利用改进的CASA模型分析三江源区净植被生产力

利用改进CASA模型计算了三江源地区植被净初级生产力(NPP).NPP值在区域上呈现由东南向西北递减的趋势,黄河源区东南部地区的植被NPP值较高,而长江源西北部的植被生长稀疏;2004—2008年三江源区NPP值呈略下降趋势,2006年该区植被的NPP年总量最大为62.93 Tg·a^-1,2005年NPP总量最小为60.9 Tg·a^-1;从季节分布来看,NPP值从5月开始增加,到7月达到最大,随后又逐渐降低.三江源地区草甸植被NPP值最大为188.95 g·m^-2·a^-1;高寒草原为129.41 g·m^-2·a^-1.其中,草原植被受气候年际变化影响相对较大,高寒草原年际变化表现为2004—2006持续上升.NPP的波动主要是由于该地区的温度、年降水量以及年太阳总辐射量等因素的变化造成的.在海拔较高的地区,温度与NPP的呈极显著相关,相关系数为0.8,而降水量与NPP的相关系数为0.7.     

利用LAP-3000型风廓线雷达资料对深圳地区湍流耗散率特征的研究

利用2010年1-2月深圳LAP3000型风廓线雷达资料, 对湍流耗散率进行了估算, 针对典型晴天条件下的湍流耗散率ε、折射率结构常数C₂ⁿ、水平风速和风切变, 分析了其时空变化特征。得出如下结论: (1) 深圳地区低空大气ε的量级在10^-7~10^-1 m^-2·s^-3之间, 与理论模拟值基本一致; (2) 时间分布特征为, 2 km以下ε有很明显的日变化特征, 夜晚和上午ε较大, 下午及傍晚减少;(3) 空间分布特征表现为, ε随高度大致呈递减分布;ε量级达10^-2.5 m²·s^-3所在高度可作为深圳地区2010年1月14-15日边界层顶高度的判断依据。     

城市下垫面影响空气污染的机制分析

本文采用RBLM-chem模式,利用杭州市高分辨率城市建筑等资料,定量分析城市动力效应、热力效应以及城市植被、人为热对SO₂、NO₂、O₃、PM_2.5等主要污染物浓度的影响。结果表明,城市化过程使得大部分城区温度上升约1℃,相对湿度下降约6%,风速下降约0.8 m·s^-1,湍流动能增强约0.03 m²·s^-2。城市动力效应主要通过降低城市风速,使得城区污染物浓度升高,SO₂浓度有近5 μg·m^-3的上升,PM_2.5、O₃浓度也有近15 μg·m^-3的上升。城市热力效应主要通过热岛环流使城区污染物向上输送,令地面污染物浓度降低,在城市大部分区域PM_2.5都有大约10 μg·m^-3的浓度下降。城市动力效应大于热力效应,城市的总体作用是使污染物浓度升高。城市下垫面使污染物浓度上升的另外一个机制是代替了自然有植被的下垫面,使污染物干沉降速度下降,但这一作用小于动力学效应。另一方面,人为热对城市主要污染物浓度都起着减小的作用,其中SO₂、NO₂、O₃、PM_2.5浓度降幅分别在2.5、3.0、6.0、10.0 μg·m^-3左右。城市植被可以显著增加污染物干沉降速度,使主要污染物SO₂、NO₂、O₃和PM_2.5的干沉降速度分别上升0.1、0.1、0.03、0.06 m·s^-1左右,相应地使上述污染物浓度分别下降2.5、6.0、4.0、6.0 μg·m^-3左右。     

基于LAS观测的城镇感热通量时空特征及影响因素

利用2018年4月—2019年4月南京盘城大孔径闪烁仪(Large Aperture Scintillometer,LAS)观测数据,分析了城镇感热通量的时空变化特征及影响因素。结果表明:1)南京城镇感热通量呈单峰型日变化特征,白天明显大于夜间,且白天晴天明显大于阴天,夜间晴天略小于阴天,晴、阴天小时感热通量年平均分别在2.25～200.53 W·m^-2、13.10～132.52 W·m^-2波动。2)城镇感热通量夏季明显大于冬季,8月昼、夜分别为112.19、23.54 W·m^-2,2月昼、夜分别为35.57、11.57 W·m^-2。3)晴天白天条件下,不同风向(通量贡献源区)城镇感热通量存在显著差异,即随着不透水层占比的增加,净辐射分配到感热通量的比例明显提高,当占比大于60％时提高趋势不明显。4)以莫宁-奥布霍夫长度判断大气稳定度为标准,C²_n法在计算感热通量的5种大气稳定度判断方法中的误判率较低且数据源于LAS,是比较适宜城镇夜间大气稳定度的判断方法。5)在影响城镇感热通量的地表参数中,有效高度变化的影响最大,风速变化的影响较大特别在秋冬季节更为明显,波文比变化对城镇感热通量的影响较小,温度、地表粗糙度和零平面位移变化的影响可忽略不计。     

