树的模型对UVB辐照度的影响
传统方法的建模太阳能辐照度低于树冠上已经应用于建模树对紫外线的影响。例子包括:(1)使用比尔定律与叶面积指数(LAI)的知识相对统一的森林
图12.4,图12.3中的辐照度兰黛,新西兰在夏至从麦肯齐和Liley(第十二章,本卷)加权红斑(灰色)和前体形式D生产(黑)在开放(粗线)和树阴影(细线)建模的阴影比Parisi et al . (2001 b)
图12.4,图12.3中的辐照度兰黛,新西兰在夏至从麦肯齐和Liley(第十二章,本卷)加权红斑(灰色)和前体形式D生产(黑)在开放(粗线)和树阴影(细线)建模的阴影比Parisi et al . (2001 b)
树冠(杨et al ., 1993);(2)模型基于鱼眼(半球形)树冠下面的照片(格兰特和Heisler, 1996);(3)数学模型,描述了树冠为一系列椭圆形的形状指定孔隙度(高,1997;高et al ., 2002)。
比尔定律可用于模型均值紫外线渗透进森林作为树赖的函数的影响一个封闭的制服森林的树冠。杨et al。(1993)测量了LAI和宽带的uv - b的垂直廓线,PAR,总全球辐射在一棵橡树森林在宾夕法尼亚州。他们表达了比尔定律:
t是树冠的传输函数为给定的波长带(uv - b、PAR和总)在给定深度指定的累积赖从树冠的顶部向下,和k为概要文件是相应的消光系数。杨et al。(1993)测量了赖昌星的概要文件和辐照度水平通过移动辐射传感器和树冠分析仪通过林冠上下伸缩与自流平塔平台上的传感器。森林的平均总赖是1.69;测量是在8月下旬,已经部分落叶的森林昆虫在夏天早些时候。通过回归分析,杨et al。(1993)发现k值为0.86,0.79,0.64,uv - b,票面价值,分别和总太阳辐射。因此灭绝减少紫外线的顺序,PAR,全球总辐射。
何珥模型在水平表面辐照度,我在下面位置不均匀树的树冠,格兰特和Heisler(1996)探讨了一些相对简单的方法基于树和天空视图因素决定从半球形照片(图12.2)。照片分析了手动估计天空视图时,将图像投射在一个网格与半径和同心天顶距圈每隔10°开始在5°的天空天顶和方位,然后计算网格交点的数量,在开放的天空。测量结果为这些样品位置街上树下展示在表12.2。
该建模方法包括使用“批量模式”的假设:
在Idir直接光束辐照度树冠上方S是1点阳光,0如果置于阴凉处,fsky天空的部分可见的点,Idif树冠上方的散射辐照度。隐含在Eq。(12.2)是假设没有通过叶子传输;没有反射从树枝、树叶或建筑物;所有的天空,天空亮度均匀天顶和方位角度。Tcanopy分数below-canopy点传播,是建模为:
Tcanopy = fskyFdiff + ^ (1 _ Fdiff) (12.3)
Fdiff是分散的分数(0,1)的全球总辐射。
在uv - b, F ^ g——随大气气溶胶的内容,尽管格兰特和Heisler(1996)假定气溶胶是一个恒定的平均价值在他们的模型中,他们估计,在可能的范围气溶胶含量和晴朗的天空,气溶胶中的错误内容可能导致错误估计Fdif, uv - b为16%,约12%的标准。TOC也可能影响Fdiff,尽管格兰特和Heisler(1996)估计的SZA 40°, TOC从250 DU 450 DU (多布森单位),这是对中纬度地区北部,最大射程的Fdiff会随大约2%。
因为Fdiff通常是0.50或更多,Idiff划过天空的分布对建模Tcanopy可能是重要的。情商的“批量模式”。(12.3)假定均匀辐射分布。“批量带状模式”认为天空亮度分布随天空天顶和方位,为:
(fsky Tcanopy =£0 ^ Fdiff + g (1 _ ^ Ff)), (12.4)
fsky > g在天空视图在每个10°的天空天顶,工作组是乐队的规范化天空亮度(^ Fg在九个乐队= 1),和Eq的右边的总和。(12.4)的9个乐队。Wg这个词被应用之前的uv - b模型和推导PAR的天空散射辐射分布晴空条件天顶和方位角的函数相对于太阳位置(格兰特et al ., 1996;格兰特et al ., 1997)。评估的好处包括各向异性天空光芒,Tcanopy也是建模与天空辐射被认为是均匀划过天空。
格兰特和Heisler(1996)也用“广义”模型,包括传输通过树冠作为一般的太阳斑点阴影位置。在半小时取样时期、传输below-canopy被建模为:
树冠= Z(/天空,Ff (1“Pdir) +(1”“1 + /天空,Pdir ^)), (12.5)
Pdir在哪里太阳斑点的皇冠的概率直接光束穿透,再一次,求和的九个乐队。Pdir项估计半球形的分析照片。
三种不同的建模方法显示适度的成功匹配的测量。当测量时,Tcanopy小于0.2或大于0.9;这场比赛是在0.10。均值偏移误差是普遍偏低;在uv - b + 0.106批量模型,为带状模型与各向异性的天空- 0.04,- 0.012的广义模型。然而,中档的测量Tcanopy,模拟值的偏差测量值的大作为广义模型和更大的0.24,0.31,大部分模型。的一些建模错误是最有可能造成的,而课程10°照片分析。使用光的差距分析仪程序(弗雷泽et al ., 1999),以确定天空视图可能会提高建模精度。一项研究使用杯子的分析来估计紫外辐照度马里兰州巴尔的摩的树冠下方空间正在进行(Heisler et al ., 2003 b)。这项研究将基于数据中心的半球形照片urban-forest-inventory情节(诺瓦克et al ., 2004)。
通过使用从城市树树盖库存(诺瓦克et al ., 2004),并假设树覆盖均匀分布,估计平均UV - b照射在城市社区可以来自不同的树木覆盖above-canopy辐照度模型(格兰特和Heisler, 1999)和传输模型的高et al。(2002)紫外线辐照度的树冠以下假定椭球形的花冠。初始估计表明,中纬度地区城市,uv - b相对平均辐照度独栋住宅社区的范围从0.33到0.60在公园和社区与多个家庭住宅(格兰特和Heisler, 1999)。这种方法预测,在巴尔的摩的社区组成的高密度住宅,意思是树封面为20%,平均有5.0的地中海erythemal辐射在小时的10点到下午两点之间的地区在夏季。在中期和low-building-density社区平均树地中海仅覆盖32%,3.9 erythemal辐射将用于暴露在行人在同一时期(格兰特et al ., 2004;Heisler et al ., 2004)。平均云量是包含在建模。根据韦伯的假设和Engelsen(2005),浅肤色的四分之一的人身体的暴露需要大约一个小时的曝光获得每日1000国际单位的维生素D。
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