海南岛逐日太阳总辐射长期演变特征与关联因子

为了解海南岛太阳辐射资源的时空变化规律及变化原因,以海口（1961―2013 年）和三亚（1993―2013年）2 个气象站点长时间序列逐日太阳总辐射、日照时数、气温等观测资料为基础,利用气候倾向率、Mann-Kendall突变检验方法分析了全年、雨季、旱季日均太阳总辐射的长期演变特征,利用多重线性回归分析了辐射变化的主要关联气象因素。结果表明：1961―2013 年期间海口全年、雨季、旱季日均太阳总辐射气候倾向率分别为0.021、0.004、0.038 MJ/m²,1993―2013 年三亚全年、雨季、旱季日均太阳总辐射气候倾向率分别为-0.68、-0.658、-0.714MJ/m²。海口日均太阳总辐射变化呈波动趋势,全年、雨季日均太阳总辐射显著的“变暗期”分别出现在1975―1992、1975―1990 年;海口旱季日均太阳总辐射呈先降后升的趋势,1967―2003 年为下降期,2003 年之后呈现上升趋势,显著的“变暗期”为1995、1988―1989 年。1993 年以来,三亚全年、雨季、旱季日均太阳总辐射变化都呈下降趋势,显著的“变暗期”分别出现在1999―2013（全年）、2000―2003 和2009―2011 年（雨季）、1996―2001 和2004―2013 年（旱季）,突变年份分别为1997、1995、1995 年。三亚站点太阳辐射资源较海口站点丰富;日照时数与海口全年、雨季、旱季和三亚全年、雨季日均太阳总辐射变化关联度最强,而日平均气温则与三亚旱季日均总辐射变化关联度最强。     

哀牢山亚热带常绿阔叶林林区太阳辐射特征

利用中国科学院西双版纳热带植物园哀牢山森林生态系统研究站林外自动气象站2005-02到2007-12的辐射观测数据,对哀牢山北部山顶亚热带常绿阔叶林林区的太阳辐射平衡各分量的年、季节和日变化特征进行了分析,得出哀牢山林区太阳辐射年总辐射为5 146.4 MJ/(m2·a),干季的太阳总辐射量(2 764.7 MJ/m2)占全年总量的53.7%,雨季的太阳总辐射量(2 381.7 MJ/m2)占全年总量的46.3%.各辐射分量年值占总辐射年值的百分率为净辐射41.3%,反射辐射21.O%,有效辐射37.7%.太阳辐射各分量占太阳总辐射的比率在不同的季节由于天气状况和大气中含水量的不同存在一定的差异,反射辐射和有效辐射的分配率均是干季大于雨季,净辐射的分配率则是雨季大于干季.从全年来看,净辐射分配率的变幅最大(31.1%～51.9%),有效辐射次之(28.6%～48.6%),反射辐射最小(18.4%~24.2%);从分配率的日变化可知,反射辐射和有效辐射均是清晨和傍晚较高,昼间较小,净辐射则相反,各辐射分量分配率在昼间的变化均较小.不同季节各辐射分量占总辐射的比重不同,干季有效辐射所占比重最大,其次是净辐射,反射辐射最小;雨季净辐射所占比例最大,其次是有效辐射,反射辐射最小.与相近纬度的鼎湖山和鹤山林区相比,哀牢山林区总辐射量高于两地,而年均气温(热量)低于两地,由此可以认为哀牢山林区在较低的气温条件下能分布大面积的中山湿性常绿阔叶林,且生长繁茂、发育良好,较强的太阳辐射应是其重要原因之一.     

