覆盖麦田的小气候特征

麦田进行秸杆覆盖后 ,由于地表热学性质和动力学性质的变化 ,使近地层水热状况发生改变 .1 997年 3月份小气候观测表明 :覆盖后白天能提高近地层的空气温度 ,减小近地层空气湿度 ,明显降低地温 ;覆盖后麦田乱流交换系数增大 ,显热通量增大 ,潜热通量减小 ,亦即用于土壤蒸发的能量减小 ,使土壤蒸发减小 ,从而从能量平衡角度解释了覆盖的保墒机理     

上海秋冬季地表能量平衡及CO2通量特征分析

利用2012年11月11日至2013年1月20日上海秋冬季涡动相关通量观测资料,对比分析地表能量平衡和CO₂通量在不同天气条件下的日变化特征。结果表明：2012-2013年上海晴天和多云天气条件下,最大能量通量为储热项,其次为感热项;用于蒸发的潜热通量项最小,低于50 w·m^-2。储热项日峰值出现在11时,出现时间早于净辐射通量,而在日落前转为负值。感热项日变化曲线并不以12时为中心呈对称分布,日落后感热项仍为明显正值。中午至日落时波文比值为3以上。感热通量受风向影响最大,在主导风向为西北风时,感热通量日峰值从其他风向的175 w·m^-2左右减小至120 w·m^-2左右。霾和云对短波辐射均表现为衰减作用,云的衰减作用明显大于霾。云使地表向上长波辐射和净长波辐射明显减少,而使大气逆辐射增加。晴天条件下,全天表现为CO₂排放源,且日变化呈双峰型,两个峰值出现时间正好对应上下班高峰时段,傍晚峰值大于早上峰值。     

黄土高原典型塬区冬小麦地表辐射和能量平衡特征

利用2006年4～7月黄土高原陆气相互作用试验实际观测资料,分析了黄土高原典型塬区冬小麦生长过程中不同天气条件下的地表通量特征。发现在不同天气条件下辐射平衡和能量平衡特征有很大变化。地面向上长波辐射在晴天、阴天、降水天时依次减小,到达峰值时间约滞后总辐射峰值到达时间1 h左右。大气向下长波辐射与地表向上长波恰恰相反,晴天量值最小,基本稳定在300 W·m-2左右,阴天和降水天依次增大。潜热是能量通量的主要消耗项,在夜间也大于零,夜间感热则为负值。土壤热通量达到峰值时间滞后于净辐射峰值到达时间约1.5 h,其日平均值晴天为正,阴天约为零,降水天则为负值。日平均波文比阴天大于晴天和降水天。植被覆盖度高时,土壤植被系统截留的总辐射也高。     

高温和台风影响下的苏州城市粗糙子层湍流通量特征

利用苏州地区2011年12月20日—2012年8月13日的湍流观测资料对不同季节、高温、台风强天气过程下的湍流特征进行分析。结果表明:城市地区不同季节动量通量、感热通量、潜热通量日变化明显,各通量的夏季平均值、最大值均高于冬春季,夏季感热通量日最大值为160.2 W·m^-2,感热在城市地表能量平衡中的作用大于潜热,各季节潜热通量平均值仅为感热通量的40%~45%。降水量和植被覆盖度影响地表能量平衡,尤其影响地表热量在感热和潜热之间的分配。在高温天气过程中,感热通量增加明显,其峰值约是夏季平均的1.93倍。由于水汽较少,潜热通量明显减少,约为夏季日平均值的60%。速度三分量谱中u谱与w谱在低频区存在两个峰值,说明在城市复杂下垫面里,湍流激发机制中存在低频过程的影响。在台风天气过程中,动量通量大且变化快,感热输送弱,潜热输送波动大。速度谱w基本不符合"-5/3"次律,惯性子区最小且向高频移动,这和台风内部的复杂上升下沉气流有关。     

