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Representing vapour and capillary rise from the soil improves a leaf litter moisture model
Journal of Hydrology ( IF 6.4 ) Pub Date : 2022-06-18 , DOI: 10.1016/j.jhydrol.2022.128087
Li Zhao , Marta Yebra , Albert I.J.M. van Dijk , Geoffrey J. Cary

Litter moisture content plays a critical role in fire danger rating systems and forest ecosystems. Soil moisture content has been proposed to affect litter moisture due to vapour flux and capillary rise from the soil. However, few models consider soil water content when predicting litter moisture, and to our knowledge, no model includes capillary fluxes. In this study, we represented soil moisture coupling in a physics-based litter moisture prediction model by describing the vapour and capillary fluxes from the soil to litter. We aimed to evaluate if litter moisture predictions can be improved by incorporating the hydrological process at the soil-litter interface and explored the possible role of soil moisture in litter moisture simulations. Three model versions were compared against observations at a dry and wet experimental site in Australia: the original physics-based model, a model version extended with soil vapour flux only, and a version that incorporates both soil vapour flux and capillary rise. The simulation results suggest that soil moisture considerably influences litter moisture through soil vapour flux and capillary rise, which can lead to more than 10% of oven-dried weight, particularly under wet soil conditions. The corresponding model showed the best performance in comparison with field observations. The contribution of upward soil moisture fluxes was small after long dry and warm periods but noticeable during more moist periods. Further research is needed to evaluate the revised model for a broader range of weather, soil and litter conditions.



中文翻译:

代表土壤中的蒸汽和毛细血管上升改进了落叶水分模型

凋落物水分含量在火灾危险等级系统和森林生态系统中起着至关重要的作用。由于蒸汽通量和土壤毛细上升,土壤水分含量被认为会影响凋落物水分。然而,很少有模型在预测凋落物水分时考虑土壤含水量,据我们所知,没有模型包括毛细通量。在这项研究中,我们通过描述从土壤到凋落物的蒸汽和毛细管通量,在基于物理的凋落物水分预测模型中表示土壤水分耦合。我们旨在评估是否可以通过在土壤-凋落物界面结合水文过程来改进凋落物水分预测,并探索土壤水分在凋落物水分模拟中的可能作用。三个模型版本与澳大利亚干湿实验地点的观察结果进行了比较:最初的基于物理的模型,一个仅包含土壤蒸汽通量的模型版本,以及一个包含土壤蒸汽通量和毛细管上升的版本。模拟结果表明,土壤水分通过土壤蒸汽通量和毛细管上升显着影响凋落物水分,这可能导致超过 10% 的干重,特别是在潮湿的土壤条件下。与现场观察相比,相应的模型表现出最佳性能。在长时间的干燥和温暖时期之后,向上的土壤水分通量的贡献很小,但在更潮湿的时期很明显。需要进一步研究来评估更广泛的天气、土壤和垫料条件的修正模型。以及结合了土壤蒸汽通量和毛细上升的版本。模拟结果表明,土壤水分通过土壤蒸汽通量和毛细管上升显着影响凋落物水分,这可能导致超过 10% 的干重,特别是在潮湿的土壤条件下。与现场观察相比,相应的模型表现出最佳性能。在长时间的干燥和温暖时期之后,向上的土壤水分通量的贡献很小,但在更潮湿的时期很明显。需要进一步研究来评估更广泛的天气、土壤和垫料条件的修正模型。以及结合了土壤蒸汽通量和毛细上升的版本。模拟结果表明,土壤水分通过土壤蒸汽通量和毛细管上升显着影响凋落物水分,这可能导致超过 10% 的干重,特别是在潮湿的土壤条件下。与现场观察相比,相应的模型表现出最佳性能。在长时间的干燥和温暖时期之后,向上的土壤水分通量的贡献很小,但在更潮湿的时期很明显。需要进一步研究来评估更广泛的天气、土壤和垫料条件的修正模型。特别是在潮湿的土壤条件下。与现场观察相比,相应的模型表现出最佳性能。在长时间的干燥和温暖时期之后,向上的土壤水分通量的贡献很小,但在更潮湿的时期很明显。需要进一步研究来评估更广泛的天气、土壤和垫料条件的修正模型。特别是在潮湿的土壤条件下。与现场观察相比,相应的模型表现出最佳性能。在长时间的干燥和温暖时期之后,向上的土壤水分通量的贡献很小,但在更潮湿的时期很明显。需要进一步研究来评估更广泛的天气、土壤和垫料条件的修正模型。

更新日期:2022-06-18
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