2014—2019年北京和南京地区PM2.5和臭氧质量浓度相关性研究

自2014年以来,中国细颗粒物（PM_2.5）浓度大幅度下降,但臭氧（O₃）浓度逐年缓慢上升,厘清PM_2.5和O₃（P-O）相关性尤为关键.在本研究中,2014—2019年北京和南京PM_2.5年均质量浓度下降幅度分别为-6.86和-6.15 μg·m^-3·a^-1;而日最大8小时平均O₃质量浓度（MDA8 O₃）年均增长幅度为1.50和1.75 μg·m^-3·a^-1.研究期间,北京地区MDA8 O₃质量浓度小于100 μg·m^-3,P-O呈负相关;而当质量浓度大于100 μg·m^-3时,P-O为正相关.通过Pearson相关系数研究P-O两者相关性.在两个城市每月相关性分析中,在每日时间尺度5—9月为强的正相关;而小时时间尺度11月至次年2月趋于负相关.在北京,P-O每月和季节相关性变化大于南京.在日变化中,夏季在16时为强的正相关,春秋两季在13—17时为弱的正相关,而在春、秋和冬季8时,却为强的负相关.     

基于CMIP6多模式集合的未来中国风功率预估

实现我国2060年“碳中和”目标,需要大力发展包括风能在内的清洁能源,然而气候变化给未来风资源利用带来较大的不确定性。本文利用人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)算法对16个CMIP6气候模式风速数据进行逐一订正,在此基础上预估21世纪30、60年代以及21世纪末这3个不同年代在低(SSP1-2.6)和高(SSP5-8.5)排放情景下中国风功率较当代的变化。结果表明,ANN算法使CMIP6气候模式均方根误差平均降低(39.93％±9.57％),并使多模式集合平均与观测的相关系数从0.56增加到0.83,更好地再现了中国当代风速的空间分布和季节变化。在此基础上,预估的21世纪60年代(2050—2064年)风功率密度在两种情景下分别减少了(1.01±0.94) W·m^-2(2.62％±2.27％)和(1.11±1.45) W·m^-2(1.90％±2.51％)。时间上,春季作为风能密度最大的季节,两种排放情景下风功率分别减少了(1.16±1.14) W·m^-2和(1.43±1.58) W·m^-2。空间上,中国东南部风功率密度在SSP1-2.6情景下降(0.56±0.53) W·m^-2,而SSP5-8.5情景下上升(0.40±0.29) W·m^-2。近期(2025—2039年)全国平均风功率密度在两种情景下分别减少了(0.52±0.83) W·m^-2和(0.54±1.02) W·m^-2,而长期(2085—2099年)风功率密度分别减小了(0.98±1.17) W·m^-2和(1.83±1.17) W·m^-2。利用极度梯度提升(XGB)算法订正CMIP6数据的预估变化量级偏小但趋势一致,表明随着全球变暖幅度的增加,我国风功率降低的趋势将更加显著。     

云南一次持续性暴雨过程的非地转湿Q*

应用非地转湿Q^*,对2001年5月31日至6月2日发生在云南的持续性暴雨天气过程进行诊断分析。结果表明,非地转湿Q矢量辐合区是暴雨发生的有利区域;非地转湿Q矢量的垂直分布反映了次级环流的方向和强弱,云南的暴雨落区位于次级环流的上升支附近。     

