當(dāng)河流沿岸的植被被移除時(shí),河流上的太陽(yáng)負(fù)荷會(huì)增加。這導(dǎo)致溪水溫度升高。溪流溫度升高使淡水棲息地退化,改變物種組成,并經(jīng)常危及生活在溪流中的一些物種。對(duì)這個(gè)問題的日益認(rèn)識(shí)導(dǎo)致在采伐木材或進(jìn)行規(guī)定的燃燒時(shí)創(chuàng)建河岸帶以遮蔽溪流。挑戰(zhàn)在于知道需要多少陰影,以及制作條帶有多大。
經(jīng)驗(yàn)?zāi)P秃突谖锢淼哪P途捎糜谠O(shè)計(jì)條帶?;谖锢淼哪P蛯?duì)流的一部分使用能量平衡。能量平衡考慮了流的所有熱量輸入和損失。溫度的變化是輸入和損失之間的差值除以水的熱容量。輸入是太陽(yáng)輻射和熱輻射。損失是熱輻射和潛熱。顯熱可以是輸入也可以是損失,這取決于空氣溫度是高于還是低于流溫度。地下水對(duì)河流的輸入也可以是輸入或損失,這取決于它們相對(duì)于河流溫度的溫度。
其中,最容易受到操縱的變量是太陽(yáng)輻射,通過改變陰影的數(shù)量。操縱太陽(yáng)輻射也會(huì)改變熱輻射。來自植被的傳入熱輻射大于來自天空的傳入輻射。因此,增加覆蓋減少了太陽(yáng)能輸入但增加了熱輸入。由于太陽(yáng)輻射的變化是兩者中較大的一個(gè),減少太陽(yáng)輸入會(huì)減少河流加熱,即使它也會(huì)增加傳入的熱輻射。我們?cè)谶@里的目的不是展示模型。下面引用了一些提供附加信息的模型來源。我們希望專注于測(cè)量太陽(yáng)能(和熱)輻射輸入到河流上。如果冠層上方的總太陽(yáng)輻射為S o ,那么流表面的輻射為
其中τ是冠層傳輸系數(shù)。τ的值取決于溪流上方冠層的葉面積指數(shù)、輻射入射到冠層的角度、冠層中葉片的角度分布以及冠層元素的空間分布。沿河岸收獲或焚燒冠層會(huì)降低葉面積指數(shù)并改變冠層元素的空間分布。如果我們可以衡量管理對(duì)τ的影響,我們就可以量化管理對(duì)河流溫度的主要影響。
所述使得直接測(cè)量的τ。它通過計(jì)算在樹冠下測(cè)量的輻射與在樹冠頂部入射的輻射的比率來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。特別適合這種類型的測(cè)量,因?yàn)樗恍鑶螕粢幌掳粹o即可測(cè)量80 個(gè)位置的光線。植物冠層下的光線具有很高的空間可變性,因此需要進(jìn)行多次測(cè)量才能獲得可接受的精度。多次按下按鈕,探頭位于不同的位置,可以很好地估計(jì)冠層以下的輻射。
現(xiàn)在出現(xiàn)兩個(gè)問題。一、τ的測(cè)量是在特定的地點(diǎn)和時(shí)間。這種測(cè)量與整日和整月的能量平衡有何關(guān)系?第二個(gè)與總太陽(yáng)輻射有關(guān)。由于植物冠層的總輻射衰減得更強(qiáng)烈,可以從另一個(gè)確定一個(gè)嗎?首先考慮第二個(gè)問題, 將截獲的太陽(yáng)和輻射的值相關(guān)聯(lián)。顯示了與他們類似的關(guān)系,但在透射太陽(yáng)能方面請(qǐng)注意在總傳輸或總攔截時(shí),兩者是相等的。在 50% 的 PAR 傳輸率下,傳輸?shù)奶?yáng)能約為 60%。在 10% 透射率下,太陽(yáng)能的透射率約為 20%。透射太陽(yáng)能與透射比率可以計(jì)算其中a是葉片對(duì)太陽(yáng)光或的吸收率,K是冠層的消光系數(shù),L是冠層的葉面積指數(shù)。a s和a p 的典型值為0.5 和 0.8。這些是用于的值。使用可以很容易地將傳輸轉(zhuǎn)換為總太陽(yáng)能傳輸。植物冠層的太陽(yáng)能傳輸作為傳輸?shù)暮瘮?shù)。
我們現(xiàn)在轉(zhuǎn)向單個(gè)時(shí)間和位置的傳輸測(cè)量如何與計(jì)算流的能量平衡所需的值相關(guān)的問題。人們可以在一天的過程中進(jìn)行重復(fù)測(cè)量并取平均值。這將是很多工作。一種更簡(jiǎn)單的方法是根據(jù)一天中單個(gè)時(shí)間的測(cè)量值計(jì)算每日值。需要考慮兩種可能的情況。個(gè)是針對(duì)相當(dāng)小的溪流,因此溪流的陰影與溪流周圍區(qū)域的陰影大致相同。換句話說,可以假設(shè)河流附近的樹冠在空間中隨機(jī)分布。使用進(jìn)行測(cè)量可得出冠層的葉面積指數(shù)。如果我們假設(shè)在一天的過程中,太陽(yáng)輻射和天空漫射輻射的傳輸相似,那么每天流入河流的太陽(yáng)輸入是冠層的漫透射系數(shù)乘以入射到冠層上的太陽(yáng)輻射。