非降雨水研究進(jìn)展

袁瑞強(qiáng)，李澤君

（山西大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，山西 太原 030006）

非降雨水（non-rainfall water）指自然降水和人工灌溉以外，來(lái)自大氣并以露、霧和水汽吸附等形式附著在地表和地物表面的液態(tài)水［1-4］。當(dāng)?shù)匚锉砻鏈囟鹊陀诨虻扔诼饵c(diǎn)溫度時(shí)，潮濕空氣中的水汽凝結(jié)成露水［5-6］。需要注意，露水不是在空氣中形成后再沉積到表面上，因此使用“露水形成”比“露水沉積”更恰當(dāng)［7-8］。霧水的形成與地物表面條件無(wú)關(guān)。當(dāng)大氣中的水汽達(dá)到飽和時(shí)霧就會(huì)發(fā)生，其本質(zhì)是形成懸浮在空氣中的微小水滴。由于霧滴的沉降和地物的攔截作用［9］，霧水沉積在表面上，故可用“霧水沉積”描述該過(guò)程。水汽吸附是水汽從大氣向土壤擴(kuò)散并吸附在土壤顆粒表面的過(guò)程。土壤表面溫度高于露點(diǎn)溫度且大氣相對(duì)濕度高于土壤空氣相對(duì)濕度，形成指向土壤的水汽梯度［10-12］，是水汽吸附發(fā)生的必要條件?；谖庀髼l件可以區(qū)分霧、露和水汽吸附［13］。發(fā)生霧的大氣條件在大陸內(nèi)部較少滿(mǎn)足，因此大多數(shù)霧形成于相對(duì)濕度高、水汽易于飽和的沿海和山區(qū)［14］。區(qū)分露水和水汽吸附較為困難［15］。露水受特定氣候條件限制較小，在大多數(shù)條件下都可能發(fā)生，廣泛發(fā)生于世界各地［16-17］。與露水相比，水汽吸附對(duì)表面溫度和大氣濕度的要求更低，更容易發(fā)生［18］。傳統(tǒng)上，陸面凝結(jié)水同樣包括露水、霧和水汽吸附等形式的水。國(guó)內(nèi)有學(xué)者將非降雨水稱(chēng)為凝結(jié)水［19］。然而，兩者的水汽源不同，不是等同的概念。形成非降雨水的水汽直接來(lái)自大氣，是陸面和大氣間的通量。陸面凝結(jié)水的水汽來(lái)源包括大氣和深層土壤向上擴(kuò)散的水汽［20］。

非降雨水是干旱和半干旱區(qū)的重要水源，是干旱缺水時(shí)期植物、昆蟲(chóng)、小動(dòng)物和生物結(jié)皮不可或缺的重要水源［3-5,21］。干旱期缺水會(huì)使植物生長(zhǎng)受限，有些幼苗甚至?xí)艿剿劳龅耐{［22］。非降雨水減輕了植物水分虧缺，增加了植物的水量［23-24］，緩解了植被的水分脅迫，促進(jìn)了植物的生長(zhǎng)，延長(zhǎng)了光合作用。一些小動(dòng)物（如黃粉蟲(chóng)、壁虎）可以利用自己的身體來(lái)收集露水、霧水并供其使用。非降雨水是干旱和半干旱區(qū)陸地水平衡的重要組成部分［25-26］。旱季非降雨水補(bǔ)充了降雨量，將非降雨水與降雨結(jié)合可以滿(mǎn)足植物蒸散需求。本文回顧了已有研究，總結(jié)了非降雨水的觀(guān)測(cè)和定量方法，評(píng)價(jià)了常用方法的特點(diǎn)，并綜述了非降雨水的研究進(jìn)展，提出了目前研究的知識(shí)缺口以及未來(lái)研究方向，為非降雨水的進(jìn)一步研究提供了參考。

1 觀(guān)測(cè)與估算方法

1.1 露

露水的實(shí)際測(cè)量較為困難。目前仍然沒(méi)有普適的露水標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法和模型。已有方法可以分為測(cè)量法和估算法兩大類(lèi)［27］。

