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。     

三江平原的辐射气候特征

三江平原是黑龙江、松花江、乌苏里江冲积形成的低平原,地域辽阔,总面积10万6千平方公里,资源丰富,是我国最大的沼泽区和重要的商品粮基地。对于三江平原的生态环境和沼泽特征,前人作过许多考察与研究工作,考虑到太阳总辐射和地表辐射平衡是研究气候形成、地表能量转换和生态系统结构特征的最基本资料,故本文应用佳木斯的实测辐射,建立了计算三江平原的总辐射和冬季地表反射率的经验公式,并分析了辐射平衡各分量的时空分布特征。与此同时,对辐射干燥指数与沼泽分布及光合潜力作了探讨。     

横断山山地研究刍议

横断山地在青藏高原的东侧,两者的关系十分密切。 横断山地的范围,从不同的学科出发,对其有不同的说法。就地理学观点而言,可把横断山地的范围初步定为,西倚青藏高原,北与昆仑山脉、秦岭山地相接,东迄大渡河、安宁河—昆明,南抵昆明—保山一线,当约东经98°00′—102°30′,北纬25°00′—33°00′,包括川西山地、滇西北山地和藏东南山地,面积约70万平方公里。这是一个东西窄,南北长的山地地区。本区南部,山岭河谷相间,呈南北向,属典型的高山深谷区。     

试论横断山地区自然垂直带

横断山地区属青藏高原的一部分。本文所涉及的范围,东起龙门山—夹金山—小凉山—哀牢山,西至97°30′E,北抵34°00′N,南至国界。包括川西、滇西和藏东南的高山高原区。 1979年起,我们着手研究横断山地区自然垂直带的结构特征及分异规律。现就该地区自然垂直带的某些问题,作如下论述。     

青藏高原北部五道梁地表热量平衡方程中各分量特征

利用青藏高原北部五道梁地区实测的太阳辐射及气象资料,计算分析了高原北部地面热量平衡方程中各分量特征,定义了一个无量纲参量土壤热平衡系数k。结果显示:五道梁地区地表净辐射及地面加热场强度表现为夏季大,冬季小,地表净辐射累年平均通量为65.5 W/m2;土壤热通量自1997年来有增大的趋势;土壤热平衡系数有增大的趋势,平均值为1.17;感热及潜热是地面热平衡方程中的大项,其中感热居首位,潜热居其次;暖季感热、潜热以相反的趋势变化,Bowen比β值有下降的趋势。     

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。     

1979年夏季青藏高原西部地表热状况

近年来青藏高原地表热状况对天气、气候的影响,引起了国内外气象学者的极大兴趣。为进一步弄清当地地表热状况及其对大气的加热作用,现以1979年5—8月青藏高原气象科学实验期间所得的高原西部狮泉河地区的观测资料,用经典的计算方法,求得了地表热量平衡的各个分量,进而讨论了当地夏季地表向大气输送的总热量。     

横断山区植被分区

横断山区位于青藏高原的东南部,即25°40′—32°30′N,97 00′—102°40′E。这里地势高亢,山川相间作南北向平行排列,高差2000—3000米。区内具有从亚热带至冰雪带的不同自然景观。植被的地域分异十分显著。植被分布呈现出山原植被垂直带规律。据此,将本区植被划分为2个植被区域,3个植被地带,11植被地区。     

青藏高原地面长波辐射经验计算方法

地面长波辐射是地面辐射平衡中的一个重要分量,特别在青藏高原,地面有效辐射和辐射平衡具有大致相同的量值,因此,高原长波辐射的研究对于高原地面辐射平衡和加热     

拉斯曼丘陵辐射平衡分量的观测研究

本文对东南极拉斯曼丘陵地区1990年2年—1991年1月近地面辐射平衡的观测资料进行了初步研究。结果表明,该地区辐射平衡各分量有明显的日变化和年变化。夏季辐射强度大,寒季小。大气透明度全年都很好,透明度系数大多在0.8以上,寒季的透明度系数略大于暖季。年平均总辐射强度为119.2W/m~2,10—3月的总辐射累积量约占全年辐射总量的90％。年平均反射率0.42,夏季裸地平均反射率为0.27,寒季雪面平均反射率为0.51。年平均净辐射强度为11.7W/m~2,地表相对大气而言是热源。10—3月净辐射强度为64.1W/m~2,4—9年净辐射强度为-40.6W/m~2,前者说明地表在该段时间内吸收热量,后者为损失热量。     