2016年冬季南京地区大气污染特征的观测分析

基于2016年11月24日—12月23日南京市草场门站、鼓楼站和仙林站的强化试验观测资料,分析了城市和郊区主要大气污染物的时空变化特征及其与气象要素的相互关系。研究发现：观测期间南京PM_2.5、PM₁₀、NO₂、O₃、CO、SO₂月均质量浓度分别为52.84~84.34 μg·m^-3、88.36~120.34 μg·m^-3、49.98~51.66 μg·m^-3、24.85~50.57 μg·m^-3、0.99~1.2 mg·m^-3和22.1~26.48 μg·m^-3;近地面,城市大气污染物质量浓度高于郊区,其中城市O₃比郊区高61.0%;在城市地区,除NO₂和CO外,鼓楼站大气污染物质量浓度高于草场门站,其中鼓楼站PM_2.5比草场门站高42.7%;PM_2.5小时质量浓度最大为210.93 μg·m^-3,重污染过程出现时风速较低、温度较高,郊区PM₁₀、PM_2.5、NO₂质量浓度呈现高值时的最频风向为南风,O₃和SO₂质量浓度呈现高值时的最频风向分别为西风和西南风,所以郊区大气污染受城市输送影响。利用HYSPLIT模式研究发现12月4—8日和16—20日的污染气团分别来自西部和北方地区,聚类分析发现12月影响南京市的污染气团45%来自西部地区且移动速度较快,55%来自北方地区且移动速度较慢。由此可见,南京市冬季出现的大气污染,其形成不仅与本地排放和局地气象条件有关,而且西部和北方地区的远距离输送也会造成影响。     

低温弱光对设施番茄苗期营养物质和干物质分配的影响

本试验以PAR （光合有效辐射）800 μmol·m^-2·s^-1，温度25℃为对照（CK），设置6个处理[L1T1（PAR 200 μmol·m^-2·s^-1，4℃）、L1T2（PAR 200 μmol·m^-2·s^-1，6℃）、L1T3（PAR 200 μmol·m^-2·s^-1，8℃）、L2T1（PAR 400 μmol·m^-2·s^-1，4℃）、L2T2（PAR 400 μmol·m^-2·s^-1，6℃）和L2T3（PAR 400 μmol·m^-2·s^-1，8℃）]，分别处理6、12、24、48和72 h，以研究低温弱光双重胁迫对番茄苗期干物质分配以及不同器官的可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸含量的影响.结果表明：低温弱光双重胁迫使地下部分干物质分配比例减小，而对地上部分干物质分配比例无显著影响，地下部分的干物质分配比例随时间的变化与地上部分相反；低温弱光胁迫显著降低了番茄茎和叶片的可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸的含量；根的可溶性糖含量随胁迫时间的变化趋势与地上部分不一致，但根、茎、叶片的可溶性糖含量均以L2T3处理72 h含量最高，分别为94.88、77.09和41.62 mg·g^-1；根的可溶性蛋白含量随胁迫时间的变化趋势与地上部分不一致，茎和叶片的可溶性蛋白含量均以L2T3处理12 h最高，以L1T1处理72 h最低；不同器官的游离氨基酸含量随胁迫时间的变化趋势与可溶性蛋白相反；弱光对番茄干物质和营养物质含量的影响小于低温.研究证实苗期番茄在低温弱光胁迫前期，干物质和营养物质先向地上部分分配，胁迫24 h后则更多地向根系积累.     

塔里木盆地沙尘气溶胶的柱质量密度特性

气溶胶质量密度是气溶胶重要的参数,它影响着大气中复杂的化学反应,也与气溶胶的传输过程和空间分布息息相关.基于MERRA-2再分析资料提供的气溶胶柱质量密度数据,研究了我国塔里木盆地1980—2018年长时间序列的沙尘气溶胶柱质量密度的时空分布特征.结果表明,沙尘气溶胶和沙尘PM_2.5气溶胶柱质量密度有很大的变化范围,平均值分别为0.33和0.086 g/m²,同时具有明显的年际、月和季节变化特征.沙尘气溶胶和沙尘PM_2.5气溶胶柱质量密度的年平均值在0.24~0.41和0.06~0.11 g/m²范围内变化;春季最大,其平均值分别为0.47和0.12 g/m²,冬季最小,其平均值分别为0.13和0.04 g/m²;月平均值最大出现在5月,分别为0.57和0.14 g/m²,最小在1月,分别为0.1和0.03 g/m².     

应用E-ε湍流动能闭合湖泊热力学过程模型对东太湖湖-气交换的模拟

采用考虑沉水植物影响的E-ε湍流动能闭合湖泊热力学过程模型,模拟2013年8月东太湖湖-气交换过程,并利用太湖的站点观测数据对模型进行了验证。太湖水温的模拟值与观测值吻合较好,模型计算的各层水温与观测值相比,均方根误差均未超过1℃。同时模型也较好地模拟出太湖表面感热通量和潜热通量,潜热通量的模拟值与观测值的标准差为54.7 W/m²。由于湖水较浅,太湖的水温层结会明显受到天气状况的影响。晴朗小风条件下的湖水呈现显著的热分层现象,当风速为0.8 m/s,高层和底层的温差达到7.9℃。大风天气条件驱动较强的水体湍流混合,水温的热分层消失,风速为12 m/s,湖泊上层与底层的水温差仅0.12℃。此外,模拟结果较好地呈现出了东太湖沉水植物的存在通过增大湖体消光系数,减小到达湖体内部的热量,并增加对湖水的阻力,影响湖体中湍流动能的分布,并进而影响湖水温度的分布。综上所述,该模型能够较好地模拟出浅水大湖湖-气交换的过程。     

