中国坡地太阳直接辐射分布特征

本文经简单变换将坡地太阳直接辐射计算式化为S_(αβ)=K(αβ)·S＇,其中S＇为水平地面太阳直接辐射日平均辐照度;K_(αβ)为坡地直接辐射换算系数。文中着重分析了K(αβ)随坡向、坡度、纬度和季节的变化特征,给出了计算南、北坡最热坡度的表达式。最后计算出我国211个站点全年各月坡地太阳直接辐射日平均辐照度,并以南、北坡20°为例分析讨论了坡地太阳直接辐射地理分布特点。     

坡面天文辐射日总量临界坡度的研究

就坡面天文辐射日总量而言,在一定纬度、坡向和时段范围内,可能存在坡面天文辐射日总量等于同纬度的水平面上天文辐射日总量的坡度,即临界坡度。临界坡度不仅存在于向阳坡,也存在于背阴坡。一般而言,中低纬度的坡面,临界坡度只有一个,在从地面到临界坡度的坡度范围内,天文辐射日总量大于水平面上的天文辐射日总量。特别地,在春秋分时,在纬度0~45°之间的南坡存在临界坡度,而且临界坡度等于坡面所在纬度的2倍。而极圈内的中高纬度,可能存在2个甚至3个临界坡度。     

贵州高原复杂地形下月平均日最低气温分布式模拟研究

在前人研究的基础上,对以前计算平均日最低气温的模型进行了一些改进,考虑了坡度、坡向和地形相互遮蔽作用对复杂地形下太阳总辐射的影响,基于数字高程模型(DEM)数据,研制了复杂地形下海拔高度、太阳总辐射、日照百分率为参数的月平均日最低气温的分布式模型。应用100 m×100m分辨率的DEM数据、1960—2000年贵州省及周边102个气象站常规气象要素观测资料以及NOAA-AVHRR观测资料、10个气象站的太阳辐射量资料,计算了贵州高原复杂地形下各月及年平均日最低气温空间分布。结果表明:(1)局地地形因子对贵州地区月平均日最低气温的影响较大,月平均日最低气温纬向分布不明显。贵州高原复杂地形下年平均日最低气温大部分地区介于7.5～12.4℃之间,1月平均日最低气温大部分介于-0.6～4.1℃之间,7月平均日最低气温大部分介于15.6～21.3℃之间。(2)月平均日最低气温随海拔高度的增加而降低。南坡随坡度的增大而升高;北坡随坡度的增大而降低。在坡向影响上,1～5月、10～12月偏北坡月平均日最低气温偏低,偏南坡月平均日最低气温偏高;7～8月因太阳高度较高,因此出现相反的情况,北坡高于南坡。     

中国坡地总辐射的计算和分析

本文根据作者所提坡地实际太阳直接辐射和散射辐射的气侯计算方法,计算了我国各地的坡地实际总辐射资料,讨论了其随坡向、坡度以及纬度、季节的变化,并以南、北坡(坡度20°)为例,首次绘制出坡地实际总辐射在我国的地理分布,揭示出南、北坡总辐射间的巨大差异。     

中国天山西部森林积雪短波辐射收支特征

本文通过对中国科学院天山积雪与雪崩研究站不同开阔度森林下积雪表面短波辐射的观测研究，分析了森林积雪短波辐射收支特征，短波辐射透射率。结果表明：阴坡林下积雪表面短波辐射小于阳坡，且随森林开阔度的减小而减小；林下雪面短波辐射和净短波辐射随太阳高度角增加而逐渐增加，不同开阔度林下雪面短波辐射和净短波辐射的差异也随太阳高度角的增加而不断增大；阳坡、阴坡林冠上方和80%开阔度林下积雪短波辐射在晴天日变化呈单峰型，林下积雪短波辐射峰值出现时间由林冠上方直接辐射和散射辐射的相对关系决定；多云天气，短波辐射的日变化特征取决于云量的变化；林冠开阔度越大，其短波辐射率越大，日平均短波辐射透射率随太阳高度角的增加而增加，且开阔度越大，其增加速率越快，短波辐射透射率日变化呈“U”型，早晚大于12:00~17:00。     

