應用土壤水分變化推估常綠闊葉林蒸發散量

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姓名

張雁婷(Yan-ting Zhang) 查詢紙本館藏

畢業系所

水文與海洋科學研究所

論文名稱

應用土壤水分變化推估常綠闊葉林蒸發散量
(Estimating the Evapotranspiration of Evergreen Broad-Leaf Forest Using Soil Moisture Variations)

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摘要(中)

本研究利用微氣象與土壤含水量觀測資料，探討中部蓮華池試驗集水區常綠闊葉林之蒸發散特性。微氣象觀測資料主要用以推估潛勢蒸發散量，並選取非降雨日條件下之土壤水分損失量用以代表蒸發散量，用以分析潛勢蒸發散量之折算係數與土壤含水量變化之關係。研究發現當土壤含水量小於0.28時，折算係數隨土壤含水量增加以指數關係上升；而含水量大於0.28時，所推估之折算係數呈現較散亂分布，推測應為受植被覆蓋變化與大氣因子影響。
藉由土壤含水量變化與潛勢蒸發散量建立蒸發散折算係數可用以估算蒸發散量，與土壤水分損失所推估蒸發散量之相關係數約為0.80；而土壤水分損失與利用Eddy correlation system所觀測蒸發散量之相關係數約為0.89，未來可利用蒸發散折算係數關係式配合潛勢蒸發散量推估蒸發散量。

摘要(英)

Micrometeorological data and soil moisture variations were applied to investigate evapotranspiration (ET) characteristics of a broad-leaf forest in the Lienhuachih experimental watershed. Micrometeorological data was used to compute daily potential ET. The ET was estimated with the loss of soil moisture under the condition of non-rainfall days. The relationship between the ET coefficients and soil moisture variations was therefore obtained. The ET coefficients were exponentially increased as the increase of soil moisture when the soil moisture was less than 0.28. However the ET coefficient was scattered when the soil moisture was greater than 0.28. It is suspected that scattering pattern was affected by the land cover heterogeneity and variations of micrometeorological factors
The ET coefficients obtained in this study can be used to estimate ET with potential ET and the state of soil moisture. The correlation coefficient between the loss of soil moisture and the estimated ET with ET coefficient and potential ET was 0.80. Also the correlation coefficient between the loss of soil moisture and the ET observed by the eddy correlation system was 0.89. The ET coefficient obtained is this study can be used to estimated ET with potential ET.

關鍵字(中)

★ 土壤含水量
★ Penman-Monteith
★ 蒸發散折算係數

關鍵字(英)

★ Soil moisture
★ Penman-Monteith
★ evapotranspiration coefficient

論文目次

目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VII
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的 3
第二章文獻回顧 4
2.1 蒸發散與其推估發展 4
2.2 土壤含水量 10
2.3 土壤含水量與蒸發散量關係 11
第三章研究方法 15
3.1 以土壤水分損失推估實際蒸發散量 15
3.2 潛勢能蒸發散量 16
3.3 蒸發散折算係數 18
3.4 Eddy covariance 21
3.4.1 蒸發散 24
3.5 檢定方法 24
第四章研究區域 26
4.1 地理位置 26
4.2 植生與土壤特性概況 28
4.3 觀測儀器 29
4.4 氣候條件 33
第五章結果與討論 36
5.1 土壤含水量 36
5.2 降雨與深層滲漏停止之界定 39
5.3 氣象資料變化分析 40
5.4 地表蒸發散通量估計 44
5.5 微氣象資料與土壤水分損失推估蒸發散 46
5.5.1 潛勢能蒸發散與風速關係 48
5.5.2 各層土壤損失與季節變異關係 48
5.5.3 界定發生土壤含水量阻抗效應時的含水量 50
5.5.4 土壤含水量阻抗效應與蒸發散折算係數 51
5.5.6 推估蒸發散量 55
5.6 推估年與逐月蒸發散量 57
5.6.1 選用測站與研究期間 58
5.6.2 年、月蒸發散量 59
第六章結論與建議 63
6.1 結論 63
6.2 建議 64
參考文獻 66
圖目錄
圖3-1 土壤含水量與折算係數示意圖 20
圖3-2 白天平均氣溫隨高度改變之關係圖 23
圖4-1 蓮華池五號集水區位置圖 26
圖4-2 本研究使用測站之相對位置圖 27
圖4-3 超音波風速計 30
圖4-4 氪濕度計 30
圖4-5 風速計 31
圖4-6 淨輻射計 31
圖4-7 溫濕度計 31
圖4-8 土壤熱通量板 31
圖4-9 地表溫度計 32
圖4-10 多節式土壤水分感測器 32
圖4-11 入滲計 32
圖4-12 太陽能板 32
圖4-13 通量塔觀測儀器配置示意圖 33
圖5-1 各層含水量與降雨變化關係 37
圖5-2 各測站平均含水量隨時間變化情形 38
圖5-3 地表以下60cm向下入滲量與降雨關係 39
圖5-4 日平均淨輻射與土壤熱通量變化 40
圖5-5 土壤熱通量與土溫差之關係 41
圖5-6 日平均空氣溫度與地表溫度變化圖 41
圖5-7 各層日平均土壤溫度變化圖 42
圖5-8 日平均相對溼度與降雨量變化 43
圖5-9 日平均蒸汽壓差與氣溫變化 43
圖5-10 日平均風速變化 44
圖5-11 日平均大氣壓力變化 44
圖5-12 以Penman-Monteith方法推估之日平均潛勢能蒸發散量與降雨量之逐日變化 45
圖5-13 土壤水分損失與潛勢能蒸發散量關係圖 47
圖5-14 風速與潛勢能蒸發散量關係 48
圖5-15 各土壤深度貢獻蒸發散量百分比 49
圖5-16 各含水量區間的平均入滲量與含水量的關係 50
圖5-17 折算係數與含水量關係圖 52
圖5-18 含水量區間對應的平均折算係數與一倍標準差 53
圖5-19 LHC03測站修正後之折算係數 54
圖5-21 觀測與模擬實際蒸發散量關係 56
圖5-22 推估實際蒸發散量之流程圖 58
圖5-23 LHC03、LHC05與LHCeddy之2008~2009年逐月蒸發散量 61
圖5-24 LHCeddy與LHC03、LHC05之日蒸發散關係 61
表目錄
表4-1 研究測站TM2度分帶座標與高程 27
表4-2 研究區域各月平均LAI 29
表4-3-1 蓮華池地區 1961-2007氣象資料 34
表4-3-2 蓮華池地區 1961-2007氣象資料 35
表5-1 逐月之月平均日蒸發散與降雨量 46
表5-2 利用含水量與入滲量迴歸式推估各含水量區間 54
表5-3 各測站之折算係數參數 55
表5-4 觀測與模擬蒸發散之相關係數 57
表5-5 2008~2009年逐月與年降雨量和降雨日數 59
表5-6 2008~2009年之年蒸發散量 60

參考文獻

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指導教授

李明旭(Ming-Hsu Li)

審核日期

2010-7-28

推文