土壤-植物-大氣系統(tǒng)熱量、物質(zhì)運移綜合模型理論與實踐

前言

　　生態(tài)環(huán)境保護已經(jīng)成為當(dāng)今舉世矚目的重要問題之一，人類社會的迅速發(fā)展，在創(chuàng)造了物質(zhì)文明和精神文明的同時，也給人們的生存環(huán)境帶來了一系列問題。中國政府十分注重生態(tài)環(huán)境的保護和改善，近年來在全國范圍內(nèi)實施了若干重大生態(tài)環(huán)境保護與建設(shè)項目，如天然林保護工程、退耕還林工程、小流域綜合治理工程等。這些工程對于改善我國的生態(tài)環(huán)境起到了重要作用，在已經(jīng)實施的重大生態(tài)環(huán)境保護與建設(shè)項目中，有相當(dāng)一部分是森林建設(shè)與保護項目，還有些是以森林建設(shè)與恢復(fù)為主體內(nèi)容的項目。如何綜合評價這些重大生態(tài)環(huán)境保護與建設(shè)項目中的森林以及原有森林的生態(tài)功能和其水文作用？如何綜合評價森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境改善機制？是目前擺在我們面前的難題?！　∪鸬浠始夜W(xué)院（Royal Instituteof Tectmology，Sweden）的皮爾瑞克。杰森（Per-ErikJansson）和路易絲.卡爾伯格（Louise Karlberg）教授領(lǐng)導(dǎo)下的研究組，通過多年探索和實踐，建立了主要用于模擬不同森林植物群落下的土壤熱量過程、土壤水分過程、植物水分過程、大氣降水、太陽輻射以及它們對土壤水分的影響，地上與地下碳氮元素循環(huán)過程的“土壤一植物一大氣系統(tǒng)熱量、物質(zhì)運移綜合模型”簡稱“綜合模型”）。這個綜合模型是由多個單體模型構(gòu)成的一系列模型組，其中的單體模型既可單獨使用，又可聯(lián)合使用?？梢哉f綜合模型是集前人研究之大成，具有較強的實用性、科學(xué)性和先進性。該綜合模型不僅在歐洲被很多科學(xué)家所推崇和使用，而且被美洲、非洲和亞洲很多國家的有關(guān)科學(xué)工作者使用，并收到了很好的效果。再加上在綜合模型中，有相當(dāng)大的部分是由機理性模型所構(gòu)成，所以在不同國家和地區(qū)的應(yīng)用中，具有廣泛的適用性。

內(nèi)容概要

“土壤—植物—大氣系統(tǒng)熱量、物質(zhì)運移綜合模型”（coupled heat andmass transfer model for soil-plant-atmosphere system，簡稱“綜合模型”——coup-Model），是由瑞典皇家工學(xué)院的皮爾瑞克·杰森和路易絲·卡爾伯格教授領(lǐng)導(dǎo)下的研究組通過多年潛心研究和實踐建立的，這個模型主要用于模擬不同森林植物群落下的土壤熱量過程、土壤水分過程、植物水分過程、大氣降水、太陽輻射以及它們對土壤水分的影響，地上與地下碳、氮元素循環(huán)過程等。    這個綜合模型是由多個單體模型構(gòu)成的一個系列模型組，其中的單體模型既可單獨使用，又可聯(lián)合使用?？梢哉f綜合模型是集前人研究之大成，具有較強的實用性、科學(xué)性和先進性。在綜合模型中，有相當(dāng)大的部分是由機理性模型所構(gòu)成的，所以在不同國家和地區(qū)的應(yīng)用中，具有廣泛的適用性。    本書可供從事水土保持、森林水文及土壤物理、環(huán)境科學(xué)等方面的科技工作者使用，也可作為大專院校有關(guān)水土保持、林學(xué)、環(huán)境科學(xué)、水文水利等專業(yè)高年級本科生、研究生和相關(guān)教師的參考用書。