基于Landsat 8的川西复杂地形太阳辐射估算研究

山地地表太阳辐射受坡度、坡向及地形遮蔽等影响,导致区域地表所接收的连续分布的太阳辐射量较难测量,而针对山地地表太阳辐射估算已成为目前研究的一个重点。为定量分析山地地表太阳辐射,本文利用Landsat8遥感影像、数字高程模型及气象观测数据计算相关参数,采用已有的太阳直射模型、天空散射模型和周围地形反射模型,综合估算研究区山地地表特定时刻的瞬时太阳辐射,同时根据气象站点获取的逐时太阳辐射和日总辐射量数据对结果进行验证。结果表明:该模型估算的山地瞬时太阳辐射误差均值为13.56 W/m2,日总辐射量误差均值为1.49 MJ/m2,估算值与观测值存在较好的一致性,结果误差小,精度高,参数可靠。山地太阳辐射分布与地形地貌密切相关,总体上阳坡大于阴坡,山脊大于山谷。山区太阳辐射随坡度增大而递减,同时受坡向、植被覆盖度等因素影响,坡面辐射量在一定坡度有略微上升趋势,当坡度大于太阳天顶角时,辐射量下降明显。山区受植被覆盖影响,随着地表植被的增加,地表辐射量呈下降趋势。      

中国亚热带东部山区太阳直接辐射的计算和分布

本文以水平地面太阳直接辐射气候学计算为基础,考虑坡地影响讨论了坡地太阳直接辐射的气候学计算方法。分析了山区地形遮蔽对坡地直接辐射的影响。最后以南、北坡20°为例分析了我国亚热带东部山区坡地太阳直接辐射的时、空分布规律。     

南海—西太平洋海域热量平衡各分量的年变化特征及其与天气系统的关系

就海表面热量平衡Q_l而言,它包括进入海平面的太阳总辐射Q_s,海面有效回辐射Q_b,蒸发耗热Qe,以及海洋与大气间感热交换Qc,它们之间的关系是:Q_l=Qs-Qb-Qe-Qc。 本文对1965—1967年期间南海及西太平洋海域热量平衡各分量的月际变化进行了分析,结果表明:(1)海面热量平衡各分量的年变化中,季节变吧是最显著的,各年之间具有共同性。(2)热量平衡各分量的季节变化对该地区的重要天气系统的作用是不一样的:(a)冬季感热加热带(也包括潜热)可能对移出大陆的气旋在海上加强有一定的贡献;(b)全年在低纬度海洋上一直存在的潜热加热带与台风活动有着密切的联系;(c)而进入海面的太阳总辐射可能对西太平洋副热带高压轴线的位移有一定的控制作用。     

复杂地形下黑河流域的太阳辐射计算

基于数字高程模型(DEM)数据,在充分考虑了地形因子对太阳直接辐射和散射辐射的影响后,实际计算了起伏地形下黑河流域的太阳辐射。在忽略地表和大气之间的多次反射后,地表太阳总辐射计为三项:按起伏坡面上实际入射角考虑的太阳直接辐射、经过下垫面天空视角因子订正的坡面天空散射辐射和考虑周围地形反射效应的附加辐射。计算结果表明:局地地形起伏对太阳直接辐射、总辐射空间分布的影响非常强烈,使得复杂地形下不同坡向间总辐射和直接辐射平均计算差额十分显著,且太阳天顶角从较小增大至中等大小时,这两种平均计算差额均加大一倍多;在较小和中等大小太阳天顶角下,不同坡向间总辐射平均计算差额,均较相同条件下直接辐射平均计算差额为小,这是因为总辐射还包括了天空漫射和邻近地形反射辐射因子,这两个因子和坡面上太阳入射方位的变化共同影响地表入射太阳辐射;起伏地形主要使得太阳辐射在局地区域内背阴、向阳坡向间发生显著的重新分配。因此,在复杂地形地区进行太阳辐射计算时必须考虑地形的影响。     