西北太平洋海面总加热强度的时空特征

本文计算分析了西北太平洋海面辐射平衡,热量平衡及其各分量的时空特征,并在此基础上进一步分析了西北太平洋海面总加热强度的时空分布特征,为深入探讨海—气相互作用的物理过程以及长期天气变化和气候异常的原因提供依据。     

CoLM模型在高原多年冻土区的单点模拟适用性

使用CoLM模型,以青藏高原冰冻圈观测研究站设在唐古拉综合观测场的气象资料作为驱动资料,在青藏高原多年冻土区的唐古拉地区开展了单点模拟试验.通过和该站点同期实测资料对比发现:CoLM模型对高原多年冻土区的辐射通量各分量的模拟效果较好;对潜热通量的模拟误差较大,感热和地表热通量的模拟相对较好;模型能够很好地模拟活动层浅层土壤温度,但随着深度加深,模拟的温度较观测值有所低估.研究表明CoLM模型能较好地模拟多年冻土区地表与大气的能水交换过程,对其进行一些适应性改进后将能得到更好地应用.改进模型的土壤水热参数化过程尤其是添加未冻水参数化方案是将其应用到冻土区首先要解决的问题;再者扩展模型的模拟深度也十分必要.     

宁南地区地表特征参数及辐射平衡区域分布

本文利用2001年6月30日LANDSAT-7 ETM+卫星遥感资料和宁夏南部及周边区域22个气象站气象观测资料,求得地表特征参数中NDVI、地表反射率、地表温度和地表辐射平衡各量中地表短波吸收辐射、地表长波辐射区域、大气逆辐射、净辐射的区域分布和分布直方图,将地表分成5类,分类别讨论了其各量分布特征。主要研究结果表明:地表特征参数及地表辐射平衡各量的分布均呈现明显的地带性,各区域分布图上山体、水体的轮廓很显著,主要原因是山上及河流附近生长着茂密的植被,说明植被的分布在相当程度上影响了辐射平衡各量和地表特征参数的分布。     

横断山区植物分布和栽培的生态气候学研究

作者总结了横断山区植物分布和栽培的特征:1.某些作物种植上限可达很高的海拔高度。例如:云南省丽江地区水稻种植的上限可达2500m以上;西双版纳南坡的橡胶树林分布超过海拔1000m;柑桔最高种植海拔在四川省巴塘县苏龙洼乡可达2400m。2.一些地方某些作物的产量明显较高。例如:大理市(20°N、100°E,2000m)水稻产量可达15t/ha;丽江县小麦产量高达1 t/ha。3.不同地带性的植物可在同一海拔高度上的某些地点良好地共生在一起。4.冬季经常出现的逆湿,使植物分布倒置现象显著。5.一些热带植物(例如芒果)在横断山较高纬度(22°—27°N)地区生长发育良好且产果甚丰,不象中国东部较低纬度(19.5°—23°N)地区那样不产果或产果少。作者并认为,横断山区是茶和柑桔的发源地或发源地之一。     

青藏高原腹地多年冻土区地表反照率的季节变化及主要影响因子

准确获取青藏高原地表反照率的季节变化特征对高原地表能水循环研究具有重要意义。本文利用青藏高原多年冻土区西大滩和唐古拉2007年的气象及辐射数据,运用相关分析方法研究了太阳高度角、积雪及活动层冻融过程对地表反照率变化的影响。结果显示:冷暖季降雪过程中地表反照率的变化差异较明显;地表无积雪覆盖期间,地表反照率与气温和表层土壤含水量呈反相关关系。利用多元回归分析法构建了以积雪日数和气温为影响因子的月均地表反照率计算回归方程,经检验与观测值对比平均相对误差为7.1%,可用于青藏高原北部地表反照率的估算。     

内蒙古半干旱草原沙尘天气对近地层微气象学特征影响分析

利用锡林浩特国家气候观象台2011年4-5月近地层微气象、地表辐射和湍流通量观测数据,对比分析了内蒙古典型半干旱草原下垫面在晴天、扬沙和沙尘暴天气下各气象要素、地表辐射分量和能量平衡的变化特征。对于半干旱草原区,地面风速越大沙尘天气越强;沙尘过程开始前地面空气较暖,开始后地面空气转为相对较冷的状态;沙尘气溶胶含量越高,5 cm地温日变化趋势越弱,在沙尘过程中5 cm地温值越小。沙尘气溶胶含量越高,太阳总辐射越弱,大气长波辐射越强;地表反射辐射与总辐射有相同的日变化特征;沙尘气溶胶白天使净辐射值减小,夜间使净辐射值增大。沙尘天气直接辐射衰减非常明显,而且散射辐射在总辐射中占很大的比重。沙尘气溶胶对紫外辐射的削弱很强,并且沙尘含量越高,对紫外辐射的削弱越强。沙尘气溶胶的辐射强迫作用对地表能量平衡产生影响,使向上的感热和潜热输送减弱,使向上的土壤热通量增强或向下的土壤热通量减弱。     

