干旱区陆面过程和大气边界层研究进展

干旱区陆面过程和大气边界层不仅与气候、生态、水资源密切相关,而且影响我国气候格局和东亚大气环流,是一个十分重要的研究领域,近20多年已取得了比较系统的研究进展.从干旱区陆面热力和水分过程特征、干旱区大气边界层结构特征、干旱区陆面过程参数及其参数化公式、非均匀下垫面大气边界层理论、干旱城市大气边界层特征与污染机理等方面归纳总结了干旱区陆面过程和大气边界层领域取得的部分研究进展.并且,认为科学试验的代表性、复杂下垫面的影响、尺度转化、地表能量不平衡、极端天气过程的相互作用、水分过程的复杂性等问题是干旱区陆面过程和大气边界层研究领域的突出问题和未来研究重点.     

大气辐射传输学

大气辐射传输学是研究辐射能在地球大气中的传输和转换过程的学科,是气象学和大气物理学中一个较为古老近年来又获得新的发展的分支。大气辐射传输学的理论基础建立在分子光谱学和电磁波传播理论之上,其近代应用则主要是大气遥感和气候研究。 从气象学和大气科学发展的初始阶段起,大气辐射及其传输的研究就占有重要地位,因为辐射过程是影响气候和大气环流的一个基本因子。本世纪20年代就曾有人简单计算过地气系     

大气化学

大气化学是大气科学的一个新的分支学科。在20世纪40年代以前,大气科学的研究集中在大气中发生的宏观现象和物理过程上,大气被当成化学稳定的物理体系。那时,人们只定量地测量过大气的主要成分,即N_2,O_2,惰性气体、平流层臭氧、二氧化碳和水汽。第二次世界大战以后,随着光学、分子光谱学和光学探测、光谱分析技术的发展,高分辩率太阳光谱的观测分析不断揭示出新的大气成分,如CH_4,N_2O,CO,H_2,NH_3,SO_2等微量气体和气溶胶粒子。此后,     

极干旱地区土壤与大气水分的相互影响

基于建立在莫高窟窟顶的密闭拱棚,通过监测棚内凝结水量和空气温湿度,对极干旱地区典型极干旱气候条件下土壤与大气水分的相互影响进行综合分析。棚内凝结水量和空气温湿度的监测结果表明,在热动力作用下存在地下水分向大气输送的过程,其原因主要是在温度作用下土壤结合水分的分解蒸发与土壤盐分的吸湿吸附的交替作用。这也是形成所谓“土壤凝结水分”与“土壤水分呼吸”的根源。当温度升高时,土壤结合水分分解蒸发“呼出”水分,当温度降低时土壤盐分吸湿吸附,“吸入”大气水分,形成土壤与大气不对称水分交流。称质量实验表明：土壤水分的变化与空气温度的变化完全对应;有深层水分支持的土壤吸收大气水分的能力相对较差。极干旱地区土壤与大气水分的相互影响研究结果能为莫高窟珍贵文物的保护提供参考。     

中国陆地-大气系统水分循环研究

建立了中国大陆尺度和区域尺度陆地-大气系统水分循环概念模型;讨论了中国大陆尺度水文循环的特点;比较了东北、华北、西北、西南、华南、长江流域、西藏高原和台湾岛水分循环的差异。对水分循环参数的计算作了改进。     

大气灾害学

人类一直与自然灾害进行着抗争,暴雨、洪涝、干旱、台风、风暴潮、地震以及其它几十种灾害不时威胁着人类的生存与发展。在与灾害斗争中,自然灾害学逐渐诞生而且得到了人们的关注。 大气灾害学是自然灾害学的一个重要分支学科,近十年来得到了迅速的发展。众所周知,气象学或大气科学的许多分支学科(比如天气动力学、气候学、大气物理、人工影响天气等)都     

陕西关中盆地大气降水同位素研究

大气降水作为地下水的主要补给源之一,它是自然界水循环过程中的一个重要环节.查明大气降水中同位素分布特征及其影响因素,不仅有助于定性或定量地研究地下水的起源和形成等问题,更有助于揭示"三水"转化关系.根据全球大气降水同位素观测网 1985～1993 年大气降水氢氧同位素资料并结合所采集样品的分析结果对陕西关中盆地大气降水环境同位素特征、变化规律及其影响因素进行了探讨,建立了西安地区雨水线,为地下水的起源及运移研究奠定了基础.     