人为干扰对典型草原地上生物量的影响

为了研究人为干扰对典型草原地上生物量的影响，通过对不同禁牧时期的草地与自由放牧草地的对比试验研究，结果表明：1987年禁牧的草原的地上生物量为最高，其次是1997年禁牧草原,再次是2003年禁牧草原，自由放牧草原为最低，它们的值分别为 168.61g ? m².100.05g?m²、86.92g?m²,50.21g?m²。人为干扰对草原植被的盖度、地上生物量有十分显箸的影响。不同程度的人为干扰对草原的地上生物量影响不同?春季禁牧有利于草原植被的可持续利用。     

湖北省PM2.5质量浓度遥感估算与时空分布特征

针对地面站点稀疏不足以提供高空间覆盖、高空间分辨率的面域PM_2.5数据支撑区域细颗粒物污染防治的问题,以湖北地区2015-2017年的MODIS卫星遥感气溶胶光学厚度（AOD）产品数据为主预测量,结合温度、湿度、风速、压强等气象参数和植被指数数据等辅助预测量,建立了AOD-PM_2.5关系逐日变化的线性混合效应（LME）模型,用于估算湖北地区的PM_2.5浓度水平.利用十折交叉验证方法进行了模型精度评估.结果表明：1）2015-2017年的交叉验证R²分别达到0.89、0.85和0.88,利用MODIS AOD数据反演近地面PM_2.5质量浓度的线性混合效应模型能很好地用于区域细颗粒物遥感监测;2）省内PM_2.5质量浓度空间差异显著,鄂东、鄂南和鄂北高,鄂西北和鄂东南低;3）全省PM_2.5估算时空数据年均值呈下降态势,分别为65.6±39.8、57.1±34.1和48.1±28.3 μg/m³,各市除随州、咸宁2016、2017年年均值持平外,都呈下降趋势.     

基于卫星遥感的南海真光层底颗粒有机碳输出通量时空特征研究

在加强海洋强国建设、实现我国碳达峰和碳中和愿景目标背景下准确掌握南海碳通量时空变化格局具有重要的现实意义。根据2009—2018年10 a有机碳通量月度数据集,分析了南海真光层底颗粒有机碳通量变化特征。结果表明:(1)南海区域多年真光层底有机碳输出通量年平均值为55.40 mgC·m^-2·d^-1;其值大小在空间上的分布存在近岸＞陆架＞海盆的趋势。(2)从季节上看,南海真光层底颗粒有机碳输出通量冬季最高,春、秋季次之,夏季最小;真光层底颗粒有机碳输出通量1、4、7、10月平均值分别为82.43、47.37、46.34、54.75 mgC·m^-2·d^-1。研究结果可为全面掌握南海碳循环过程和机制提供技术支撑。     

锡林浩特草原CO2通量特征及其影响因素分析

利用锡林浩特国家气候观象台开路涡度相关系统、辐射土壤观测系统,测得的长期连续通量观测数据,对锡林浩特草原2009—2011年期间的CO₂通量观测特征进行了分析。结果表明:CO₂通量存在明显的年际、季节和日变化特征。3 a中NEE年际变率达到200 g·m^-2,季节变率最大达到460 g·m^-2,日变化幅度生长季最大达到0.25 mg·m^-2·s^-1。通过不同时间尺度碳通量与温度、水分、辐射等环境因子的分析,认为CO₂通量日变化主要受温度和光合有效辐射影响,而季节变化和年变化主要受降水和土壤含水量的影响。降水强度及时间分布是制约牧草CO₂吸收的关键因素,大于15%的土壤含水量有利于促进牧草生长。     