夏秋季绿洲荒漠过渡带芨芨草地蒸散及能量平衡特征研究

以实测气象资料为基础,运用波文比能量平衡法计算绿洲-荒漠过渡带芨芨草的蒸散量,并分析了其蒸散日变化规律及地表能量平衡特征。结果表明:①不同天气条件下的蒸散日变化曲线特征差异显著。晴天因辐射强、蒸散量大,蒸散曲线显示为“高耸”型;由于受云量和降水的影响,阴天曲线呈“平缓”型;雨天曲线则表现为“偏态”型,而平均蒸散曲线变化与晴天较为相似。②随着气候由夏季向秋季转变,早晨蒸散发生和夜间蒸散结束的时间点分别表现出1.73 min·d-1的滞后性和2.02 min·d-1的前移性;同时,蒸散峰值以0.0036 mm·d-1的速度递减。与一些相对叶宽的植被覆盖地相比,芨芨草地蒸散量日际波动幅度较小。③净辐射通量(Rn)、 潜热通量(LE)、感热通量 (H)及 土壤热通量(G)的平均值都表现出较为一致的日循环变化趋势。G/Rn、H/Rn、LE/Rn曲线白天平滑,夜间波动,日出和日落前后波动最为剧烈。潜热占净辐射的58.8%,远大于沙漠、戈壁,而低于绿洲。④晴天波文比（β）日内变化曲线呈明显的下降趋势,平均变化率接近-2%,但日间变化曲线略呈上升趋势,变化率为4.8‰。前者反映了晴天的潜热活动在日内随时间变化而愈来愈强,后者则表明感热活动在夏秋季中随日期的推移而逐渐增强。     

放牧对退化草地近地面辐射的影响

随着环境变化,草原地表状态也会改变,尤其是近地面能量收支过程变化更明显。为深入理解半干旱草原地表辐射能量平衡过程对放牧的响应特征,利用内蒙古正镶白旗典型退化草原2020年生长季（6—10月）的辐射通量观测资料,对比分析了禁牧、放牧草地太阳总辐射、地表反射辐射、大气长波辐射、地表长波辐射、净辐射以及地表反照率的日变化和生长季变化规律的差异。结果表明：在生长季,太阳总辐射随着时间推进逐月递减;禁牧区的地表反射辐射总体小于放牧区;各月大气长波辐射日变化幅度很小,处于130—370 W·m^-2;禁牧、放牧条件下地表长波辐射存在明显的季节变化规律,但是二者之间的差异甚微。内蒙古典型退化草原生长季近地面辐射通量有显著单峰型日变化特征。禁牧、放牧草地地表反照率都呈现“U”型日变化规律。生长季放牧草地的反照率明显高于禁牧草地。在禁牧区,辐射分量（地表反射辐射、大气长波辐射）和植被指数（归一化差异植被指数）对净辐射的影响是正向极显著的;而地表反照率和另一辐射分量（地表长波辐射）对净辐射有显著的负向作用。在放牧区,地表反射辐射和大气长波辐射对净辐射有极显著的正向作用;而地表反照率和地表长波辐射对净辐射的作用则是负向显著的。植被状况是影响内蒙古典型退化草原近地表辐射能量收支过程的首要因子。     

古尔班通古特沙漠地表辐射收支特征

古尔班通古特沙漠是中国最大的固定、半固定沙漠。利用2017年该沙漠克拉美丽站辐射资料,分析了古尔班通古特沙漠不同时间尺度和不同天气条件下的地表辐射变化特征。结果表明：（1）不同月份沙漠辐射收支各分量月平均日变化均呈单峰型,但极值大小及出现时间存在差异。各分量曝辐量季节变化明显：太阳总辐射表现为生长期（4—9月）>积雪期（1—3月）>凋零期（10—12月）,反射短波辐射表现为积雪期>生长期>凋零期,长波辐射和净辐射均表现为生长期>凋零期>积雪期。（2）地表反照率4—11月的日变化均呈“U”型曲线,年均值为0.367,积雪期、生长期、凋零期的平均值分别为0.7、0.246和0.27,其中1月1日至3月15日的日均值均高于0.7,这是该期间古尔班通古特沙漠存在稳定积雪所致。（3）晴天各分量日变化均为倒“U”型曲线,多云和雨天则不如晴天平滑,雪天短波辐射和净辐射日变化呈倒“V”型,长波辐射无明显日变化。降雨前后地表反照率日均值表现为雨前晴天>雨后晴天>雨天,降雪前后表现为雪后晴天>雪天>雪前晴天。（4）融雪前后各分量变化明显,积雪快速融化时地表反照率和反射短波辐射逐日减小,净辐射则反之,积雪完全融化前地表长波辐射一直较弱,积雪完全融化后逐渐增强。     

