《表5 单一下垫面NDVI与湍流通量的线性回归参数》

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《中国北方四类典型下垫面能量分配特征及其环境影响因子研究》

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气象环境因子会对植被的生长状况产生宏观影响。植被变化不仅会影响叶面的蒸腾和蒸发，也会改变地表反照率和粗糙度以间接影响能量分配（赵靖川和刘树华，2015）。研究植被变化对Bowen比的响应，实质上是通过植被生长与湍流通量之间的关系进一步分析不同类型植被下垫面对能量分配的影响。不同类型植被下垫面感热、潜热的差异是降水、辐射、地气温差、风速等因素共同作用的结果，Bowen比对这一分配结果的反映更为综合。归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）作为表征植被性态的遥感物理量，能够有效表征植被的叶面积指数、覆盖率及蒸散率等动态特征，被广泛用作地上生产力的替代指标。在讨论上述问题时，该指数可使不同植被类型之间具有可比性，在体现不同类型下垫面能量分配差异的同时，也能找到他们之间的关联性。如表5所示，分别考虑了不同下垫面NDVI对湍流通量的影响，发现除荒漠草地的NDVI与湍流通量相关性不明显外，其余各站都表现为较好的相关性。高寒草甸、玉米农田、半干旱草地的潜热通量均随NDVI的增加而增加，其中高寒草甸、玉米农田的潜热通量与NDVI相关性最好，决定系数均达到0.82；相应地，这三种下垫面的感热通量与NDVI呈现负相关关系，其中玉米农田感热通量与NDVI的相关性表现最好，决定系数为0.75。综合考量典型下垫面湍流通量与NDVI的关系（图7）可以看出，潜热通量与NDVI呈正相关关系，其值随NDVI增加；相反地，感热通量与NDVI呈负相关关系。从各下垫面散点的分布上可以看出，NDVI越高，植被生命活动越旺盛，从而导致蒸散量增加，转化为潜热通量的净辐射增多，感热通量占净辐射的比率相对减小。这与文小航等（2014）得出的结论一致。以上分析进一步表明，湍流通量占净辐射的百分比受植被生长状态、覆盖率等因素的影响，植被生长状态越好，覆盖率越大，潜热通量在能量分配中起的作用就越大，Bowen比的大小也将随之变化。Bowen比和NDVI之间的关系能够体现不同类型植被下垫面能量分配过程的差异和联系（图8、9），并且可以使用指数模型加以解释。图8说明了各典型下垫面ND‐VI对Bowen比的影响，即Bowen比随NDVI的增加以不同速率非线性减小，最后趋于稳定。图9给出的四类下垫面NDVI和Bowen比的总趋势也与上述分析一致，表明潜热通量对大气的加热是有上限的，当下垫面水分充足且空气处于非饱和状况下，蒸散量接近潜在蒸散量，湍流通量占净辐射的比例达到最大，Bowen比维持在稳定水平。这也从另一个方面说明，下垫面Bowen比越小，气候越湿润。