過(guò)去幾十年內(nèi)開(kāi)發(fā)了許多方法和儀器來(lái)測(cè)量露水量。例如，布板法［28-29］、稱(chēng)重法［30］、葉片濕度傳感器［31-32］和蒸滲儀［33-34］等。布板法簡(jiǎn)單、成本低，便于比較不同位置和高度的露水量［29］，但其測(cè)定結(jié)果受冷凝板材質(zhì)的顯著影響［28,35］。稱(chēng)重法是常用的測(cè)量自然結(jié)露量的方法，但需要在清晨手動(dòng)收集，增加了人力成本［30］。葉片濕度傳感器可檢測(cè)葉片表面是否存在露水，與數(shù)據(jù)收集器連接可自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)［36］。蒸滲儀/微蒸滲儀具有足夠的靈敏度和精度來(lái)測(cè)量露水量［26,35］，但是實(shí)際上表層土壤更容易從空氣中吸收水汽［37］，導(dǎo)致很難區(qū)分露水和水汽吸附量，此外蒸滲儀成本較高［38］。由于露水一般出現(xiàn)在夜晚，所以大多數(shù)測(cè)量方法都需要在凌晨進(jìn)行觀(guān)測(cè)，這增加了獲得長(zhǎng)期和連續(xù)的露水量的困難［39］。

已有研究進(jìn)行了露水收集實(shí)驗(yàn)并討論了露水的應(yīng)用［40-44］。國(guó)際露水利用組織（International Organization For Dew Utilization-OPUR）推薦的露水冷凝器被認(rèn)為是收集露水最有前途的方法［34,43］。通過(guò)比較冷凝器表面不同的箔材料、放置的角度和位置增加收獲的露水量［45］。國(guó)際霧露協(xié)會(huì)（International Fog and Dew Association，IFDA）組織的國(guó)際會(huì)議（International Conference on Fog，F(xiàn)og Collection，and Dew）也展示了一些用于露水收集的新材料。露水收集器的目的是增加收獲的露水量以供使用，并不能反映真實(shí)的露水產(chǎn)量。

經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、分析模型和人工智能模型用?lái)估算露水量［46］，以有效地量化露水的形成。經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆?gòu)建了露水與氣象變量之間的關(guān)系。典型的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ虰eysens 模型［22,42,47］刻畫(huà)了云量、風(fēng)速、空氣溫度、露點(diǎn)溫度、場(chǎng)地高程等與露水產(chǎn)量的關(guān)系（表1）。露水凝結(jié)伴隨向表面的負(fù)潛熱通量，是蒸發(fā)的逆過(guò)程［38］，因此可以使用基于物理原理的模型來(lái)估算露水量。物理模型可以應(yīng)用于不同地點(diǎn)，但由于熱交換和輻射交換模擬的困難，使得構(gòu)建過(guò)程更加復(fù)雜和不確定［40,48］。目前使用最廣泛的物理模型是能量平衡［34,45,49-50］、PM 方程（Penman-Monteith）［23,27,36,51-52］和波文比能量平衡方程［39］?；谀芰科胶獾奈锢砟Ｐ图袘?yīng)用于人工冷凝表面。在量化露水的實(shí)際應(yīng)用中所需參數(shù)不同。模型的一些參數(shù)，如土壤熱通量、熱交換系數(shù)較為復(fù)雜且難以獲得［46］。PM 方程廣泛應(yīng)用于不同表面的露水形成，其最初是用于計(jì)算蒸散的，考慮了大氣中能量和水汽的傳輸［27］。與其他方法比較PM法的優(yōu)點(diǎn)是不需要表面溫度變量［38］。波文比是顯熱通量與潛熱通量之比，該方程能夠在相對(duì)較大的面積上測(cè)量表面能通量［51］，與其他方法相比它在獲得正確的熱和蒸汽傳導(dǎo)率方面表現(xiàn)優(yōu)秀［38］。使用人工智能模型也可以估計(jì)露水的產(chǎn)量［40］，雖然該模型可以應(yīng)用于開(kāi)發(fā)全球露水圖，但需要大量的樣本數(shù)據(jù)，在實(shí)踐中存在困難。

表1 露水產(chǎn)量估算模型Tab.1 Dew Yield Estimation Model

1.2 霧

霧水不易發(fā)生且懸浮在空氣中，難以直接測(cè)量。通常用霧水收集器收集后由雨量計(jì)測(cè)量。不同形式的霧收集器性能差異較大。平板式霧收集器比圓柱形霧收集器具有更好的霧收集能力［53］。霧水收集器的位置非常重要，一般面向風(fēng)向安裝。風(fēng)速是對(duì)霧水收集器影響最大的因素［54］，當(dāng)風(fēng)速超過(guò)一定閾值時(shí)，形成霧的可能性會(huì)大大降低。閾值大小存在地區(qū)差異。

