量化太阳辐射传感器监测河岸植被收到光合作用的影响

当河流沿岸的植被被移除时，河流上的太阳负荷会增加。这导致溪水温度升高。溪流温度升高使淡水栖息地退化，改变物种组成，并经常危及生活在溪流中的一些物种。对这个问题的日益认识导致在采伐木材或进行规定的燃烧时创建河岸带以遮蔽溪流。挑战在于知道需要多少阴影，以及制作条带有多大。
经验模型和基于物理的模型均可用于设计条带。基于物理的模型对流的一部分使用能量平衡。能量平衡考虑了流的所有热量输入和损失。温度的变化是输入和损失之间的差值除以水的热容量。输入是太阳辐射和热辐射。损失是热辐射和潜热。显热可以是输入也可以是损失，这取决于空气温度是高于还是低于流温度。地下水对河流的输入也可以是输入或损失，这取决于它们相对于河流温度的温度。
其中，最容易受到操纵的变量是太阳辐射，通过改变阴影的数量。操纵太阳辐射也会改变热辐射。来自植被的传入热辐射大于来自天空的传入辐射。因此，增加覆盖减少了太阳能输入但增加了热输入。由于太阳辐射的变化是两者中较大的一个，减少太阳输入会减少河流加热，即使它也会增加传入的热辐射。我们在这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来源。我们希望专注于测量太阳能（和热）辐射输入到河流上。如果冠层上方的总太阳辐射为S o ，那么流表面的辐射为
 
其中τ是冠层传输系数。τ的值取决于溪流上方冠层的叶面积指数、辐射入射到冠层的角度、冠层中叶片的角度分布以及冠层元素的空间分布。沿河岸收获或焚烧冠层会降低叶面积指数并改变冠层元素的空间分布。如果我们可以衡量管理对τ的影响，我们就可以量化管理对河流温度的主要影响。 所述使得直接测量的τ。它通过计算在树冠下测量的辐射与在树冠顶部入射的辐射的比率来实现这一点。特别适合这种类型的测量，因为它只需单击一下按钮即可测量80 个位置的光线。植物冠层下的光线具有很高的空间可变性，因此需要进行多次测量才能获得可接受的精度。多次按下按钮，探头位于不同的位置，可以很好地估计冠层以下的辐射。
现在出现两个问题。一、τ的测量是在特定的地点和时间。这种测量与整日和整月的能量平衡有何关系？第二个与总太阳辐射有关。由于植物冠层的总辐射衰减得更强烈，可以从另一个确定一个吗？首先考虑第二个问题， 将截获的太阳和辐射的值相关联。显示了与他们类似的关系，但在透射太阳能方面请注意在总传输或总拦截时，两者是相等的。在 50% 的 PAR 传输率下，传输的太阳能约为 60%。在 10% 透射率下，太阳能的透射率约为 20%。透射太阳能与透射比率可以计算其中a是叶片对太阳光或的吸收率，K是冠层的消光系数，L是冠层的叶面积指数。a s和a p 的典型值为0.5 和 0.8。这些是用于的值。使用可以很容易地将传输转换为总太阳能传输。植物冠层的太阳能传输作为传输的函数。
 
我们现在转向单个时间和位置的传输测量如何与计算流的能量平衡所需的值相关的问题。人们可以在一天的过程中进行重复测量并取平均值。这将是很多工作。一种更简单的方法是根据一天中单个时间的测量值计算每日值。需要考虑两种可能的情况。第一个是针对相当小的溪流，因此溪流的阴影与溪流周围区域的阴影大致相同。换句话说，可以假设河流附近的树冠在空间中随机分布。使用进行测量可得出冠层的叶面积指数。如果我们假设在一天的过程中，太阳辐射和天空漫射辐射的传输相似，那么每天流入河流的太阳输入是冠层的漫透射系数乘以入射到冠层上的太阳辐射。