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摘要CO2和H2O的氧同位素(18O-CO2和18O-H2O)信号能为陆地植被在全球CO2和H2O循环的贡献提供独特的信息，而陆面过程模型(LSM)能有效地将陆地生态系统CO2和H2O交换的同位素分馏过程与生态系统的水、热和CO2交换过程相结合。但是由于缺乏野外条件下观测的高分辨率同位素数据，同位素LSM的开发和验证受到限制。耶鲁大学生物气象学研究组和明尼苏达大学生物气象学研究组合作，于2006年首次应用TDL技术对生态系统尺度上18O-H2O和18O-CO2通量进行的同步连续观测，这为同位素LSM的验证提供了可靠的高分辨率数据，使得通过建立模型验证目前最新的理论成为可能。本文中，我们建立了一个简单同位素陆面过程模型(SiLSM)模拟陆地和大气之间18O-H2O和18O-CO2同位素交换的控制过程，将控制同位素交换的分馏过程的最新试验结果和理论知识结合起来：该模型包括一个标准LSM、叶片水同位素含量非稳态理论、冠层动力学分馏系数(考虑了空气动力学湍流扩散的作用)和大气18O-CO2同位素通量大叶模型。SiLSM模型的驱动因子为植物因子、常规微气象观测因子和参考高度上大气CO2和水汽的18O含量、茎杆水和土壤水的18O-H2O含量。输出变量为叶片水和蒸腾水的18O-H2O含量，以及18O-CO2同位素驱动力。SiLSM能模拟出无结露时段蒸腾的同位素含量和中午叶片体积水的同位素含量。SiLSM模型对18O-CO2同位素通量的模拟远高于涡度相关方法的观测值。模型敏感性分析表明野外条件生长的大豆叶片内CO2水合效率远小于之前的研究结果；能量平衡闭合对模型验证有较大的影响；大气CO2浓度使得18O-CO2同位素通量上升，但18O-CO2同位素驱动力上升不明显；RH和Ta上升会降低同位素通量。环境因子如何控制水合效率以及如何将其从叶片向冠层进行尺度扩展等问题，仍有待于进一步研究。