Katata［55］總結(jié)了陸地生態(tài)系統(tǒng)的霧水沉積模型，將其分為阻力模型、解析模型和復(fù)雜模型3 種。阻力模型大多基于Lovett 模型及其變式，其中一些物理量測(cè)量困難需要進(jìn)行估計(jì)。Chang 等［56］基于Lovett 模型，通過(guò)霧沉降率與可見(jiàn)度的關(guān)系建立了經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，提供了估算長(zhǎng)期霧沉積率的方法。解析模型建立了霧水沉積與一些參數(shù)的公式，計(jì)算簡(jiǎn)單，但這些參數(shù)（如：風(fēng)速、相對(duì)濕度）多為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)。K?rner 等［57］僅用溫度和相對(duì)濕度兩個(gè)變量提出了REAL-Fog 方法計(jì)算霧，該方法簡(jiǎn)單、性能優(yōu)秀，但存在一定高估傾向。復(fù)雜模型常與三維氣象模型結(jié)合進(jìn)行霧水模擬，預(yù)測(cè)精度高。Katata 等［58］耦合了氣象模型MM5 和地表模型SOLVEG，對(duì)樹(shù)木的霧沉積進(jìn)行了估算。

數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型（Numerical Weather Prediction，NWP）在預(yù)測(cè)沿海霧方面應(yīng)用廣泛。三維天氣研究和預(yù)報(bào)模型（Weather Research and Forecasting Model，WRF）最為常用［59-60］。該模型包括微物理、積云參數(shù)化、表面物理、行星邊界層物理、大氣輻射和陸地表面模型等模塊［61］。WRF 模型在很大程度上可以得到較好的預(yù)測(cè)結(jié)果，但仍有許多需要改進(jìn)的地方，如：難以預(yù)測(cè)短期微尺度上的霧狀況、不能很好的捕捉霧的垂直分布以及預(yù)測(cè)值偏低等［62-63］。遙感衛(wèi)星（如中分辨率成像光譜儀、云氣溶膠激光雷達(dá)和紅外探路者衛(wèi)星觀(guān)測(cè)、Himawari-8 葵花八號(hào)等）提高了海岸地區(qū)沿海霧觀(guān)測(cè)精度，是目前在大范圍長(zhǎng)時(shí)間尺度上監(jiān)測(cè)海霧的最有效手段［64］。人工智能技術(shù)在預(yù)測(cè)沿海霧方面也具有重要作用。

1.3 水汽吸附

關(guān)于土壤水汽吸附觀(guān)測(cè)和估算方法較少。目前測(cè)量水汽吸附主要是基于蒸滲儀的觀(guān)測(cè)［65-66］，但是蒸滲儀不能直接得出水汽吸附量，還需要對(duì)其進(jìn)行水分通量分割［18］。估算水汽吸附的方法主要包括兩大類(lèi)：水汽吸附等溫線(xiàn)法［67-68］和土壤水分保持曲線(xiàn)法［65,67,69］。使用水汽吸附等溫線(xiàn)能夠有效的估算蒸汽吸附數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)分辨率不夠高，可能存在較大誤差。充分表征土壤水分保持曲線(xiàn)的最干燥部分對(duì)研究水汽吸附具有重要意義，能夠很好的模擬土壤水分通量振蕩。除此之外，也有文獻(xiàn)利用梯度法計(jì)算水汽吸附［12］。該方法僅產(chǎn)生有限的土壤擾動(dòng)，但高度依賴(lài)于擴(kuò)散系數(shù)，需要進(jìn)行校準(zhǔn)以提高準(zhǔn)確性。

2 研究進(jìn)展

非降雨水研究集中于沿海及干旱與半干旱地區(qū)。20 世紀(jì)90 年代以色列內(nèi)蓋夫沙漠是非降雨水研究的一個(gè)重點(diǎn)區(qū)域。近年來(lái)關(guān)于沿海霧等的研究顯著增多。同時(shí)，非降雨水的收集以及非降雨水對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響仍然是研究熱點(diǎn)。

20 世紀(jì)中葉以來(lái)，露水研究的數(shù)量逐漸增加。大多數(shù)研究集中于干旱與半干旱站點(diǎn)，應(yīng)用測(cè)量和模擬方法研究短期露水量（表2）。研究結(jié)果表明露水量是一種較小的通量［51］，但不同的露水收集方法可以獲得不同的露水量。例如，倒金字塔冷凝器比平面冷凝器的收集效率高［41］。已有研究比較和驗(yàn)證了不同的露水量模擬方法，結(jié)果表明表面能量收支模型好于空氣動(dòng)力學(xué)模型［41］。蒸滲儀測(cè)量的露水量與波文比能量平衡估算的露水量在中國(guó)巴丹吉林沙漠具有良好一致性，但波文比能量平衡的值始終低于測(cè)量值［39］。人工智能模型也可以有效地預(yù)測(cè)旱季露水量［70］?？紤]露水量評(píng)估干旱，有助于對(duì)不同地區(qū)的干旱做出更準(zhǔn)確的評(píng)估［27］。