天山南北坡流域气温时空变化特征

利用近50年新疆天山南北坡乌拉斯台河和乌鲁木齐河流域不同气象站点气温资料,对比分析了天山南北坡的气温变化趋势、入春与入夏时间、气温年极值、气温年较差及冬季逆温层变化特征。结果表明:天山南北坡显著升温时间约为1997年,北坡的乌鲁木齐气温增加趋势最大,为0.402℃·(10a)-1;南坡的库尔勒比乌鲁木齐入春、入夏早,乌鲁木齐主要入春、入夏时间分别为4月和6月,而库尔勒分别为3月和5月;北坡比南坡入春连续5天平均气温约高1℃,而两者入夏连续5天的平均气温接近;天山南北坡年最高气温的最大值、最小值和年平均最高气温随海拔的升高逐渐降低,而年最低气温的变化南北坡表现不一致,并且南北坡各站点的气温年较差随着高度的增加而减少;1月北坡逆温层的厚度大于南坡,北坡逆温层小渠子和蔡家湖的气温差变化趋势为-0.208℃·(10a)-1,南坡逆温层巴伦台和和静的气温差变化趋势为0.236℃·(10a)-1。     

奉节脐橙品质与海拔高度及坡向关系的气候生态

分析了奉节脐橙８种品质指标立体变化变化与海拔高度及气象条件的关系，建立了脐橙品质立体变化与海拔高度及气象条件的关系方程，认为海拔高度引起温度变化是脐橙品质立体变化的根据原因，分析了不同坡向品质差异，指出，阳坡因光照较强，相对湿度较小等原因，胆橙品质比阴坡更好。     

南海——西太平洋海域热量平衡各发量的年变化特征及其与天气系统的关系

就海表面热量平衡Qι而言，它包括进入海平面的太阳总辐射Qs，海面有效回辐射Qb，蒸发耗热Qe，以及海洋与大气间感热交换Qc，它们之间的关系是：Qι＝Qs－Qb－Qe－Qc。本文对1965－1967年期间南海及西太平洋海域热量平衡各分量的月际变化进行了分析，结果表明：（1）海面热量平衡各人量的年变化中，季节变化是最显著的，各年之间具有共同性。（2）热量平衡各分量的季节变化对该地区的重要天气系统的作用是不一样的：（a）冬季感热加热带（也包括潜热）可能对移出大陆的气旋在海上加强有一定的贡献；（b）全年在低纬度海洋上一直存在的潜热加热带与台风活动有着密切的联系；（c）而进入海面的太阳总辐射可能对西太平洋副热带高压轴线的位移有一定的控制作用。     

近53a来祁连山南北坡潜在蒸散量及地表湿润度变化趋势分析

利用祁连山地区15个气象台站1961~2013年月气象资料,计算和分析该地区潜在蒸散量和湿润指数的变化趋势。研究表明:(1)祁连山南北坡潜在蒸散量的年变化表现为单峰型,较大值出现在5~8月,较小值出现在12月至翌年2月。湿润指数从5月开始逐渐增大,南坡7月最大,北坡9月最大,10月开始逐步减小。湿润指数与潜在蒸散量在祁连山地区存在明显的位相差。季节表现均为夏季最大、春秋季次之、冬季最小,潜在蒸散量相邻季节间的波动北坡明显大于南坡,湿润指数则相反;(2)祁连山地区南北坡潜在蒸散量均在波动中呈显著增加趋势,而湿润指数波动中缓慢增加,但变化趋势不明显。潜在蒸散量和湿润指数增加速率均是北坡大于南坡。南北坡潜在蒸散量和湿润指数未来变化趋势总体上将同过去保持一致,且北坡年潜在蒸散量变化趋势强度强于南坡;(3)通过与各气候因子的多元回归分析表明,影响祁连山南北坡湿润指数(潜在蒸散量)的主要因子是降水量(气温),其他气候因子的变化对地表干湿状况起增强或削弱作用。     

