利用相对产量指数（Ry）开发用于估算林下蒸散量的结构框架

《Ecohydrology》：Developing a Structural Framework to Estimate Forest Floor Evapotranspiration With the Relative Yield Index (Ry)

森林地表蒸散（Ef）占林地区总蒸散50%，传统模型依赖气象数据而忽视林分结构。本研究基于三维结构指标相对产流指数（Ry）改进Penman-Monteith方程，通过模拟林冠下微气象参数实现Ef估算。在日穿量112.2-165.9mm的日本扁柏林中验证，Ry与叶面积指数（R2=0.34）、冠层 openness（R2=0.71）显著相关，模型在低水汽压（<0.5kPa）时残差最小，高需求期受气孔调节和土壤水分限制影响较大，为人工林Ef估算提供可移植工具。

　　

摘要

森林地表蒸散（Ef）是森林景观中一个关键的水文过程，占总蒸散量的50%左右。然而，现有的Ef估算模型主要依赖于气象数据，忽略了森林结构的影响，这限制了它们在多种森林类型中的适用性。本研究开发了一个建模框架，该框架明确地将相对产量指数（Ry）作为三维结构指标，利用改进的Penman–Monteith方程来估算Ef。Ry表示在给定树高和林密度的情况下，当前林分体积与最大林分体积的比值，能够全面反映森林结构。该框架基于Ry和冠层以上的气象数据，估算林下层的气象条件，包括净辐射、温度、蒸气压亏缺和风速。我们使用具有不同结构特征（Ry分别为0.57和0.82）的日本柏树人工林中的蒸渗仪测量数据对这一框架进行了验证。通过野外调查和文献回顾，我们发现Ry与叶面积指数（R² = 0.34）以及林冠开放度（R² = 0.71）之间存在显著相关性。该模型成功再现了观测到的日蒸散量，其平均值在112.2–165.9毫米之间，占年降水量的6.9%–13.2%。平均日蒸散量范围为0.1至2.5毫米/天，与以往的研究结果相当。在蒸气压亏缺较低（< 0.5千帕）的情况下，模型预测的误差最小；而在大气需求较高的时期，由于气孔调节和土壤水分限制的作用，误差较大。这种基于Ry的估算框架为管理型人工林中的森林地表蒸散量估算提供了一种可移植的、基于实测数据的工具。

数据可用性声明

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