表2 近年的露水產(chǎn)量研究Tab.2 Recent study on main dew yield

已有研究中存在兩方面的不足，即缺乏長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)和大空間尺度研究。長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)有利于深入了解露水的形成和變化規(guī)律，露水對(duì)維持區(qū)域水和生態(tài)平衡的作用。然而，露水形成的長(zhǎng)期測(cè)量幾乎是不可能的，同時(shí)由于估算方法的局限性對(duì)露水量的長(zhǎng)期趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)估十分困難［28,45］。已有研究結(jié)果展示了長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)研究的重要性。塔克拉瑪干沙漠的露水量在1960—1968 年減少，1969—2000 年穩(wěn)步增加，2001—2011年再下降；6—10月的多年平均露水量占同期平均降雨量的64%和全年平均降雨量的50%，露水在維持該地區(qū)水平衡方面發(fā)揮了重要作用［37］。庫(kù)內(nèi)斯河6—10 月露水量在1980—2002 年略微增加，2002—2013年急劇下降，2013—2021年略微增加；露水是維持該地區(qū)生態(tài)穩(wěn)定的重要水源［28］。大空間尺度的露水研究非常有限，獲得大空間尺度上連續(xù)的露水時(shí)空分布十分困難。露水量的時(shí)空分布規(guī)律有助于識(shí)別露水收集潛力大的地區(qū)，有助于高效利用露水資源，可以極大地促進(jìn)陸地水循環(huán)研究，同時(shí)可以加深對(duì)氣候變化影響的認(rèn)識(shí)。Tomaszkiewicz等［17］預(yù)測(cè)了2013年旱季地中海周邊142個(gè)站點(diǎn)的露水產(chǎn)量，并結(jié)合地統(tǒng)計(jì)插值確定了地中海的露水產(chǎn)量圖，確定了地中海露水產(chǎn)量高的地區(qū)，為其利用露水資源減少對(duì)地下水的依賴(lài)奠定了基礎(chǔ)。Atashi 等［50］使用能量平衡模型對(duì)伊朗7 個(gè)地點(diǎn)的露水量進(jìn)行模擬以分析其時(shí)空變化，發(fā)現(xiàn)伊朗北部山區(qū)露水產(chǎn)量大，形成頻繁，南部和中部水資源貧乏地區(qū)露水也可以作為替代性水源。由于伊朗水資源短缺，此研究有助于進(jìn)行露水收獲的科學(xué)規(guī)劃。1975—2018年中國(guó)露水量在東北和西北高，中部和南部低［27］。Vuollekoski 等［49］利用1979—2012 年的氣象再分析數(shù)據(jù)和能量平衡模型繪制了全球露水圖，研究了全球露水收集潛力，結(jié)果表明在一些缺水地區(qū)（北非和阿拉伯半島沿海部分地區(qū)）具有大規(guī)模收集露水的潛力。