亚热带东部丘陵山区作物气候生产力研究

本文根据1983年4月—1986年3月三年山区梯度观测资料，综合考虑山区光、热、水农业的气候资源匹配关系，建立不同山区、坡向、高度的作物气候生产力估算模式。模式中对山区温度、降水、日照等气象要素进行了修正。运用模式估算了不同山区、坡向、高度的水稻、玉米、冬小麦气候生产力。计算结果:亚热带东部丘陵山区单、双季稻、夏玉米气候生产力一般南坡大于北坡，西坡大于东坡；春玉米、冬小麦一般北坡大于南坡，东坡大于西坡。双季晚稻气候生产力大于双季早稻，夏玉米大于春玉米（神农架山区除外）。应该指出，目前高产典型水稻产量可达其气候生产力的60%以上，玉米和冬小麦仅达到30%—50%左右，表明山区农业气候资源可开发潜力很大。本文为合理开发山区气候资源、调整农业布局及提高单位面积产量提供了定量的科学依据。     

近年来非洲热带Sahel地区持续干旱和厄尼诺现象增多的主要原因

近年来世界气候异常在低纬度的表现十分突出,这就是引起大范围饥馑的热带西非的持续干旱和赤道东太平洋上增多的厄尼诺(E1—Nino)现象,本文通过分析发现,它们都和北半球太阳直接辐射自六十年代以来渐趋减少的趋势密切联系。由于1963年以来火山活动进入活跃期以及大气中人工气溶胶含量的日益增长,两者都促使北半球太阳直接辐射呈现稳定降低的趋势;夏半年减少的大陆加热量就会迫使夏季风减弱、北半球副热带高压及ITCZ均趋向偏南,从而在西非和赤道东太平洋分别促成了Sahel区的持续干旱和El—Nino现象的增多趋势。近年来我国华北盛夏雨量的减少估计也与此有关。这类气候特征且有可能在今后较长时间内继续维持。     

2008年夏季风期间西沙海域海-气通量交换及热量收支

2008年4—10月在中国南海西沙永兴岛近海进行了第4次海-气通量观测试验,获得了整个夏季风期间近海面层湍流脉动量及辐射、表层水温、波浪及距水面3.5、7.0、10.5m高度温、湿、风梯度观测资料,根据涡动相关法和COARE3.0法计算结果研究了2008年南海西南季风爆发、发展、中断、衰退包括暴雨、台风、冷空气影响等天气过程中海-气通量交换和热量收支变化。结果表明:(1)季风爆发前的晴天太阳总辐射强,而海洋失热量较小,热量净收支为较大正值,海面温度迅速升高。季风爆发期太阳总辐射仍然较强,大气长波辐射也有所增强,而海面长波辐射变化很小,故海面净辐射收支仍为正值;(2)季风活跃期特别是降水阶段感热通量增大,季风中断阶段变小;季风活跃期虽然潜热通量增大,由于太阳短波辐射没有减少,海洋净热量收支稍有盈余;中断阶段潜热通量、感热通量减少,海洋吸热大于季风活跃期;降水阶段由于太阳短波辐射减小,感热通量增大,海洋热量收支出现较大负值,海面温度很快降低。季风衰退期风力减弱,湿度减小,潜热通量减小,海洋热量收入又出现较大正值,海面温度回升;(3)台风影响过程中潜热通量随着风速增强迅速增大;感热通量因降水情况不同而有差异,晴天时减小,大雨时剧烈增大;由于太阳短波辐射减少、潜热通量剧增,海洋热量净收支出现负值,促使海面温度迅速降低;(4)动量通量主要与海表面风速有关;动量通量τ与风速V的关系可以表示为τ=0.00171v~2-0.003809v+0.02213。     

大兴安岭不同林型地表死可燃物含水率特征及其影响因子

基于2004—2019年内蒙古地区大兴安岭根河市落叶松林(阳坡),鄂伦春自治旗蒙古栎、白桦和黑桦混交林(阴坡),牙克石市白桦和山杨混交林(阴坡),阿尔山市白桦和山杨混交林(阳坡)4个林地地表死可燃物监测数据及当地气象站观测数据,分析地表死可燃物含水率与林分因子、林内气象因子、林外影响因子的相关关系,发现两种阳坡林型林内郁闭度、地表死可燃物温度、林中气温与地表死可燃物含水率负相关,林内相对湿度与地表死可燃物含水率正相关;两种阴坡林型刚好相反。筛选有物理意义的影响因子,采用逐步回归方法分别建立不同季节防火期地表死可燃物含水率预测模型,模型拟合优度阳坡阴坡,秋季防火期春季防火期春秋混合季防火期夏季防火期总防火期。     

