三江平原夏末晴天孤立沼泽与农田温湿度对比

受湿地景观破碎化的影响,孤立沼泽成为三江平原沼泽湿地的主要类型之一。以三江平原抚远县大豆田中孤立沼泽为研究对象,观测孤立沼泽及其周边农田的0 cm地温、5 cm土温、10 cm土温、1.5 m气温和1.5 m相对湿度,观测从2012年8月31日10︰00开始,至9月1日8︰00结束,每2小时观测一次,对比分析夏末晴天孤立沼泽与农田温湿度的差异,探讨孤立沼泽的局地小气候效应。研究结果表明,孤立沼泽的日平均0 cm地温、5 cm土温、10 cm土温和1.5 m相对湿度都低于周边农田,而日平均1.5 m气温高于周边农田;除0 cm地温外,孤立沼泽5 cm土温、10 cm土温、1.5 m气温和1.5 m相对湿度的日较差都低于周边农田;各气象要素的日变化曲线为单峰曲线,但极值出现的时间不同,孤立湿地5 cm土温和10 cm土温的极值出现时间比周边农田晚2~4 h,孤立湿地0 cm地温、1.5 m气温和1.5 m相对湿度的极值出现时间与周边农田相同,0 cm地温最高值和最低值分别出现在12︰00和2︰00,1.5 m最高和最低气温分别出现在14︰00和2︰00,1.5 m最高和最低相对湿度分别出现在18︰00和14︰00。     

夏季晴天沼泽湿地贴地气层气温和相对湿度日变化特征

2008年6～8月在洪河国家级自然保护区沼泽湿地0～15 m贴地气层内,进行了6个高度的气温和相对湿度的野外定位观测.根据实测数据,分析了夏季晴天沼泽湿地贴地气层的气温和相对湿度的日变化特征.结果表明,夏季晴天沼泽湿地贴地气层内,气温日变化曲线为单峰型曲线,各高度的日最高气温和日最低气温分别出现在14∶00和03∶00,日平均气温和气温日较差都随高度递减.气温廓线有夜间辐射型、早上过渡型、白天日射型及傍晚过渡型4种分布类型.夏季晴天,0.5～15 m的日平均气温直减率为0.10 ℃/m,5个梯度的日平均气温直减率分别为1.03 ℃/m(0.5～1.5 m)、0.41 ℃/m(1.5～3 m)、0.03 ℃/m(3～5 m)、-0.01 ℃/m(5～8 m)和-0.03 ℃/m(8～15 m).相对湿度日变化曲线呈U型曲线,各高度的日最大相对湿度和日最小相对湿度分别出现在03∶00和14∶00,日平均相对湿度随高度变化不显著,相对湿度日较差随高度递减.相对湿度廓线有夜间和日间2种分布类型,日间在0～8 m出现逆湿,最强逆湿出现在11∶00～13∶00.日间逆湿为沼泽湿地植物蒸腾作用影响的结果.夏季晴天,0.5～15 m的日平均相对湿度直减率为0.16%/m,5个梯度的日平均相对湿度直减率分别为-2.73%/m(0.5～1.5 m)、1.43%/m(1.5～3 m)、-0.02%/m(3～5 m)、0.06%/m(5～8 m)和0.39%/m(8～15 m).     

西北干旱区冬、夏季大气边界层结构对比研究

利用2006年6月28日至7月17日和2007年1月1日至1月10日敦煌加强观测期的探空资料,对比分析了位于西北干旱区的敦煌荒漠冬、夏季大气边界层的结构特征和变化规律。分析认为,该地区冬、夏季大气边界层结构一致,但夏季边界层的厚度明显大于冬季。夏季,白天对流边界层顶最高超过3 500 m,夜间稳定边界层的最大高度平均达到900 m左右,而冬季,对流边界层和稳定边界层日最大高度分别较夏季低约2 350 m和500 m,这说明西北干旱区夏季晴天的确存在极端深厚的大气边界层,但这种超厚大气边界层现象在冬季并不出现。冬、夏季大气比湿和风速在边界层的分布特征符合一般规律,夏季比湿普遍大于冬季,且夏季大气比湿随高度变化幅度明显大于冬季。冬季从地表开始就出现逆湿现象,夏季逆湿则出现在60~100 m高度范围内。冬、夏季白天与夜间的风速均能呈现出Ekman螺线特征,且夏季地转风风速值与地转偏差均远高于冬季。     