霧水研究多集中在沿海地區(qū)。為了增強(qiáng)對(duì)沿海霧的理解以及提高對(duì)沿海霧預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，2018年發(fā)起了海岸霧研究計(jì)劃項(xiàng)目（Coastal-Fog，CFOG）。該項(xiàng)目的核心內(nèi)容是2018年8月至10月在加拿大東部和美國(guó)東北部的海岸線(xiàn)進(jìn)行的研究活動(dòng)［62-63,79］，包括對(duì)沿海霧產(chǎn)生的天氣氣象條件、微觀(guān)物理學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及建模模擬的研究。霧事件大都發(fā)生于氣旋和反氣旋系統(tǒng)［80-81］。評(píng)估霧水的微物理參數(shù)化觀(guān)測(cè)結(jié)果（如：液滴濃度、液態(tài)含水量等），進(jìn)一步開(kāi)發(fā)能見(jiàn)度（霧水強(qiáng)度）的參數(shù)化，為模型模擬霧的有效性做出了貢獻(xiàn)。Chisholm等［82］研究了海洋氣溶膠顆粒的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，強(qiáng)調(diào)了邊界層對(duì)于沿海霧形成的作用。在模型估算霧水量的研究方面，Dimitrova 等［59］將沿海霧水量的觀(guān)測(cè)結(jié)果與WRF 模型模擬結(jié)果進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)WRF模型在計(jì)算海洋上的霧水量和氣象條件時(shí)具有良好的性能。我國(guó)對(duì)于20 世紀(jì)60—70 年代研究了黃渤海地區(qū)沿海霧。山東半島沿黃海地區(qū)霧的出現(xiàn)常伴有海陸風(fēng)環(huán)流，通過(guò)WRF模型模擬發(fā)現(xiàn)夜間陸風(fēng)環(huán)流促進(jìn)海霧形成，而白天海風(fēng)環(huán)流則減緩了海霧的發(fā)展［83］。田夢(mèng)等［84］觀(guān)測(cè)了環(huán)渤海沿海霧，總結(jié)了環(huán)渤海地區(qū)沿海霧形成的天氣條件和動(dòng)力學(xué)特征。對(duì)其他地區(qū)也進(jìn)行了海霧研究，福建沿海地區(qū)的持續(xù)性海霧過(guò)程可以分為3個(gè)階段：輻射霧影響、平流霧影響和海霧遇冷消散［85］。珠江口海霧的發(fā)生得益于邊界層的穩(wěn)定以及適宜的天氣和水文條件［86］。因此，充分考慮天氣氣候以及邊界層特征，對(duì)理解沿海霧的形成與發(fā)展有重要意義，增加了預(yù)測(cè)沿海霧的精度。

山區(qū)的霧水量研究大多基于山地云林的云水?dāng)r截。樹(shù)木可以充當(dāng)霧捕集器攔截云水，佐法爾山脈的森林?jǐn)r截的霧水可增加15%～150%的樹(shù)冠下水輸入量［87］。山地云林冠層對(duì)海拔高度不同的霧的截留存在差異［88］。山地不同位置的霧水收集潛力也明顯不同。在玻利維亞進(jìn)行的為期1 a的實(shí)驗(yàn)評(píng)估了霧水收集潛力的空間變異性［89］。

水汽吸附通常發(fā)生在旱地，盡管水汽吸附通量被認(rèn)為非常小，但是在特殊環(huán)境中水汽吸附可能是主要的非降雨水形式。Kool 等［24］在納米布沙漠的沙丘上使用14個(gè)微蒸滲儀進(jìn)行非降雨水量的觀(guān)測(cè)，確定了水汽吸附是沙子中主要的非降雨水輸入。受土壤特性空間變異性強(qiáng)影響，土壤水汽吸附也顯示強(qiáng)的空間變異性。Verhoef 等［65］使用8 個(gè)微蒸滲儀對(duì)西班牙南部的一個(gè)橄欖園的裸露土壤進(jìn)行了水汽吸附測(cè)量發(fā)現(xiàn)離樹(shù)干最遠(yuǎn)的地方顯示出最大的水汽吸附值。Saaltink 等［69］使用3 種不同的土壤水分保持曲線(xiàn)模擬西班牙南部沙丘沉積物的水汽吸附數(shù)據(jù)，證明雙孔隙率水分保持曲線(xiàn)模擬的結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)最吻合，并且在年尺度上的擬合效果最好。目前，土壤水汽吸附的模擬仍然是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，需要更多的研究來(lái)解決這一問(wèn)題。

穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)為評(píng)價(jià)非降雨水的生態(tài)水文過(guò)程研究提供了獨(dú)特的手段，在霧水研究中的應(yīng)用較多。不少研究發(fā)現(xiàn)露水或霧水相對(duì)于降水來(lái)說(shuō)更加富集重同位素，這種同位素組成差異使得穩(wěn)定同位素技術(shù)成為研究露水和霧水生態(tài)水文效應(yīng)的有效方法。目前霧水穩(wěn)定同位素研究旨在探究霧水的補(bǔ)給作用［90］，露水穩(wěn)定同位素的研究集中于露水形成過(guò)程中的蒸發(fā)問(wèn)題，二者都回答了植被如何利用非降雨水的問(wèn)題。旱季赤水林區(qū)的霧水D和18O同位素比降水富集，補(bǔ)給了該地區(qū)的地下水和地表徑流［91］。捷克共和國(guó)的霧水2H和18O同位素比降水和穿透水富集，霧中含有的大量離子對(duì)大氣沉積具有巨大貢獻(xiàn)［92］。過(guò)量17O 可以從水樣中提取蒸發(fā)信息，揭示露水形成過(guò)程中不同蒸發(fā)過(guò)程（平衡和動(dòng)力學(xué)分餾）［93］。在控制露水同位素組成方面，平衡分餾相對(duì)于動(dòng)力學(xué)分餾起到了更重要的作用［94］。通過(guò)測(cè)量植物葉片水的同位素可以確定植物水分來(lái)源。通過(guò)測(cè)量木質(zhì)部水的同位素發(fā)現(xiàn)西雙版納森林植物在旱季以霧水作為重要補(bǔ)充，且藤本植物的霧水利用率高于喬木［95］。中國(guó)東北部小葉白楊葉面水分主要來(lái)源于露水［96］。