基于DEM的复杂地形下太阳散射辐射分布式模拟——以贵州高原为例

由于坡度、坡向和地形之间相互遮蔽等局地地形因子的影响,确定实际复杂地形下太阳散射辐射是比较困难的.本文在前人研究的基础上,对以前的模型进行了一些改进,考虑了坡度、坡向和地形相互遮蔽作用对复杂地形下天文辐射的影响,基于数字高程模型(DEM)数据,研制了以复杂地形下天文辐射为起始数据的复杂地形下太阳散射辐射的分布式模型,在模型中还考虑了散射辐射的各向异性.以地形复杂的贵州高原为例,应用100 m×100 m分辨率的DEM数据及气象站常规观测气象资料,计算了贵州高原复杂地形下各月及年的太阳散射辐射精细空间分布.结果表明:(1)局地地形因子(如坡度、坡向和地形遮蔽)对贵州高原复杂地形下太阳散射辐射的空间分布影响较大,随着地形的起伏变化,太阳散射辐射的空间分布明显不同,纬向分布特征不明显.(2)对于太阳散射辐射而言,地形对其的影响仍然很大,在太阳散射辐射计算时也是不容忽视的.     

1966—2015年天山南北坡空气湿度差异及其影响因素

利用天山地区近50年(1966—2015年)逐日气象资料,采用Mann-Kendall趋势检验法研究了天山南北坡相对湿度(RH)的时空变化特征,分析了天山南北坡RH对平均气温、降水量、平均风速、参考蒸散量、日照时数的敏感性,并探讨了引起RH变化的主导因素。结果表明：(1)整个天山地区RH变化有略微上升的趋势但不显著,北坡RH总体呈下降趋势,南坡RH总体呈上升趋势。(2) RH空间分布呈自北向南递减趋势,南北坡全年及春季以下降趋势为主,而夏、秋、冬三季均以上升趋势为主,且南坡变化趋势的显著性高于北坡。(3) RH对风速、气温、日照时数及参考蒸散量均为负敏感,对降水量为正敏感。北坡RH对各气象因子的敏感程度依次为日照时数>参考蒸散量>风速>气温>降水量,南坡敏感程度依次为日照时数>风速>参考蒸散量>气温>降水量。空间分布上,仅降水量敏感系数高值区位于北坡伊犁河谷,其余要素敏感系数高值区均位于南坡。(4)参考蒸散量是影响天山地区RH变化的主导因子,整个天山地区参考蒸散发贡献率较高,日照时数贡献率高值区集中于北坡伊犁河谷,风速、降水量、气温贡献率高值区均集中于南坡克孜勒苏地区。     

珠穆朗玛峰北坡特殊地形下太阳辐射特征的初步研究

2006年5月27日～6月30日,对珠穆朗玛峰北坡的太阳辐射和气象参数进行了综合测量,主要包括总辐射、反射辐射、大气辐射、地面长波辐射、净辐射、温湿度和风速等。珠峰北坡的各个辐射量和气象参数都表现出明显的、非对称的日变化规律。珠峰北坡的太阳辐射远高于我国的平原地区,总辐射大于太阳常数的现象经常被观测到。研究发现,各个辐射量在9时都表现了一日最大的增长率,并因此导致了此时段及以后时段气温的增加和风速的快速增长,因而珠峰北坡特殊的地形对于地面接收到的辐射特征以及通过辐射过程对气温、大气运动等都产生了非常显著的作用。研究特殊地形条件下的辐射特征、辐射-地表-大气之间的相互作用以及地表和大气对于辐射作用的响应是非常重要的,它将有助于对局地物质与能量交换过程深入、全面的了解。