塔中春季晴天近地层温度、湿度和风速廓线特征

利用最新安装的塔中"80 m观测塔梯度探测系统"资料,详细分析了塔中春季晴天近地层80 m高度内平均温度、湿度和风速廓线日变化分布特征,得出以下一些结果:(1)温度廓线有夜间辐射型、早上过渡型、白天日射型和傍晚过渡型四种.夜间近地层大气层结稳定,呈逆温特征;最强逆温出现在凌晨06时,此时,80 m高度温差为11.1 ℃.白天,近地层80 m内温度递减率在2.7～5.2 ℃/100 m之间,大气一直处于超绝热不稳定状态.(2)湿度廓线有日夜之分.夜间,30 m以下比湿随高度增高急剧变小,30 m以上比湿随高度增加而增大,大气呈逆湿特征.白天,比湿随时间一直逐渐变小.在近地层30～50 m之间有一个厚度约20 m的逆湿层,全天都存在.(3)风速廓线也有日夜之分.夜间稳定层结,廓线风速值以比对数关系更快的速度向上递增,曲线弯向风速轴.白天不稳定层结,廓线风速值以比对数关系较慢的速度向上递增,曲线弯向高度轴.只有在10 m以下高度,日夜间的风廓线近似遵循对数律关系.     

半干旱荒漠化草原春季边界层特征的一次综合探测

利用“沙尘气溶胶辐射模型及气候环境生态效应研究”项目加强观测期在二连浩特气象站进行的温、风、湿探空观测资料及架设在朱日和气象站的气象激光雷达资料,采用综合评定法分析了内蒙古半干旱荒漠草原地区大气边界层的厚度、结构特征和变化规律,同时利用气象激光雷达回波资料及气溶胶消光系数在垂直高度上的分布特征,确定了朱日和地区边界层的高度及日变化特征。结果显示,用探空资料综合评定得到的二连浩特地区大气边界层总体厚度偏大,边界层最大厚度达到2 300 m,稳定边界层高度在300 m左右;1 000 m附近为风向的转变高度,其下全为偏东风,其上全为偏西风,边界层风速切变较大;午后到夜间,近地层有东风急流出现,急流最强可达12 m·s-1,急流高度在300 m;在600 m高度附近出现逆湿,低层逆湿现象夜间比白天显著。气象激光雷达资料显示,朱日和地区春季晴日混合层最大厚度可达2 400 m,出现在16:00左右。     

绿洲荒漠过渡带夏季晴天地表辐射和能量平衡及小气候特征

利用张掖试验基地2006年6月24日至7月17日的加密观测资料,系统分析了夏季典型晴天张掖绿洲荒漠过渡带地表辐射收支和地表能量平衡特征及小气候特征。结果表明:夏季晴天绿洲荒漠过渡带总辐射值还是比较大的,并且净辐射值也很大,这说明绿洲荒漠过渡带地表具有比较充足的可利用热能,为加热大气和土壤提供了必要的热能条件。在地表能量分配中,晴天绿洲荒漠过渡区主要用于大气运动引起的感热交换,其次是土壤交换,用于水蒸发相变的能量相对较小。近地层空气温度和湿度的变化刚好相反。气温白天随高度的增加而递增,夜晚随高度的增加而递减。近地层大气温度变化要比地表温度缓慢。白天土壤辐射增温,越接近地表增温越快,夜间辐射冷却,地表温度下降最为明显。近地层水平风速在白天较大,夜间逐渐减小。在绿洲荒漠过渡带全天以上升气流为主,水平风速随高度增加明显递增。     