青藏高原大气边界层结构及其发展机制研究

研究青藏高原大气边界层对于我们认识其地面的热量与水分收支状况,了解高原及其周边地区的天气和气候变化具有重要意义。然而,高原大气边界层观测资料的匮乏制约着青藏高原的天气与气候研究。首先,梳理了针对青藏高原大气边界层的大气科学试验情况;其次,归纳了青藏高原大气边界层的高度与风场结构、温度与湿度场结构的研究进展,并从热力学和大气动力学角度介绍了大气边界层的发展机制,在此基础上,对目前研究中存在的不足进行了探讨,指出青藏高原大气边界层的研究还处于揭示现象阶段,对发展机制的研究不够深入,对整个高原面上不同区域同一时间的联动研究较少。针对上述不足之处对未来的研究方向进行了展望。     

大气中溴的环境地球化学研究进展

溴是大气平流层和对流层中的重要物种,能参与大气中的多种化学过程,对臭氧的损耗影响很大,同时也干扰大气的硫循环和汞循环,在大气化学中起着十分重要的作用.综述了近年来大气对流层和平流层溴的种类和含量、自然来源和人为来源,以及化学性质,并重点总结了活性溴物种BrO在大气中的存在情况及其在臭氧损耗中的作用.最后,提出了目前大气...     

中高层大气研究的空间探测

中高层大气研究对于深入理解全球变化和日地关系十分重要,也为有关航天与临近空间飞行的环境保障提供基础。中高层大气研究的目的是要深入了解其中发生的主要过程及其耦合,并发展各种模式。在现代中高层大气研究中,地基、高空飞机、高空气球、火箭和空间观测提供了动力、热力和化学成分结构与变化的资料,其中空间观测起到至关重要的作用。将对用于中高层大气研究的卫星任务和传感器载荷进行综述,同时列举一些中高层大气空间观测的科学结果。     

水文学及水资源的学科前沿和研究需求

水资源学发展与水文学发展有很大的不同。水文学已形成一门系统、完整的科学体系,而水资源学尚没有完全形成以知识为纽带的科学体系。水资源的自然属性的研究(如水资源再生机理等)是水文学在水文循环领域的延伸,而水资源学的知识是水文学、工程科学、环境科学、管理科学、经济学等学科在伸向水资源领域的横截面。认识到这一点,对于开展水文学及水资源学科的科学研究和推动水资源学的学科建设是十分必要的。     

慕士塔格地区大气水汽氢氧稳定同位素季节内变化特征及影响因素分析

慕士塔格地区位于青藏高原西北部,常年受西风影响。为了更清楚地认识西风水汽来源和局地蒸发过程对区域水循环过程的影响,利用2017年7月26日—2017年11月6日和2018年7月30日—2018年12月10日在慕士塔格西风带环境综合观测研究站的监测数据,分析了地表大气水汽氢氧稳定同位素组成和相关局地气象要素的变化特征及其相关关系。研究发现：慕士塔格地区水汽中δ¹⁸O、d-excess与局地温度和比湿呈现明显的小时变化、日变化和季节变化;水汽δ¹⁸O值与温度的显著正相关关系在不同时间尺度稳定存在;在小时和日尺度上,水汽δ¹⁸O值与比湿呈现对数关系;后向轨迹追踪表明,西风将西伯利亚和北大西洋及慕士塔格周围地区的水汽传输至观测站点;当水汽自地中海和北大西洋长距离传输至慕士塔格时,水汽δ¹⁸O显著降低可达约7‰,d-excess会显著增大;该地区水汽稳定同位素组成的季节变化特征与降水稳定同位素组成的季节变化特征一致。研究内容初步揭示了青藏高原西风传输水汽稳定同位素变化的主要影响因素,可为区域水循环研究提供必要数据和关键认知,有助于理解西风控制区冰芯稳定同位素记录的气候意义。     