鼎新戈壁下垫面近地层小气候及地表能量平衡特征季节变化分析

利用在甘肃酒泉金塔地区进行的 “绿洲系统能量与水分循环过程观测与数值研究” 野外试验中的鼎新戈壁下垫面近地层2年的微气象观测资料, 分析了鼎新戈壁下垫面近地层小气候和能量平衡特征的季节变化规律。结果表明: 鼎新戈壁地区四季的平均风速在2～6 m/s之间, 没有明显的地方性风, 局地环流和局地相互作用可忽略; 冬季8 m向上比湿梯度垂直减小, 其他季节接近等比湿分布。7月, 典型晴天天气下, 能量平衡各量表现出标准的日循环形态, 白天感热通量峰值达到574 W/m2, 地热流量峰值为101 W/m2, 潜热很小, 在夜间和正午时刻存在负水汽输送现象; 然而降水天气下, 地气之间能量传输却以潜热蒸发为主, 感热很小, 地热流量为负值; 无论晴天和阴天, 地表和浅层 (5 cm和10 cm) 土壤温度都表现为准正弦曲线变化; 与敦煌戈壁相同, 土壤温度的活动层基本在10 cm范围以内, 40 cm以下地温已不存在日变化特征; 降水天气下, 地表和浅层土壤温度有随时间减小的趋势。能量平衡各分量均具有明显的季节变化规律, 感热通量季节平均的峰值在250～400 W/m2之间, 在夏季最大, 冬季最小; 潜热通量季节平均的最大值只有15 W/m2; 地气之间能量传输全年都以感热输送为主; 云和降水使夏季能量平衡各分量与晴天相比减少25％左右, 这种影响程度比极端干旱的敦煌荒漠戈壁地区稍大, 而小于半干旱的陇中黄土高原地区。另外, 在这一地区干旱情况很严重, 夏季的Bowen比极值达到62.4, 季节平均值也高达16.5。     

安徽省寿县农田能量平衡评价

为了评估安徽省寿县国家气候观象台新增的近地层通量观测系统业务运行状况,利用2007年9月—2008年8月寿县近地层通量系统观测资料,分析了农田下垫面能量平衡情况。结果表明:全年能量平衡比率平均为0.89,但不同条件下存在差异:白天明显大于夜间,春、夏、秋季明显大于冬季,裸地和麦、稻田明显大于雪地,晴、昙、阴、雨天气情况下差异不大。总体来说,能量不平衡是通量观测中较为普遍的现象,一般认为不平衡程度在10%~30%为合理范围,寿县国家气候观象台全年的能量不平衡程度 (11%) 恰好属于这个范围,并接近不平衡程度的下限,说明涡度相关法在淮河流域农田生态系统通量观测中可靠性较高。     

灌溉小麦的水分利用和碳同化的季节变化

在作物封行到生理成熟的73天内,对新南威尔士的格里费斯地区灌溉小麦的蒸发和净同化率进行了测定.水汽和CO_2通量密度的微气象确定以能量平衡或鲍恩比方法为依据.包括称重蒸散计、土壤水分含量和植物干物质等的补充测定表明,利用这些通量的一系列逐时值可以解释作物水分利用和生长.在研究期间日蒸发率约增加3倍,达到每天10毫米,最后20天以前,可能蒸发的估算值一直低于实测值,这以后土壤水分下降和作物开始衰老,使蒸发率减小.在开花前,白天CO_2的净同化率接近常数,其逐日变化比蒸发率逐日变化小一个量级.灌溉条件下的净同化率的日值和峰值一般高于澳大利亚南部的旱地小麦,但与灌溉的向日葵的相应值不相上下,在开花后,观测到CO_2净同化速率逐渐下降.开始的下降是由作物倒伏造成的,而后期的减小可以认为是由于土壤水分消耗和作物衰老的综合影响造成的.根据在接近开花和生理成熟时期未倒伏作物的收获量确定出从开花前到开花后水分利用效率降低24%.逐时蒸发和净同化的比值与水汽压亏缺为正相关,部分地解释了随着逐渐进入生殖生长阶段由于相对湿度的下降实测的CO_2净同化率降低.在这个阶段,作物的倒伏和衰老是水分利用效率降低的附加因素.增进对水分利用效率动力学的了解需要进一步改善植物和土壤之间气体交换的各通量的分别测定.     