河西走廊边界层高度与风沙强度的关系

以中国风沙高发区河西走廊为研究对象，应用河西走廊敦煌、酒泉、张掖和民勤4站2006—2017年逐日19：00每50 m加密高空资料和07：00规定层、特性层高空资料，分别采用平滑位温法、T-LnP法，统计分析了该区边界层高度的变化特征及其影响因子、边界层高度与风沙强度的关系，得出边界层高度与风沙强度成正比。进一步从地面风速、相对湿度、地气温差日变化得到春季午后风沙天气多发和强发的主要成因，得到了沙尘暴不同环流形势下的边界层高度持征，以及高空风速≥15 m·s^-1的最低高度与风沙强度的关系，从而为风沙天气预报提供技术帮助。结果表明：河西走廊年均边界层高度1 700~2 200 m，4—6月较高，在3 000 m以上，敦煌4—5月在3 500 m以上。边界层高度与最高气温、最低气温和0 cm最高地温较密切，与最高气温、极大风速成正比。边界层高度随着风沙强度的增强而增高，4月强沙尘暴和大风的边界层高度均大于3 100 m。春季风速随着风沙强度的增强而增大，最大风速集中时间在12：00—18：00，春季13：00—14：00风速最大、相对湿度最小、地气温差最大，因而也是风沙天气出现最多和强度最强的时段。沙尘暴持续时间越短，边界层越高，4—6月下午的沙尘暴较高，为2 800~3 100 m。沙尘暴不同环流形势的边界层高度中西风槽型整体较低；平直西风型4、6月和8月较高，均达3 100 m以上，8月为3 580 m；而西北气流型高于西风槽型，5—6月大于3 200 m。不同风沙强度高空风速≥15 m·s^-1的最低高度，冬春季较低，夏秋季高；浮尘较高为4 884 m，大风伴沙尘最低为2 471 m，大风沙尘暴07：00较19：00高600 m左右，明显较边界层高1 000~2 000 m。     

乌鲁木齐市城区和郊区气温分布及廓线特征

利用乌鲁木齐市5座100 m气象塔10层气温观测资料，通过统计方法详细分析了乌鲁木齐市城区和郊区近地层不同高度气温季节变化和日变化特征。研究表明：乌鲁木齐市四季均存在逆温，北郊逆温最明显。近地层100 m内主城区气温日较差较小，约为3.5～5.5 ℃；郊区气温日较差较大，约为4.2～7.0 ℃。夏季郊区气温高于城区，冬季北郊气温最低、南郊最高；白天大气基本上为超绝热不稳定状态，夜间城区气温高于郊区。春、秋季，白天城区和郊区温差小、夜间大，且愈近地面温差愈大；春季城区与南郊温差可达2.4 ℃、秋季可达3 ℃。城区和郊区各季节各层最高气温与最低气温出现时间几乎不同步达到。夏季、秋季、冬季和春季最高气温分别约在17:00～18:10、16:00～17:20、14:30～15:50（北郊滞后1.5 h）、17:00～18:00（南郊提前1.5 h）出现，最低气温分别约在7:10～8:20、8:00～9:00、冬季为多个时段（这与出现逆温有关）、7:30～8:40出现。     

2018年中国第9次北极科学考察走航期间北极低层大气垂直结构特征分析

利用中国第9次北极科学考察期间获取的大气探空资料,分析了走航期间北极低层大气垂直结构特征。分析发现:(1)对流层中部大气的平均温度递减率为5.67℃·km~(-1),与北极中心区的结果比较一致,高空急流特征比较显著,尤其是高纬地区;(2)本航次观测到的边界层逆温层底高度、厚度和温度差的中位数分别为306 m、299 m和3.2℃,与SHEBA(Surface Heat Budget of the Arctic Ocean)的结果比较一致;(3)低空急流高度和风速的中位数分别为456 m和11.40 m·s~(–1),大多数时次的风速分布在6～14 m·s~(–1)之间;(4)本航次观测到只有67.27%的低空急流高度位于最低逆温层之下,而考虑多层逆温后, 92.73%的低空急流位于逆温层之下。     

