况下白杨和红柳的林冠截留规律；树干实际持水量的计算；利用植物叶面湿度传感器野外监测降雨前后某一时刻冠层的干湿状态，从而修正动态水平衡法，实现冠层实际持水量的精确计算；改进后的Gash解析模型的参数化及模拟精度分析。本课题的开展不仅可以丰富和发展生态水文学的理论和方法，而且在水文地质文学、植物生态学中有着重要的理论价值，能够促进全球气候变化、流域或者全球蒸散发的遥感模拟。

干旱区降雨量较少，但部分植物年林冠截留损失可高达年降雨量的50%。Gash林冠截留解析模型应用最广泛，但是其对降雨条件假设的敏感性和植物高度的限制严重制约了它的适用性。为此，本项目针对该约束性问题，采用叶面湿度传感器，在野外布设监测站，进行持续性观测，采集气象和湿度数据，开展Gash解析模型的拓展研究，为区域水循环提供精准的计算模型。. 以河西走廊张掖盆地临泽地区为研究区，选择白杨为研究物种，扩展Gash模型的适用条件，改进Gash模型，使其不受降雨条件和植被高度的限制。具体内容包括：降雨截留过程起始和结束时刻林冠处于湿润状态下Gash模型的修正；不同降雨情况下白杨和红柳的林冠截留规律；树干实际持水量的计算；利用植物叶面湿度传感器野外监测降雨前后某一时刻冠层的干湿状态，从而修正动态水平衡法，实现冠层实际持水量的精确计算；改进后的Gash解析模型的参数化及模拟精度分析。.利用Gash扩展模型对54次非连续降雨和连续降雨次数的截留量进行模拟。降雨截留观测值为7.6 mm，模拟值为7.437 mm，模拟值约低2.15%。连续降雨事件截留量为5.233 mm，占总截留量的70.37%，其中冠层未达到饱和、冠层达到饱和但树干未饱和及树干达到饱和的降雨事件截留量分别为0.277 mm，1.191 mm和3.765 mm。非连续降雨事件中冠层截留量为4.780 mm，树干截留量为0.454mm，分别占总截留量的91.33%和8.67%。分析Gash扩展模型中的参数 ， ， 和 对截留量模拟的影响，结果表明，4个参数中 影响最大， 次之， 和 影响较小。各个参数每增加10%，截留量分别增加4.1%，2.9%，0.6%和0.3%。. 本课题的开展不仅可以丰富和发展生态水文学的理论和方法，而且在水文地质文学、植物生态学中有着重要的理论价值，能够促进全球气候变化、流域或者全球蒸散发的遥感模拟。