白洋淀水陆不均匀地区能量平衡特征分析

应用2005年9月在河北白洋淀地区进行的大气边界层综合观测实验资料, 对水陆不均匀地表条件下的白洋淀地区陆地的能量平衡特征进行了分析。结果表明: (1) 该地区存在能量不闭合现象。涡动相关法得到的感热、 潜热之和仅为有效能的75%, 其中涡动相关法得到的潜热通量为Bowen比法得到的潜热通量的70%, 而涡动相关法得到的感热通量为Bowen比法得到的感热通量的77% 。 (2) 地表潜热通量和感热通量随着净辐射的变化而变化。但潜热通量明显比感热通量大, 净辐射主要消耗于地表的水汽蒸发。 (3) 该地区白天的Bowen比平均在-0.4~0.4之间, 总体平均为0.131。受天气条件影响较大, 有明显的日变化, 午后15:00以后近地面层会出现逆温, Bowen比变为负值。 (4) 能量闭合程度有一定的日变化, 随着太阳高度角的增大而增大。     

陕西省小麦干热风指标及区划(摘要)

干热风是小麦扬花灌浆期的一种高温低湿伴有一定风力的灾害天气。它比霜冻、大风、冰雹出现的次数多,成为影响我国北方小麦高产稳产的主要农业气象灾害。我省是干热风危害较重的省份之一。农民群众有句谚语:“麦怕四月(阴历)风,风过一场空”,就是说的干热风对小麦的危害。我省干热风一般发生在5月中旬至6月中旬,即小麦扬花灌浆期约30天时间里。危害区域南起秦岭北坡,北到延     

青藏高原东南部复杂地形区不同天气状况下陆气能量交换特征分析

青藏高原地理环境复杂,已有大气陆面-边界层研究工作多集中于不同下垫面,很少有对复杂地形区的研究。本文利用青藏高原东南部林芝地区2013年5月20日至7月9日四个野外试验站点的观测资料,分析了不同天气条件下,高原复杂地形区不同下垫面的陆-气能量交换特征。结果表明:在各站向下短波辐射基本一致的情况下,地形较陡的北坡阔叶林站感热通量远大于其他3个站点;下垫面植被覆盖最多的南面麦田站潜热通量最大。各站能量通量有明显的日变化特征,晴天时,感热通量和净辐射明显大于阴雨天,而潜热通量随天气状况变化不大。青藏高原复杂地形环境比不同天气条件对于感热通量的影响更显著;不同地形阴雨天时对于潜热通量有明显的影响。当南亚季风槽前的西南暖湿气流影响到林芝地区时,该地区以阴雨天为主,反之则以晴天为主。林芝地区地-气通量的月内变化明显受南亚季风活动的影响。     

春小麦干热风灾害监测指标与损失评估模型方法探讨——以宁夏引黄灌区为例

利用小麦干热风观测资料和产量统计年鉴，结合民政部门灾害历史资料，运用产量逐级分离模拟和给定初始聚类中心的逐步筛选聚类分析方法，分别确定了宁夏引黄灌区春小麦两类干热风灾害等级判别指标，并建立了各自的等级判别方程；通过小麦抽穗扬花前的气候模拟，分离出灌浆期间两类干热风影响的产量；根据不同时期小麦受不同程度的灾害对产量的综合影响建立了综合灾害等级查询表和灾损评估模型，代入灾害综合等级，实现了监测和产量损失评估。     

沙漠地区沙尘天气近地层湍流输送特征分析

利用1996－04－20－50－10在内蒙古自治区吉兰泰气象站以及1997－04－05－27在内蒙古自治区阿拉善右旗气象站观测到的风，温，湿廓线资料，应用空气动力学方法，计算了每天各观测时次的流动量通量，湍流感热通量和湍流潜热通量，并且比较分析了荒漠下垫面不同沙尘天气状况下的湍流动量通量，感热通量和潜热通量的日变化。结果表明，在沙漠地区春季无降水天气状况下，晴空条件下，白天热力湍流基于动力湍流，在近地层最重要的物质交换是湍流感热交换，浮尘天气条件下，近地层湍流输送较晴空天气条件下弱；扬沙天气条件下，近地层湍流感热交换和湍流动力量流感热通量的峰值大于交换，并且湍流动量通量的峰值较晴空峰值大将近一个量级，湍流感热通量的峰值大于浮尘天气峰值，但小于晴空条件下峰值，沙尘暴天气条件下，湍流动量通量和感热通量一样都是最重要的湍流交换，湍流交换强于扬沙天气，强的感热对沙漠地局地性沙尘暴的产生和加强起着重要作用。     

