三温模型和基于阻抗蒸散发模型的整合与模拟分析

摘要

【目的】整合消除阻抗的三温模型和基于阻抗的双源模型，开展蒸散发（ET）和蒸腾（T）的模拟及对比分析，实现不同模型的融合与蒸散发的动态模拟。【方法】本研究基于已有的双源阻抗模型框架、干土壤和干叶片能量平衡，结合数值模拟技术模拟了参考温度的季节动态，并将其与三温模型整合开展蒸腾和土壤蒸发的模拟。【结果】与涡动实测值相比，三温模型和双源模型对大满站日尺度ET模拟，R²分别为0.85和0.72，对温带草地站小时尺度ET模拟，R²均为0.89。在小时尺度模拟效果更好。并且，三温模型和双源模型对植被蒸腾的估算结果较为一致（R²分别为0.67、0.68）。以上研究表明该研究框架对三温模型中参考温度的估算，提供了理论方法支撑，较好地量化了参考温度的时空动态。（2）模型情景试验分析表明：两个模型对2个站点的ET和T的预测结果相似，前提是冠层可利用能量（如净辐射）和地面土壤可利用能量（如净辐射和地热通量）受到能量平衡的限制。相反，由于输入驱动因子（温度和辐射）在干湿情景下的系统不匹配，三温模型对T和ET的模拟精度显著下降。因此，在能量平衡的框架内，干湿土地条件下输入的温度和辐射系统匹配时，三温模型的效果更好。（3）参考温度具有一定的日变化与季节变动。【结论】在白天，叶片和土壤参考温度普遍高于实际温度，而在夜晚低于实际温度，呈现出较大的日变幅。就日均值而言，参考温度普遍高于实际模拟温度。本研究的结果提供了一种新的温度梯度计算方法，可用来监测冠层水分胁迫及动态。

关键词

数值模拟 / 参考温度 / 三温模型 / 双源模型 / 蒸散发 / 植物水压力 / 能量平衡