河套干旱区夏季晴天与阴雨天大气边界层特征对比分析

利用2013年7月1~31日气象站常规、探空观测资料和K/LLX802J型机动式边界层风廓线雷达加密观测试验资料,对河套干旱区夏季典型晴天和阴雨天大气边界层的结构特征进行了对比分析。结果表明:(1)河套干旱区夏季晴天边界层高度一般在1 644.3~3 024.5 m之间,平均为2 309.4 m;阴雨天一般在494.2~2 187.5 m之间,平均为1 457.2 m;该地区夏季晴天最大边界层厚度为3 024.5 m。(2)河套干旱区夏季边界层,晴天位温在700 m以下随高度增加显著增大,递增率平均为0.76℃·(100 m)~(-1);阴雨天易在50~1 500 m之间出现多层悬空位温逆温现象,位温随高度递增率平均为0.51℃·(100 m)~(-1)。在700 m以下大气位温随高度递增率晴天比阴雨天大,700 m以上则是阴雨天比晴天大。(3)河套干旱区夏季晴天和阴雨天边界层比湿随高度总体上均呈减小趋势;边界层平均比湿晴天为4.88~9.13 g·kg~(-1),阴雨天为6.64~12.35 g·kg~(-1),阴雨天比晴天高;阴雨天在地面到1 500 m之间易出现多层悬空逆湿现象。(4)河套干旱区夏季边界层平均风速晴天为3.0 m·s~(-1),阴雨天为3.85 m·s~(-1);晴天100 m以下近地层风速随高度递增速率平均为1.30 m·s~(-1)·(100 m)~(-1),阴雨天为1.35 m·s~(-1)·(100 m)~(-1)。离地500 m高度以上边界层主要吹偏东风和偏南风,晴天和阴雨天分别易在离地100 m和400 m以下发生风速、风向切变。     

塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地中心区域与边缘地带小气候

利用2013年8月至2014年7月塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地中心和边缘地带气温、相对湿度、气压、风速和风向资料,对比分析了绿地中心和边缘地带的小气候特征。结果表明：该区域局地小气候主要体现在风速和春、夏、秋季湿度上,而气温和冬季湿度分别主要受逆温和逆湿的影响。白天,绿地中心区域的气温与边缘地带相差较小,但夜间二者相差较大;1月、4月、7月、10月夜间因近地层80 m内存在明显逆温现象,边缘地带所处地势较高,气温比中心区域高0.1~8.3℃、0.3~4.1℃、0.4~4.2℃、0.5~8.4℃。绿地中心区域3-10月湿度明显高于边缘地带,塔中本站湿度比西沙梁高0.3~1.8 g·kg^-1、比东沙梁高0.7~3.5 g·kg^-1,体现了绿化带增加湿度的作用,但1月因近地层80 m内具有明显逆湿现象,绿地中心区域湿度比边缘地带小。绿地中心区域和边缘地带3-10月风速较大,12月至次年2月风速较小;绿地中心区域风速明显小于边缘地带,塔中本站日平均最大风速比边缘地带约高0.5~1.0 m·s^-1,体现了植被对风速的减弱作用。     

毛苔草、漂筏苔草沼泽地与大豆地近地层晴夜气温和相对湿度分布及对比研究

采用野外定位观测方法,在2008年6～9月期间选取16个晴夜,在三江平原典型毛苔草、漂筏苔草(Ass.Carex pseudocuraica-Carex lasiocarpa)沼泽地及其邻近大豆地中,在距地表0.5m、1.5m、3m和5m四个高度上进行了气温和相对湿度观测;根据实测数据,分析了沼泽地和大豆地各高度夜间气温和相对湿度的分布规律及其差异。研究结果显示,晴夜,沼泽地和大豆地近地层气温的垂直分布都为逆温分布,与之相对应,二者的相对湿度垂直分布都为湿型分布;以四个高度的16夜平均气温和相对湿度为基础数据,计算得到的沼泽地近地层气温(相对湿度)的垂直递增(减)率为0.53℃/m(1.76%/m),大豆地则为0.34℃/m(1.35%/m),沼泽地近地层气温(相对湿度)的垂直递增(减)率略大(小);对比两种下垫面晴夜各观测高度的气温和相对湿度,发现只在0.5m高度上二者有明显差异,沼泽地16夜平均的气温比大豆地低0.85℃,其相对湿度比大豆地高4.39%,这是因为沼泽地植被冠层的平均高度接近0.5m,夜间植被冠层的长波辐射最强,所以其气温相对较低,相对湿度相对偏高,而大豆地的最低气温出现在地面;沼泽地和大豆...     

