湿地面积在大幅度下降的同时,其景观呈现着逐步破碎化的趋势,湿地斑块与农田斑块之间的边缘数量急剧增加,带来区域小气候的巨大变化,为此有必要深入探讨湿地与农田边缘带近地层冷湿气象要素的时空变化规律。以往的研究缺少小气候边缘效应模式的定量化解释,我所生态遥感学科组与区域大气环境学科组合作,以中国东北地区三江自然保护区作为研究区,基于实地测量与Logistic模型模拟,确定了描述边缘带湿地冷湿效应的定量指标,即边缘效应强度(MEE)与边缘效应范围(REE);并在此基础上深入分析了湿地-农田边缘带冷湿气象要素的时空变化规律。
研究结果表明,湿地与农田边缘带近地层冷湿气象要素的水平变化呈S型曲线模式,且具有空间及时间上的变化规律。在正常年份,在水平方向上,白天湿地斑块对周围农田具有冷湿效应,年均空气温度的MEE与REE分别为-0.46℃和600m,年均比湿的MEE与REE分别为0.8gkg-1和430m,夜间湿地斑块则具有暖干作用;在垂直方向上,随着距地面高度不断增加,冷湿气象要素边缘效应强度MEE呈逐渐减小趋势,而边缘效应范围REE则呈逐渐增大趋势(图1)。一日之内,气温与比湿的MEE与REE随时间发生变化,在清晨与傍晚时MEE与REE趋于零,白天模式与夜间模式开始反转。在降水状况不同的年份,白天湿地斑块都具有冷湿效应,区别主要在夜间,干旱年份湿地斑块比农田斑块更冷,而正常年份则略暖和。
图1湿地-农田边缘带2008年气温(Ta,℃)与比湿(Qa,g kg-1)垂直变化模式
该研究不同于以往只注重边缘带一侧生态递变的小气候边缘效应研究,首次揭示了从湿地斑块内部到邻近农田斑块内部的双侧小气候时空变化模式。随着人类活动加剧,三江平原天然湿地景观转变为湿地-农田景观,对湿地小气候边缘效应时空模式的研究将加深对人类干扰下湿地退化对周围农田环境影响的理解,并为破碎化的湿地-农田生态系统的管理与生物多样性保护提供科学支持。
相关成果发表在《Journal of Geophysical Research-Atmospheres》。
论文信息:
Liao, X., Z. Liu, Y. Wang, and J. Jin (2013), Spatiotemporal variation in the microclimatic edge effect between wetland and farmland, J. Geophys. Res. Atmos., 118, 7640–7650, doi:10.1002/jgrd.50573.