UV-B辐射增强对不同品种花生结荚期生理特性日变化的影响

以3个花生品种（开农49号、64号和69号）为材料,通过大田模拟试验,研究UV-B辐射增强对花生结荚期叶片的净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、胞间CO₂浓度（C_i）、蒸腾速率（T_r）和水分利用效率（E_wu）日变化的影响,为筛选高产、抗旱、抗UV-B辐射花生品种提供依据.UV-B辐射设2个水平即自然光（CK,1.5 kJ·m^-2）和UV-B增强20%（T,1.8 kJ·m^-2）.结果表明,UV-B辐射增强明显抑制花生的光合作用和蒸腾作用,与对照相比,UV-B增强条件下,开农49号、64号和69号P_n日均值分别降低19.4%、27.8%、24.7%;G_s日均值降低26.7%、42.9%、28.6%;C_i日均值降低27.2%、20.4%、23.1%;T_r日均值降低17.8%、23.3%、25.1%;E_wu日均值降低16.6%、23.2%、23.9%.UV-B辐射增强对3个品种生长都具有抑制效应,但品种间存在一定的敏感性差异,其中开农49号最不敏感,因此,开农49号在抗UV-B辐射方面比其他2个品种具有更大的优势.     

2021年2月黄河中下游两次暴雪的相态转换特征及成因

利用常规高空资料、地面加密自动站、双偏振多普勒天气雷达、微波辐射计与ERA5再分析数据等多源资料,分析了2021年2月下旬黄河中下游两次暴雪过程的相态演变及形成机理。结果表明:两次过程的大尺度影响系统基本一致,只是影响系统的强度和位置不同导致两次过程存在些许差异。两次过程均存在相态转换,过程Ⅰ中存在相态逆转(由雨转雪再转雨),而过程Ⅱ中只存在雨转雪的转换。在太行山以西的山区,当地面2 m气温低于0.5 ℃时,降水相态以雪为主,在0.5~1 ℃之间时,多为雪或雨夹雪并存;在平原地区,当2 m气温为1~2 ℃时,降水相态为雨或雨夹雪,在0~1 ℃之间时,则为雪与雨夹雪并存,低于0 ℃时,降水相态为雪。在降雨阶段,双偏振雷达产品相关系数(CC)值约在0.98以下,差分反射率(Z_DR)在0.6 dB以上,差分传播相移率(K_DP)值约在0.2 (°)·km^-1以上;在降雪阶段,CC值在0.98~0.99之间,Z_DR值在0.2~0.8 dB之间,K_DP 值约在0.2 (°)·km^-1以下;但在降水相态由雨转雨夹雪时,Z_DR、CC与K_DP 值没有明显变化。     

非地转湿Q矢量的改进及其应用

在完全考虑非绝热加热项作用的前提下,从原始方程出发,推导出改进后的非地转湿Q矢量(Q^q),以及用其散度作强迫项的ω方程,将其应用于一次梅雨锋暴雨诊断分析,结果表明:改进后的非地转湿Q矢量对同时刻地面降水的反映能力较岳彩军改进的湿Q矢量(Q^M)、原非地转湿Q矢量(Q^*)、非地转Q矢量(Q#)有显著的提高;在整个梅雨锋暴雨过程中,500hPa高度上的Q^q矢量散度辐合场的辐合强度及其辐合中心位置对同时刻的降水强度及雨区位置有非常好的指示作用;Q^q矢量的垂直分布揭示了次级环流的方向和强弱,暴雨位于次级环流的上升支附近。     

基于气候信息的河池市植被NDVI模拟

以河池市10个县(区)植被为研究对象,对2000～2016年MOD13Q1遥感数据进行预处理得到NDVI数据集,采用线性趋势分析、反距离加权插值等方法分析植被NDVI值年际变化规律、空间分布特征,探讨石漠化演变过程中多种气候因子与植被指数的相关性及作用机制,采用逐步回归分析法建立基于气候因子的植被NDVI拟合模型。结果表明:(1)2000～2016年河池市的NDVI值呈现逐年上升的趋势,倾向率约为48.15·a-1;在空间上,NDVI值呈现较为显著的经向分布特征,沿市中部地区向两边地区逐渐递增。(2)对植被NDVI起直接作用的主要是温度类气候因子,水分类气候因子对植被NDVI的直接作用不明显,且植被NDVI对降水、水汽压和相对湿度的响应存在一定的滞后,但对日照时数、平均气温、月极端最高气温和极端最低气温的响应滞后不明显。(3)选入植被NDVI拟合模型的气候因子为同期的平均气温和日照时数,模型的拟合R2为0.81,拟合精度较高。     

一类非线性Volterra积分不等式

本文简要讨论Gronwall不等式的研究进展,并给出关于如下的一类非线性Volterra积分不等式的一个结果：w(u(t))≤g(t))+∑_i=1ⁿ∫_αi(t0)^α_i(t)f_i(t,s)∏_j=1^mH_ij(u(s))G_ij(max_s-h≤ξ≤s u (ξ))ds.