藏东南高山林线冷杉原始林土壤热通量

利用藏东南色齐拉(也称色季拉)山高寒区林线地带连续的气象观测资料,分析了高山林线冷杉原始林土壤热通量的日、季节以及逐日变化特征及其与净辐射的关系,初步研究高寒区原始林土壤-大气热量交换特征.结果表明:随着土壤深度的增加,土壤热通量日变化振幅减小,至60 cm处没有明显的日变化.除春季表层土壤5cm处热通量没有明显的日变化特征外,其余季节日变化呈明显"S"型曲线.不同深度的土壤热通量存在明显的季节及年内逐日变化特征,但变化的幅度表层土壤明显高于深层.不同年间土壤热通量逐日变化趋势非常一致.不同深度土壤年总热通量均为正值,表明高山林线地带土壤总体上为热汇.土壤热通量的变化与净辐射直接相关,但二者的同步性较差,土壤热通量对净辐射的反馈延时约6 h,明显高于农田、草地及温带、亚热带森林,因此在利用净辐射估算土壤热通量时,要充分考虑植被类型及环境的影响.     

夏季不同天气条件下沙漠辐射和能量平衡的对比分析

利用2009 年7 月24 日-9 月12 日“巴丹吉林沙漠陆-气相互作用观测试验”资料,对比分析了典型晴天和阴天下巴丹吉林沙漠地表辐射、能量平衡和土壤温度的日变化规律.结果表明：①巴丹吉林沙漠典型晴天条件下总辐射、地表反射辐射、地表长波辐射、有效辐射、净辐射的峰值和日积分值都比典型阴天条件下大,大气长波辐射比阴天条件下小.两种天气条件下净辐射日积分值占太阳总辐射的1/3.②沙漠地区典型晴天地表反射率呈U型,白天均值为0.32;阴天变化较平缓,均值为0.29.③两种天气条件下地表热量平衡都以感热输送为主,波文比分别为4.55 和1.16.晴天不平衡能量达到净辐射的20%,阴天为30%.④晴天条件下有效能量夜间为负值,白天为正值,阴天全天为正值;湍流能量全天均为正值.能量闭合度(EBR)晴天平均为0.68,阴天为0.76.⑤土壤温度5~10 cm日较差逐渐减小,20、40 cm日变化不明显;5 cm土壤热通量日变化较大,20 cm土壤热通量振幅较小.     

塔克拉玛干沙漠北缘辐射分量特征

利用塔克拉玛干沙漠北缘肖塘自动站2011年直接探测的辐射资料,对该地区辐射状况进行了初步分析。结果表明:短波辐射各个分量的月总量最大值均出现在7月,总辐射瞬时最大值为1 329.6 W·m-2,出现在6月。晴天天气下,辐射分量均为夏季最大,冬季最小,除大气长波辐射外,其他分量均呈现出标准的倒“U”型。大气长波辐射浮尘、扬沙天气时的日总量,均与晴天时一致;而地面长波辐射日总量则是晴天时最大,浮尘天气次之,阴天最小。肖塘地区地表反照率冬季较大,夏季较小,年均值为0.27,比塔克拉玛干沙漠腹地（0.3）低10%,但远高于绿洲和高原。     