青藏高原植被覆盖变化的地域分异特征

植被的空间分布及其变化都具有明显的地域分异特征。本研究以1981-2006年间的GIMMS/NDVI产品为主要数据源,在地理信息系统技术的支持下,分别从植被空间分布、植被波动和植被变化等方面,探讨了青藏高原植被覆盖变化的水平地域分异特征。研究结果显示,1981-2006年间,雅鲁藏布江河谷区、错那县和墨脱县的西北部、柴达木盆地南缘、三江源地区的顶端和青海南山北麓等区域地表植被年际波动较大。反映区域植被盖度时间变化趋势的SLOPE值以及植被盖度,具有从南部、东南部向北、西北部"下降—上升—不变"的规律。植被盖度下降显著的区域主要分布在喜马拉雅山南麓和青海湖南部,其次是三江源中南部地区;植被没有明显变化的区域主要分布在藏北高原和柴达木盆地。植被指数显著上升的区域集中在雅鲁藏布江河谷区,植被指数明显上升区域主要分布在人迹罕至的唐古拉山和念青唐古拉山等山间盆地区,轻微上升的区域分散在明显改善区的周围。依据SLOPE值的空间分异特征将整个高原划分为4个一级区:帕米尔高原植被指数上升区、藏北高原—阿里高原—柴达木盆地植被指数稳定区、高原中部—雅鲁藏布江中上游河谷植被指数上升区和三江源—横断山区植被指数下降区。     

黄土高原半干旱区陆面温度和能量的气候特征分析

利用黄土高原半干旱区“定西陆面过程综合观测试验站”2004年11月至2005年10月的各种陆面物理量综合资料,比较系统地研究了黄土高原半干旱区土壤温度、降水量、地表反照率、地表辐射分量和能量平衡分量的年变化和日变化特征及其影响机制。结果显示,黄土高原陆面过程特征与其他地区有很大不同。土壤温度变化向下传播速度约为2.5~3.5 h/10cm;地表反照率随土壤湿度的增大而减小,两者的相关系数达到了0.5338;而地表反照率随降雪量增大而增大,与降雪量的相关系数为0.6645;长波辐射年最大值出现的时间比总辐射迟1个月左右,年平均日变化中地表和大气对太阳辐射加热大约需要1个小时的响应时间; 潜热通量夏季是冬季的5倍多,感热通量有了两个比较明显的峰值,潜热通量、感热通量和土壤热通量的日峰值比净辐射滞后30 min~1 h。     

横断山区泥石流活动特点形成条件及防治问题

横断山区范围系95°—105°E,25.0°—33.5°N,位于青藏高原东南部。西界为西藏索县—丁青之间的布迦雪山往南经念青唐古拉山东段、伯舒拉岭和高黎贡山一线,东界为龙门山前山往南到大凉山一线,南界为保山、下关至金沙江下游(中江街至宜宾)一线,北为布迦雪山经石渠、色达、壤塘、南坪和文县一带。在这一广大区域内泥石流活动特点明显,形成条件复杂,防治问题突出。     

复杂地形区太阳短波辐射空间变异分析

太阳短波辐射是地表辐射收支平衡的重要参量,水汽、气溶胶等大气环境与坡度、坡向等地形效应导致其空间分布变异特性。该文利用复杂地形区太阳短波辐射遥感估算模型已有成果,采用ArcGIS和GeoDa空间分析及地统计建模方法,分析了黑河流域上游大野口子流域太阳短波辐射的空间变异特性与规律。研究表明,各分量中,太阳短波直接辐射空间变异系数最大,各向同性散射辐射空间变异系数最小。在研究区任意选择2 115个点进一步分析发现,MODIS过境时刻太阳直接辐射空间变异性规律受地形起伏度、坡度和坡向影响,各向异性散射辐射分量表现特征与太阳短波直接辐射类似,而各向同性散射辐射地形效应不明显。Moran′s I分析表明,太阳短波辐射各分量具有显著的空间正相关关系,南坡自相关性最强,西坡次之,北坡空间自相关性较弱,而东坡空间自相关性最弱。Moran散点图表明,地形起伏度对散射辐射,尤其是对各向同性散射辐射空间分布影响较大,而对周围地形反射辐射影响较小。