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沈陽生態所在山地森林風格局研究方面取得進展：基于科爾塔群協同觀測揭示風場特征、驅動力及對碳通量觀測的影響

熱力驅動的山谷風系統(thermal-induced wind system)是山地氣象的重要特征，它影響著復雜地形區的能量和標量運輸。理解風場特征有助于更好地開展數據質量控制、解釋基于渦動相關法觀測的碳通量結果。復雜地形區風場特征具有高度空間異質性，單點觀測幾乎無法形成對風場的整體認知;但是，由于缺少同流域多點觀測設施，基于多點協同觀測的研究仍鮮見報道。

本研究依托遼東山區清原科爾塔群(近萬畝獨立森林流域內3座觀測塔：天然闊葉混交林T1-MBF、天然蒙古櫟林T2-MOF、落葉松人工林T3-LPF)，通過多塔協同觀測揭示了復雜地形森林風場的空間分異規律及驅動機制。研究發現，T1和T3冠上以偏南風(下坡風)為主，而T2冠上則以上坡風為主;夜間三個站點分別轉為谷風、上坡風和下坡風主導。沿垂直梯度上觀測到不同程度的風向切變，表明冠層上下風向頻繁解耦。三座塔均未表現出典型的山谷風晝夜反轉特征(典型天占比約10%)，較強天氣風與局地熱力環流相互作用，大幅削弱了局地熱力驅動的山谷風系統。生長季較強的季風，頻繁多云/陰天降低了入射太陽輻射是其主要原因。綜合塔群的風場、虛位溫梯度及CO?通量格局分析發現，T3夜間更易發生泄流(drainage flows)，可能導致凈生態系統CO?交換量(NEE)低估，而T1和T2的泄流效應較弱。該研究結果為理解山區森林生態系統風格局提供了新認知，為復雜地形碳通量數據校正奠定了重要基礎。

研究結果近日以“Wind regimes and their drivers in mountainous forests: collaborative observations by Qingyuan Ker Towers”為題發表于Agricultural and Forest Meteorology。中國科學院沈陽應用生態研究所高添研究員為第一作者，朱教君研究員為通訊作者;其他合作作者包括沈陽農業大學李秀芬教授、徐藝璇，東北林業大學王興昌副教授等。該研究基于“清原科爾塔群”平臺完成，得到國家自然科學基金(32192435)、國家重點研發項目(2023YFD2200405)、中國科學院網絡安全與信息化技術科學應用及示范項目(CAS-WX2022SF-0101)和興遼英才計劃(XLYC2201002，YS2023006)支持。

圖1 清原科爾塔群三座觀測塔位置、地形條件與風向扇劃分(a);

大尺度山谷中的位置(b);無人機拍攝照片(c)

圖2 冠上-冠下晝夜風向的分布頻率

圖3 典型與非典型山谷風系統示例分析