社会水文学研究进展

为了推动新兴学科——社会水文学的发展及其在流域水资源管理中的应用,有必要对有关社会水文学的研究工作进行阶段性总结,并对未来的研究方向进行展望。回顾了水文学的发展历程,理解社会水文学产生的背景,阐述社会水文学的概念及其内涵;辨析其与传统水文学、生态水文学和水文经济学等学科在研究内容、方法和理论等方面的异同点;介绍社会水文学的研究进展:本阶段着重于制度、政策和文化等社会因子在水文研究中的表达以及流域示范研究的开展,但大多数研究仍基于传统水文学背景、共进化背景或者水资源管理背景,社会水文学的理论和方法还不够成熟。未来应从以下方面加强社会水文学研究:① 深入开展社会水文学社会部分的定量研究、综合历史分析和水文重建方法、充分利用现有不同流域案例促进过程社会水文学、历史社会水文学和比较社会水文学研究;② 开展社会水文系统社会驱动力的研究,探寻社会水文学的动力机制;③ 引入非线性动力学理论刻画人-水耦合系统的复杂反馈机制,提高社会水文学的普适化数学表述;④ 积极推进“大数据”和知识挖掘技术在社会水文学研究中的应用。     

耦合冻土方案的大气模式对祁连山区春季土壤状况的模拟

对黑河流域上游山区水源涵养林区2003年春季土壤温度、湿度变化进行分析,运用耦合冻土参数化和没有耦合冻土参数化的大气模式MM5对该区春季过程进行了模拟,并与观测值进行对比,对模拟的产流量做了初步分析.结果显示:考虑冻土参数化方案对土壤温度模拟的改进主要体现在表层土壤,对深层土壤温度的模拟没有大的改进;考虑冻土参数化方案改进了对100 cm深度以内的土壤含水量的模拟,很大程度上缩小了模拟值与观测值之间的绝对误差.总体来讲,考虑了冻土参数化的模拟结果在一定程度上改进了模式对黑河流域上游季节冻土区土壤温、湿状况的模拟,在一定程度上逼近祁连山区的春季土壤状况.考虑冻土参数化和没有考虑冻土参数化对产流量的模拟表明,冻土参数化对产流量模拟有很大影响,冻土形成的不透水层可以产生更多的地表径流.尽管考虑冻土参数化过程对模拟结果有一定程度的改进,但模拟结果与实测结果还是有一定差距的.因此,进行寒区冻土过程模拟时,还需要进一步对土壤信息、模式物理过程,大气背景场驱动数据以及局地因素进行详细而精确的考虑,以期进一步提高模式在寒区的模拟性能,特别是为高寒山区无观测地带陆气相互作用研究提供依据.     

地理信息系统在水文学和水资源管理中的应用

介绍了地理信息系统的概念及近年来在水文学及水资源管理领域中的应用研究动态。将地理信息系统技术在这一领域的应用概括为数据信息的管理与分析、水文模拟、水资源与环境管理以及与高新技术及理论的结合运用四个方面。结合实例闸述了地理信息系统在上述四个方面的应用情况。针对应用中存在的问题以及计算机技术和信息技术的发展前景提出了今后水文学及水资源管理领域地理信息系统技术应用发展的建议。     

分形理论在水文水资源中的应用

较系统地论述了分形理论在水文水资源中的应用.主要包括:水系河网结构和流域地形地貌及其演变,河床表面形态,降水时空分布,洪水时空变化,径流过程和土壤水下渗等.概括了当前在应用中的特点:活跃思想和方法创新,同时指出值得注意的问题:在大量资料基础上进行深入分析和充分论证.     