冬小麦能量平衡及蒸散分配的季节变化分析

本文分析了华北平原冬小麦生态系统辐射收支、热量平衡以及蒸散在冠层蒸腾和土壤蒸发之间的分配特征。结果发现，在冬小麦生长过程中，系统截获的太阳短波辐射随小麦的生长而变，它占太阳总辐射的比例，初期为０．８左右，尔后随叶面积的增加而逐渐下降，在孕穗期最小，约为０．７５，之后，随叶片枯黄、麦穗的成长又上升，最后可达０．８６。净辐射占太阳总辐射的比例，可分成如下３个阶段：拔节期比值较低，约为０．４５；孕穗抽穗期约为０．５；灌浆期比值最大，约０．５７。随着叶面积指数（ＬＡＩ）的增加，土壤热通量与净辐射之比，由返青初期的０．１３迅速下降，直至较为稳定的０．０６。潜热通量消耗净辐射的大部分，且随ＬＡＩ的增加而增大。从返青到乳熟的５８天内（４月１日～５月２８日），麦田总蒸散量约为２５０ｍｍ，其中土壤蒸发量约为５０ｍｍ，冠层蒸腾约为２００ｍｍ，分别占总蒸散量的２０％和８０％。     

敦煌戈壁冬夏季地表辐射与能量平衡特征对比研究

利用敦煌戈壁夏（2006年7月）、冬（2007年1月1—10日）季观测得到的微气象资料,比较了夏、冬季敦煌戈壁的地表辐射平衡、能量平衡特征。分析了地表反照率（Albedo）与土壤特性的关系,发现地表反照率和表层土壤温度日变化呈反相关;冬季地表反照率和土壤湿度的线性相关差,夏季地表反照率和土壤湿度的线性相关性好;地表反照率和土壤热通量呈反相关,并且冬季二者的拟合性好于夏季。分析了降水前后各能量通量的变化,发现阵雨时感热H是变小的,降雨过后H和净辐射Rn有明显的增大,土壤热通量Gn在降雨过后也有增大,潜热LE变化微弱,对阵性降水强迫后的非平衡态的张弛时间大约为3 d。     

阿尔卑斯山山体效应及其对林线的影响分析

阿尔卑斯山是欧亚大陆上著名的山地,对欧洲的地理生态格局具有重要的影响。山体效应产生的原因在于隆起的高原或山地吸收了更多的太阳辐射。因此,论文以阿尔卑斯山为研究对象,利用收集到的气象台站观测数据、林线、数字高程数据,以及基于半球视域算法计算得到的太阳辐射数据等,分析阿尔卑斯山气温的空间分布格局以及最热月、最冷月、全年的太阳辐射量,同时以太阳辐射作为山体效应的代用因子,采用逐步回归分析方法构建了阿尔卑斯山林线分布模型,探究该山地的山体效应及其对林线的影响。研究结果表明：① 阿尔卑斯山具有明显的山体效应,山体内部的太阳辐射量远高于山体边缘地区,这也是山体内部气温和林线高度都高于山体边缘地区的主要原因。最热月、最冷月和全年总太阳辐射量在山体内部比边缘地区分别高10~20、20~40和200~400 kWh/m²。② 太阳辐射能更好地定量化山体效应,以太阳辐射为山体效应代用因子建立的林线分布模型具有更高的精度。与基于气温、降水构建的林线分布模型(R²= 0.522)相比,该模型具有更高的模拟精度(R² = 0.736),同时太阳辐射对林线分布的贡献率最大(1月、7月太阳辐射的贡献率分别为34.75%、27.82%),超过了气温和降水的贡献率(分别为26.24%和11.17%)。     

塔克拉玛干沙漠腹地辐射平衡和反照率变化特征

辐射平衡直接影响地气系统物质和能量交换,辐射平衡研究极其重要。本研究使用了2006年8月至2011年12月位于塔克拉玛干沙漠腹地塔中的塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站地表辐射和反照率观测资料,分析了辐射平衡和地表反照率季节变化和年变化以及各种典型天气下日变化的特征,并与其他地区进行了对比。结果表明：沙漠腹地辐射平衡各分量最小值均出现在1月,各分量最大值出现时间不一致,其中短波辐射5月最大,长波辐射7月最大,而净辐射最大值在6月。各辐射分量夏季最大,冬季最小;总辐射四季平均日变化极值低于青藏高原,与黑河戈壁相差不大;反射辐射春季与夏季、秋季与冬季差值较小。短波辐射和净辐射各季日峰值出现在12：00,长波辐射各季日峰值出现时间比短波辐射滞后1～3 h。大气长波辐射各季日振幅较小,约为地面长波辐射的1/5～1/4,且地面长波辐射各季日变化为不对称分布;长波辐射各季日最小值都出现在日出前1 h。多云、浮尘和沙尘暴天气辐射平衡日变化不规则,云量和沙尘对辐射各分量影响明显;沙尘暴日,大气长波辐射峰值可增加18%,而总辐射、反射辐射、地面长波辐射和净辐射峰值分别衰减了57.8%、54.0%、55.8%和21.9%。地表反照率3月最大（0.30）,7月最小（0.25）,平均值为0.27;夏季小,冬季大;晴天早晨和傍晚大,沙尘暴日最大。     