小兴安岭修氏薹草沼泽和油桦—修氏薹草沼泽CO_2排放通量日变化研究

于2007年8月4~5日、9月24~25日和2008年6月4~5日,在小兴安岭修氏薹草沼泽和油桦—修氏薹草沼泽中,采用静态暗箱—气相色谱法,在晴天观测了CO_2排放通量。研究结果表明,两种沼泽的CO_2排放通量日变化曲线都为单峰型曲线。2007年8月4~5日,修氏薹草沼泽CO_2日排放通量最高值出现在15︰00,2007年9月24~25日和2008年6月4~5日,其最高值出现在12︰00;2007年8月4~5日和2008年6月4~5日,修氏薹草沼泽CO_2日排放通量最低值出现在3︰00,2007年9月24~25日最低值出现在6︰00。2007年8月4~5日和2007年9月24~25日,油桦—修氏薹草沼泽CO_2日排放通量最高值出现在15︰00,2008年6月4~5日最高值出现在12︰00;2007年8月4~5日,油桦—修氏薹草沼泽CO_2日排放通量最低值出现在6︰00,2007年9月24~25日和2008年6月4~5日最低值出现在3︰00。油桦—修氏薹草沼泽的CO_2日排放通量明显高于修氏薹草沼泽。2007年9月24~25日和2008年6月4~5日,修氏薹草沼泽和油桦—修氏薹草沼泽CO_2日排放通量主要受气温和地表温度的影响。0~5 cm深度土壤温度是油桦—修氏薹草沼泽CO_2日排放通量的主要影响因子。     

东南印度洋海洋锋面处低空大气的垂向分布结构

本文利用中国第25次南极科学考察期间获取的现场观测数据研究了东南印度洋（弗里曼特尔至中山站间）海洋锋面附近的低空大气风场以及温度场垂向分布特征。结果表明：弗里曼特尔港至中山站之间的亚南极锋锋面暖水侧与冷水侧风速垂向分布结构不同,锋面暖水侧风速垂向梯度小,风速梯度最大值出现在500m高度附近,而锋面冷水侧低空风速梯度最大值出现在150m高度附近,揭示了中纬度海气相互作用机制在东南印度洋海洋锋面附近起重要作用。同时,本文还发现了亚南极锋锋面上空存在支一强的低空纬向急流,急流中心位于300m高度处;极锋上空低空风速强而高空风速弱。     

塔克拉玛干沙漠腹地边界层风场特征

利用CFL-03边界层风廓线雷达在塔中开展了边界层风场探测研究,根据2010年4月1日至2010年11月30日连续的边界层风场探测资料,分析了塔克拉玛干沙漠腹地大气边界层风场时空分布特征,得到了4月至11月各月的高空风廓线。结果表明,塔中春秋季风场结构类似,中高层多为西风,风速较大,低层多为东风,风速较小,整层风速与高度成正比;夏季高层风速变小,低层风速增大,东风层增厚,夏季塔中地区上空100～200 m高度层存在明显风速切变带。     

北极扬马延岛大气边界层高度的气候特征分析

基于1973—2015年间的全球综合无线电探空资料(IGRA),采用总体理查逊数(Bulk Richardson Number)方法,分析了北极扬马延岛43年间的大气边界层高度变化特征,并对其多年月均大气边界层高度变化以及年均大气边界层高度变化进行深入分析探讨。结果显示,扬马延岛白天对流边界层高度高于夜晚稳定边界层高度,夏季多年月均大气边界层高度远低于冬春季节的高度,夏季平均高度仅为262 m,而冬春季节高度在600 m附近。大气边界层高度的变化与地面相对湿度的变化呈现较好的反相关关系。由于受到墨西哥湾暖流的影响,岛屿全年温差较小,夏季的相对湿度较大,导致潜热通量较多,抑制了边界层内的对流过程,造成夏季大气边界层高度较低。此外,其年均高度在1973—1988年间出现波动下降,而后在1988—1995年快速上升,最后于1995—2015年间变化平稳。     