干热风的气候特征

干热风是影响小麦高产、稳产的主要气象灾害之一。在我国北方麦区,春末夏初正当小麦灌浆乳熟阶段,常常会连续几天刮起又干又热的西南风或偏东风,这就是我们通常所说的“干热风”。在不同地区也有称“火风”、“旱风”、“热南风”、“热干风”、“热东风”等。小麦受干热风危害,可影响正常的增粒、增重、灌浆成熟以致青枯秕粒减产。各地群众将小麦遭干热风危害后的结果     

WRF模式中土壤湿度对位势高度模拟影响的敏感性分析

利用WRFV3.6中尺度预报模式对我国东部地区2003年5、6、7月下旬天气过程进行模拟,研究分析了土壤湿度对位势高度的影响。结果表明:(1)对流层中低层位势高度对土壤湿度有较强的敏感性,且各月的位势高度随土壤湿度的改变都有一致的变化规律,但相对于5、6月,7月高温过程中位势高度对土壤湿度更为敏感。土壤湿度的增加(减少)会导致750~500 h Pa位势高度减小(增大)、850 h Pa以下气压层位势高度增大(减小);(2)不同土壤湿度试验模拟的不同地表热通量可直接影响气温变化,在静力平衡和质量守恒条件下可进一步影响不同高度的气压,并最终导致位势高度的差异;(3)位势高度白天受土壤湿度的影响程度最大。白天热通量传输旺盛,在干(湿)的土壤湿度条件下,地表温度增温(降温)幅度大,850 h Pa位势高度减小(增大)、500 h Pa位势高度增大(减小)更为明显;夜间情况相反。     

关于小麦干热风指标的初步探讨

春末夏初,是泰安地区数百万亩小麦灌浆高峰时期,这时,往往会遇到不同程度的干热风危害。轻干热风年减产5%左右,重干热风     

黄土高原半干旱区雨养农田地表辐射和能量通量的季节变化

黄土高原陇东地区有着特殊的气候背景和下垫面,对这一地区陆气相互作用特征和影响因素的观测分析对改进和发展陆面过程模式以及气候变化研究有重要意义。利用陇东平凉陆面过程与灾害天气观测研究站连续一年的陆面过程观测资料,分析了雨养农田降水量、土壤含水量、辐射、反照率和能量通量的季节变化,以及降水、土壤含水量和农业生产活动对能量分配的影响。结果表明,陇东地区降水量季节分布不均,土壤含水量有明显季节差异,随降水有明显波动;辐射通量的季节变化较为规律,短波辐射的日均值受天气状况影响,波动较大;地表反照率呈明显的季节变化,全年正午反照率最大值为0.83,出现在降雪后,生长季随着作物的生长,反照率下降至0.2以下,农作物收割以后的裸土反照率随降水变化明显,反照率与土壤体积含水量呈明显的线性相关关系;湍流能量通量日循环和季节变化明显,地表能量分配在很大程度上受降水影响,同时农业生产活动也对其有较大影响,主导能量通量有较大的月际波动,潜热通量月平均日变化峰值最大为240.8 W·m~(-2),出现在5月,感热通量为192.5 W·m~(-2),出现在4月;在年尺度上,正午净辐射多被感热通量消耗,感热通量约占35%,潜热通量约占32%,低于灌溉农田;在冬小麦快速生长季(3-5月),潜热通量约占34%,远低于灌溉的冬小麦田,研究站点的蒸散发过程受到水分限制。     