海南岛中部山区热带天然林与人工橡胶林土壤特性对比研究

通过调查取样,对比分析了海南岛中部山区天然林地及林地转变为橡胶林后的土壤物理和化学性质差异.结果表明:(1)不同林地对砂、粉粒和黏土粒度分布的影响显著,天然林地0～30 cm、30～60 cm和60～120 cm三个深度的土壤的物理性黏粒含量均高于人工林地.(2)天然林地和人工橡胶林三层的土壤容重和田间持水量均存在显著差异,天然林地0～30 cm和30～60 cm的土壤田间持水量大于人工橡胶林.(3)两种林地的上、中、下三层土壤的有机质、全氮、碱解氮均有很大差异.天然林地土壤上层( 0～30 cm)有机质     

极端干旱地区绿洲小气候特征及其生态意义

1 Introduction Microclimate is one of the most important environmental factors for plant growth and development. Different plant communities create different microclimatic environments and different microclimatic environments support different biotic comm…     

极端干旱地区绿洲小气候特征及其生态意义

运用微气象学方法对极端干旱区荒漠绿洲小气候进行了观测,分析我国极端干旱区荒漠绿洲的微气象特征并与林地外进行了对比。同时讨论晴天、阴天和沙尘暴天气的PAR的差异．分析了产生这些差异的原因。结果表明荒漠绿洲具有改变太阳辐射、调节近地层地表及地下温度、缩小温差、降低风速、提高土壤及大气湿度等重要生态作用。绿洲内部的太阳总辐射比林冠层顶部减少49．3％-49．83％：生长季胡杨和柽柳林内的气温均低于林地外．胡杨林平均比林外低1．62℃,柽柳林比林外低0．83℃,而且森林覆盖率越高降温作用越明显：群落上层气温高于群落下层,气温随高度增加而增加;林内大气相对湿度均高于林地外．生长期,胡杨林内比林地外高8．5％,柽柳林高4．2％;胡杨林地平均风速为0．33m／s．比林地外低2．7m／s：柽柳林平均风速为0．72m／s,比林地外低2_3lm／s。在沙尘暴日,PAR明显小于阴天日和晴天日下的值．而ηQ非常大,且变化不稳定,该结论对研究大气层的稳定性有极其重要的意义。     

古尔班通古特沙漠的辐射热量交换分析

位于新疆准噶尔盆地的古尔班通古特沙漠是我国第二大沙漠。根据古尔班通古特沙漠的自然条件,对不同下垫面区域的太阳短波辐射和大气长波辐射热量进行了测量。结果表明:在晴天状况下,流动沙丘和固定沙丘的热量交换差异主要是由地表状况、沙层性质和气温等因素决定的。流动沙丘区反射率与长波辐射大于固定沙丘区,并且日、季变化明显。长波最大辐射值出现在午后,近似于太阳总辐射,最小值出现在日出前;沙层热通量随着深度的增加而增大,而辐射热量传输则随其深度的增加而减小,无论是流动沙层还是固定沙层,其热通量的零界面深度却基本一致(9月份),均在30~35cm之间。根据上述结果,本文还讨论了沙漠区在热量交换过程中,辐射热量差异引起的沙漠小气候效应和沙漠对区域气候的反馈作用。     