民勤大气边界层特征与沙尘天气的气候学关系研究

 为了更好地理解西北干旱区大气混合层(ML)厚度的变化特征及其对当地沙尘气候形成的影响, 利用民勤2006—2008年3—6月逐日08时和20时探空资料、降水和日最高气温,计算和分析了最大混合层厚度、逆温层特征和垂直风场及其对沙尘气候形成的影响。结果表明,民勤沙尘天气的大气边界层有显著的昼夜变化,白天厚、逆温强而多;沙尘天气的最大混合层厚度在2 600 m左右,介于无降水与有降水天气之间;扬沙主要由锋面中的冷空气引起,而沙尘暴主要由低层风场的剧烈扰动和500 m以上高层冷锋入侵引起。沙尘暴发生前近地面风场有明显的扰动,沙尘暴发生时在500 hPa以下有显著的冷空气活动,白天较强。能见度小于100 m的强沙尘暴夜间风速大,冷空气较强。     

乌鲁木齐市城区和郊区近地层比湿分布和廓线特征

利用乌鲁木齐市城区和郊区的5座100 m气象铁塔10层比湿数据和乌鲁木齐气象站L波段探空雷达资料,详细分析了边界层2 km内比湿廓线特征,城区和郊区近地层比湿季节变化和日变化特征,揭示了乌鲁木齐逆湿的原因,得出以下结果：（1） 乌鲁木齐市比湿季节差异明显,冬季最小,春季、秋季稍大,夏季最大,夏季比湿约为冬季的4~5倍,但秋季仅比春季大1 g·kg^–1。除冬季外,比湿均随高度增加而趋于减小,夏季减小最显著,冬季比湿的垂直变化很小。比湿廓线极小值白天和夜间出现高度相近,且有多个极小值。夏季和冬季比湿日变化最大,且位相相反;夏季夜间大、白天小,冬季与之相反。冬季,郊区比湿小于城区;其余季节城、郊比湿差异不明显。（2） 2 km内存在逆湿现象,逆湿出现概率高于35%,概率1月最大、7月最小。1月逆湿最大高度超过1 500 m,7月逆湿最大高度可达到1 900 m,且最大厚度可达到1 550 m。逆湿强度最大在7月和10月可达2. 5 g·kg^–1·（100 m）^–1,而1月最小。（3） 1月逆湿往往与逆温相伴随,逆温层改变了水汽的垂直分布结构,从脱地逆温层顶起出现逆湿现象,逆湿还与水汽输送有关。本研究可以有效地揭示空气湿度的季节特征,为研究城市大气污染形成的气象因素提供了一个思路。     

北冰洋浮冰站大气边界层结构的观测研究

利用2003年8月23日-9月3日我国第二次北极科学考察队在北冰洋浮冰站探测的50次大气廓线及相关资料,对北冰洋的大气边界层垂直结构进行了研究。结果显示,观测期间北冰洋(78°N附近,143°-148°W)浮冰区白天的对流边界层高度大于夜间的稳定边界层高度。大气边界层可分为稳定型、不稳定型和多层结构等几种类型。个例分析表明来自高空较强的暖湿气流与冰面近地层冷空气强烈相互作用,会形成强风切变和逆温、逆湿过程,有时100m高度内的风切变达10m/s,逆温达8℃。此种过程会导致北冰洋高纬度地区的大块海冰破裂,形成新的无冰海域,加强了海/冰/气的相互作用。该观测事实将有助于进一步提高对北冰洋高纬度边界层特征及其影响的认识。     

夏季日间大庆市中小型湖泊和水库的温湿效应

选择大庆市区8处不同面积湖泊和水库作为研究对象,利用小尺度定量测定的技术方法,分析夏季日间中小型城市湖泊和水库的温湿效应。在晴朗、无风的2015年7月25日、7月27日和8月3日,每天8︰00~18︰00,每隔2 h分别对8处湖泊、水库边缘及周围对照观测点进行气温和相对湿度同步观测。研究结果表明,在观测日湖泊和水库具有增湿降温效应;随着湖泊和水库面积的增加,其温湿效应在不断增强,当湖泊和水库面积达到2.15 km2(观测地7三水水库面积)时,其降温增湿效果显著(p0.05),且作用趋于稳定;在8︰00~18︰00期间,14︰00~16︰00湖泊和水库的降温增湿幅度最大;各观测点各观测时段的3 d平均气温和平均相对湿度显著线性负相关(n=160,r=-0.947,p0.01),平均相对湿度每增加1%,平均气温约降低0.32℃。