近年來(lái)，關(guān)于非降雨水與生物結(jié)皮之間相互關(guān)系的研究明顯增多。非降雨水是干旱半干旱區(qū)重要的水源，而生物結(jié)皮覆蓋了干旱半干旱區(qū)面積的70%以上［97］，二者對(duì)干旱半干旱區(qū)都有重要意義，且相互間存在密切的聯(lián)系。生物結(jié)皮是土壤生物（苔蘚、地衣、藻類(lèi)等）與表土的結(jié)合體，因其對(duì)環(huán)境的敏感可以作為研究干旱半干旱區(qū)的模型生態(tài)系統(tǒng)（Model Ecosystems）。生物結(jié)皮對(duì)非降雨水具有潛在的積極影響，通過(guò)改善土壤質(zhì)地、調(diào)節(jié)土壤水分平衡增加了非降雨水的量，增強(qiáng)了非降雨水的循環(huán)［98］。非降雨水激活了生物結(jié)皮的生理活性，延長(zhǎng)了生物結(jié)皮的代謝，減輕了干旱脅迫，但導(dǎo)致了負(fù)碳平衡和低固碳率［11］。非降雨水是否為生物結(jié)皮的重要水源取決于其能否達(dá)到生物結(jié)皮活動(dòng)所需的閾值。雖然大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為非降雨水是所有生物結(jié)皮的重要水源，但目前的研究證明，苔蘚或地衣結(jié)皮可更有效地利用非降雨水，而藍(lán)藻結(jié)皮相反，甚至還可能造成碳的損失導(dǎo)致負(fù)面作用［99］。造成這種現(xiàn)象的原因可能是蒸滲儀高估了非降雨水量，而實(shí)際非降雨水量大大低于藍(lán)藻的閾值。干旱半干旱區(qū)非降雨水和生物結(jié)皮的關(guān)系影響到水循環(huán)和碳的生物地球化學(xué)循環(huán)，其相互作用機(jī)理和影響程度需要進(jìn)一步的研究。

3 研究展望

非降雨水研究已經(jīng)取得了大量的研究成果，但是仍然處于起始階段，存在許多待解決的問(wèn)題，包括：（1）自然表面的露水難以測(cè)定和估算。（2）大空間尺度和長(zhǎng)期的露水研究較少。（3）霧水和土壤水汽吸附的研究明顯偏少，且零星分布在不同的區(qū)域和特定的時(shí)段。已有的非降雨水研究尚無(wú)法提供對(duì)其時(shí)空變化規(guī)律的整體認(rèn)識(shí)。

未來(lái)的研究需要從如下3 個(gè)方面逐步開(kāi)展，以深入認(rèn)識(shí)非降雨水這種非傳統(tǒng)水資源。首先，豐富對(duì)不同區(qū)域自然表面非降雨水的研究。尋找和開(kāi)發(fā)新技術(shù)和新方法對(duì)自然表面的非降雨水進(jìn)行收集、觀(guān)測(cè)和模型模擬。該項(xiàng)研究有助于在更廣空間尺度和更大時(shí)間尺度上更加準(zhǔn)確地估算非降雨水量。其次，探索大空間尺度和長(zhǎng)期的非降雨水觀(guān)測(cè)和模擬研究，深入揭示非降雨水的時(shí)空分布和變化規(guī)律，促進(jìn)非降雨水資源的合理評(píng)估和收集利用。最后，以地球系統(tǒng)理論為指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)非降雨水的水循環(huán)意義、生態(tài)水文意義、氣候意義的深入探討和研究。這將有助于陸面過(guò)程模型和地球系統(tǒng)模型的完善和模擬精度的提高，加深非降雨水對(duì)未來(lái)氣候變化響應(yīng)和反饋的理解。