中老缅交界地区橡胶种植的时空格局及其地形因素分析

橡胶林地是东南亚地区主要的土地利用类型,动态监测橡胶种植并分析其时空变化规律,对于区域土地资源开发、生态环境保护以及维护边境安全稳定具有重要意义。本文基于遥感技术实地研究了中老缅交界地区1980-2010 年的橡胶林地分布格局及其时空变化规律,定量分析了橡胶林地的分布特征及其地形因素的影响与限制。结果表明:(1) 2010 年中老缅交界地区橡胶林地面积为60.14 万hm²,占土地面积的8.17%,是研究区最大的土地利用类型。就林地结构来看,橡胶成林(≥10 年) 与橡胶幼林(<10 年) 之比大体是5:7,近10 年来橡胶林地扩展迅速。(2) 1980-2010 年中老缅交界地区橡胶林地已由最初的7.05 万hm²增加到60.14 万hm²,扩展近9 倍,橡胶林地扩张显著。橡胶林地已呈现由集中至分散、由边境向国外,“以景洪为中心、北上南进、西拓东扩”的空间分布格局与地域扩展特征。(3) 中老缅交界地区橡胶种植受地形因素制约,橡胶林地4/5 以上集中在600~1000 m适宜区间,很少超过1200 m;近2/3 集中分布在8°~25°的坡地,极少或很少分布在超过35°的急陡坡;主要分布在南坡和东坡,北坡和西坡相对较少,橡胶种植强度也呈现相同规律。(4) 橡胶林地国别对比分析表明,中国境内橡胶林地在向高海拔、陡坡地扩展,老缅境内具有较大地形适宜空间,有利于橡胶种植的跨境发展。(5) 中老缅交界地区的橡胶种植必将由中国向老挝和缅甸跨境发展,老挝和缅甸境内,特别是近中国边境地区的橡胶林地持续扩张已是不可避免。     

西双版纳地区公路两侧土地利用变化格局特征

根据西双版纳地区1976、1988和2003年三期LandsatMSS/TM/ETM影像解译的土地利用数据,运用Arc-G IS软件的缓冲区分析方法,分析该区内主干公路两侧土地利用变化的时空格局。结果如下:27 a间,与整个西双版纳州相比,主干公路两侧的土地利用强度更大、增长速度更快。公路两侧的土地利用转化主要表现为由林地向橡胶园和茶园转变,林地锐减,橡胶园迅速增加,林地是橡胶园的最主要来源。主要地类的面积在一定范围表现出与距公路距离的相关关系,距公路越近,林地面积百分比越小,橡胶园、建筑用地和水田面积百分比越大。土地利用变化也表现出明显的公路效应,距离公路越近,林地减少的速度、橡胶园增加的速度越快;随着距离的增加,林地向橡胶园的转化面积逐渐减小。土地利用变化的公路效应深度表现出不断扩展的趋势:1976年为公路两侧5 km,1988年为7 km,2003年达11 km。     

中国三种太阳辐射起始数据分布式模拟

天文辐射、干洁大气总辐射和湿洁大气总辐射是太阳辐射模拟的3种重要起始数据。依托Iqbal Model C和起伏地形下干/湿洁大气总辐射模型,实现了水平面和起伏地形下干/湿洁大气总辐射分布式模拟。以DEM数据作为地形的综合反映,结合常规气象资料,计算了水平面和起伏地形下中国1 km×1 km分辨率日天文辐射量、干洁大气总辐射量、湿洁大气总辐射量的空间分布,并对3种太阳辐射起始数据的时空分布特征做了对比分析。结果表明：3种辐射量均遵循随纬向变化的宏观分布规律;水平面干/湿洁大气总辐射量的分布体现了海拔的影响,水平面湿洁大气总辐射量的分布还体现了水汽分布的影响;起伏地形下的3种辐射量能很好的体现坡度、坡向和地形之间相互遮蔽等局部地形特征对辐射量的影响;以干/湿洁大气总辐射作为起始数据,将有助于提高太阳总辐射的模拟精度。