2001～2010年中国区域土地利用/覆盖变化对陆面过程影响的模拟研究

基于2001年和2010年中分辨率成像光谱仪MODIS（MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer）土地覆盖数据,利用公共陆面模式（Community Land Model, CLM）模拟真实的土地利用/覆盖变化（Land Use/Cover Change, LUCC）对地表能量平衡和水分循环过程的影响。研究表明:1）在2001～2010年,中国LUCC最明显的区域位于干旱半干旱区过渡带、半干旱半湿润区过渡带和南方地区;中国区域荒漠减少0.92%,草地减少0.01%,农田增加0.77%,森林增加2.86%,植被覆盖度整体增加。2）在2001年和2010年两种土地利用/覆盖背景下,LUCC使大部分地区感热通量增加,植被蒸腾、蒸发潜热通量增加,土壤表面蒸发潜热通量减小。3）LUCC使大部分地区地表径流减小;中国西北东部、华北和东北地区土壤湿度减小,其他地区土壤湿度增加,仅干旱半干旱过渡带上的土壤湿度发生了显著变化。4）当典型过渡带区域由荒漠变为草地后,感热通量增加1.11 W m?2,潜热通量增加0.14 W m?2;冠层蒸腾和蒸发分别增加0.039 mm d?1、0.009 mm d?1。土壤湿度平均减小0.01 m3 m?3,且随深度增加变干更明显,这是由于根系吸收了较多深层土壤水分,以满足植被显著增加的蒸腾而产生的结果。当草地变为灌木时,其能量通量和水分循环的变化与上述结果类似。     

中国小麦干热风灾害研究进展

小麦干热风灾害是危害我国北方麦区的主要农业气象灾害之一。基于已有研究成果和实际灾情,从干热风的概念、分类及研究方法出发,对小麦干热风灾害的危害机理、气象环境成因、致灾指标、时空分布、监测预报及防御措施等方面进行了系统归纳阐述,并对未来小麦干热风灾害研究方向进行展望。我国小麦干热风灾害主要分为高温低湿型、雨后青枯型及旱风型3种,形成的气象环境成因主要受干热风天气系统、气候变暖、土壤墒情的影响,致灾指标主要分为形态学、气象学、综合指数指标。小麦干热风灾害的危害总体呈东西两边重、中间轻的分布格局,主要发生在黄淮海平原、河西走廊和新疆3个地区。气候变暖背景下,大部分地区的干热风年日数在20世纪80—90年代出现突变,近30年呈明显加重扩大趋势。基于土壤墒情影响的小麦干热风灾害等级指标构建、小麦干热风过程的灾害监测预警方法、气候变化背景下小麦干热风灾害时空分布新变化及其气象环境成因等是今后研究的重点方向。     

一九八四年小麦干热风的气象条件分析及其预报

小麦干热风是小麦生长后期的一种农业气象灾害。小麦受干热风危害为扬花至灌浆期。扬花期可造成小花不孕,灌浆期影响千粒重。其中受干热风危害最敏感的时期是小麦进入乳熟中期后的十天内,此期若出现干热风。轻则可使小麦减产5%左右。重则可使小麦减产10—20%。我县历史上的严重干热风年。曾经造成小麦大量减产。因此,在小麦生长后期管理中,积极做好小麦干热风的预防,是夺取小麦高产的一项重要措施。     

塔克拉玛干沙漠腹地地表辐射和能量平衡及小气候特征

利用塔克拉玛干沙漠大气环境综合观测试验站——塔中站2014年30 min步长实测数据,系统分析塔克拉玛干沙漠腹地地表辐射和能量平衡特征及小气候特征。结果表明:塔中地区辐射平衡和能量平衡各分量均表现为春、夏季较大,秋、冬季较小,并具有明显的日变化特征,峰值出现在12:00(地方时,下同)左右。该地区地表能量通量(净辐射通量、感热通量、潜热通量和土壤热通量)中,净辐射、感热通量和土壤热通量均在08:00开始上升,至14:00左右达到峰值,而潜热通量变化很小。感热通量为能量的主要消耗形式,春、夏、秋、冬四季分别占净辐射的百分比为44. 6%、68. 1%、55. 2%和55. 3%,其次为土壤热通量,仅有很少能量用于水的相变。云和沙尘对能量通量各分量有明显削弱作用。近地层空气温度白天随高度的增加降低,夜晚则随高度的增加升高,空气相对湿度也呈明显变化规律。近地层水平风速随高度增加明显增大,风向以东北风为主。