现代水文水资源学科体系及研究前沿和热点问题

在对国内外水问题进行科学识别的基础上,分析了水循环的"自然-人工"二元演变模式,明晰了水循环及伴生水化学、水生态和水沙过程的相互关系,初步阐述了现代水文水资源学科体系的构成。在对国际水文水资源研究发展趋势及热点和前沿问题进行阐释的基础上,结合中国水文水资源研究现状及水问题解决的实践需求,论述了中国水文水资源研究的学科体系的构成,并分析其重大研究方向。在变化环境和高强度人类活动影响下,水循环在驱动力、结构及参数等方面已呈现出显著"自然-人工"二元特征。现代水文水资源研究正由传统"还原细化"研究向综合交叉方向发展,并由传统基于单个水文环节的研究过渡到基于二元水循环过程的研究上来,原型观测与数学模拟的结合已成为其关键研究手段。中国水文水资源研究需要进一步强化水循环及伴生过程演变机理识别与定量模拟方面的基础研究,完善水资源评价、配置、调度、水权分配、水价定价理论和技术等方面的应用基础研究,服务于节水型社会建设、水环境保护与水生态修复、水资源综合管理、防灾减灾与应急管理、民生水利及现代水利建设与管理等实践需求。     

大气环境变化的泥炭地质档案

雨养泥炭沼泽是一种重要的泥炭沼泽类型,具有全球广泛分布的特点,其养分补给主要源于大气降水(包括雨、雪和空气尘埃).它是一个记录大气环境变化的积极的信息储备系统,记录有大气输入的海盐气溶胶、沙尘颗粒、酸沉降、重金属和有机污染物等信息.采用地质定年技术将泥炭深度剖面转化到年代坐标上,并结合泥炭生物地球化学指标检测分析,提取...     

东亚夏季风水汽输送带及其对中国大暴雨与洪涝灾害的影响

东亚夏季风每年给中国东部地区带来充沛的降水，是中国水资源的主要来源，同时也常常给中国造成严重的洪涝灾害。东亚夏季风水汽输送的强度、影响范围和持续性在极端暴雨过程中起着关键的作用。这支夏季风气流的水汽输送带可称为东亚季风水汽输送带，与国际上近期提出的"大气河"概念相近，但又不完全相同。东亚夏季风水汽输送带是东亚夏季风最具地区性的特征，也是东亚地区夏季大暴雨和洪涝的制造者。本文根据近百年来的资料，综合评述了东亚夏季风水汽输送带的特征和形成原因，并以海河、黄河、淮河与长江近百年最强的5次持续大暴雨过程为例，分析了季风水汽输送带的重要作用。最后，提出气候变暖可以通过4个方面影响全球水循环，包括气候变暖后大气可容纳更多的水汽、大气环流发生变化、辐射强迫改变以及气溶胶影响的区域性等，这些变化都会对季风水汽输送带产生重要影响。     

贵州纳朵洞洞穴滴水、现代沉积物δ18O特征及其环境意义

为了研究洞穴滴水及其对应的现代沉积物氧同位素的变化特征和对外界气候环境的指示意义,文章对贵州纳朵洞洞外大气降水、洞穴池水、6处滴水点及其对应的现代沉积物氧同位素进行了近2年的监测。结果显示纳朵洞外大气降水和洞穴池水δ18O值均呈现旱季偏重,雨季偏轻的季节特征,基本能反映洞穴所在区域的气候变化。而滴水沉积物δ18O值和滴水δ18O值自身存在协调同步的季节特征,但二者δ18O值与大气降水δ18 O值却呈现反向的季节变化,这可能是区域地形、岩溶表层带的调节和大气环流共同作用的结果。