書籍目錄

序Foreword刖茜第0章 綜合模型概述  0.1 綜合模型簡介    0.1.1 閱讀指南    0.1.2 幫助系統(tǒng)介紹    0.1.3 用語與慣例    0.1.4 相關(guān)文件  0.2 綜合模型總論    0.2.1 使用目的    0.2.2 基本假設(shè)    0.2.3 模型輸入    0.2.4 模型輸出    0.2.5 運用經(jīng)驗  0.3 模型結(jié)構(gòu)    0.3.1 水分和熱量過程的形成    0.3.2 氮和碳的循環(huán)    0.3.3 模塊啟動選項第1章 土壤熱量過程  1.1 土壤熱量流動    1.1.1 原理    1.1.2 開關(guān)    1.1.3 參數(shù)    1.1.4 參數(shù)表    1.1.5 狀態(tài)變量    1.1.6 流動變量    1.1.7 輔助變量  1.2 土壤熱量性質(zhì)    1.2.1 原理    1.2.2 開關(guān)    1.2.3 參數(shù)    1.2.4 參數(shù)表    1.2.5 圖示函數(shù)  1.3 土壤霜凍    1.3.1 原理    1.3.2 開關(guān)    1.3.3 參數(shù)    1.3.4 圖示函數(shù)    1.3.5 狀態(tài)變量    1.3.6 流動變量    1.3.7 輔助變量  1.4 土壤熱量抽取    1.4.1 原理    1.4.2 參數(shù)    1.4.3 圖示函數(shù)    1.4.4 流動變量第2章 土壤水分過程  2.1 土壤水分流動過程    2.1.1 原理    2.1.2 開關(guān)    2.1.3 參數(shù)    2.1.4 參數(shù)表    2.1.5 狀態(tài)變量    2.1.6 流動變量    2.1.7 輔助變量  2.2 地表水分    2.2.1 原理    2.2.2 開關(guān)    2.2.3 參數(shù)    2.2.4 圖示函數(shù)    2.2.5 狀態(tài)變量    2.2.6 流量變量    2.2.7 輔助變量  2.3 土壤水力性質(zhì)    2.3.1 原理    2.3.2 開關(guān)    2.3.3 參數(shù)    2.3.4 參數(shù)表    2.3.5 圖示函數(shù)  2.4 排水與深層滲透  ……第3章 植物水分過程第4章 土壤蒸發(fā)及降雪和輻射過程第5章 氮和碳——地上過程及一般功能第6章 氮和碳——地下過程第7章 模型的一般特征第8章 致謝及注釋

章節(jié)摘錄

　　（1）嘗試?yán)糜邢薜妮斎霐?shù)據(jù)進行簡單的操作　　將學(xué)習(xí)如何建立一個簡單的模擬及如何分析你的結(jié)果，作為學(xué)習(xí)和使用模型的開始?！　。?）滲透和土壤水力特性指南　　這是一個沒有植被的1m深的土壤剖面的模擬過程。這個指南將教會你土壤水分過程的一般結(jié)構(gòu)及怎樣使用土壤數(shù)據(jù)庫。同時也會對怎樣解釋和使用模擬結(jié)果進行全面介紹?！　。?）能量守恒指南　　這個模擬介紹表面能量平衡的概念和與土壤蒸發(fā)的聯(lián)系。同時這個模擬系統(tǒng)所模擬的是一種裸露沙性土壤。能量守恒指南也包括關(guān)于如何利用現(xiàn)有的資料進行確認(rèn)的方法?！　。?）土壤水分蒸發(fā)蒸騰損失總量指南　　該指南是對不同植被類型系統(tǒng)的模擬。運用這個指南的目的是揭示不同的植被類型如何影響水量平衡?！　。?）積雪指南　　積雪指南的目的是給模型使用者一個關(guān)于降雪和霜降過程的介紹。如果用戶的模擬不包括降霜和降雪的地區(qū)，可跳讀這個指南，繼續(xù)下面的模擬。　?。?）氮、碳過程指南　　該指南提供給模型使用者一個Coup-Model中有生命部分，也就是，碳和氮通量的介紹。指南向模型使用者介紹植物發(fā)育和從土壤中淋洗氮的例子。如果模型使用者在模擬中不涉及生物數(shù)量、碳元素通量和氮元素通量，可跳讀此部分內(nèi)容?！　。?）生長　　C0up-Model可以結(jié)合有生命和無生命的部分模擬生長過程。這個指南介紹生長的概念和植物與其自然環(huán)境的聯(lián)系。

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