记南迦巴瓦峰科学考察

南迦巴瓦峰(以下简称南峰)地处我国西藏东南部。这里是东西向的喜马拉雅山脉、南北向的横断山脉和北西西向的念青唐古拉山脉的汇聚地带。雅鲁藏布江下游围绕南峰作急转弯后南流,这便是举世闻名的大拐弯峡谷(附图)。耸立于群山之上的南峰海拔为7756米(照片1),而大拐弯峡谷海拔低于2000米,甚至只有数百米(照片2);山高谷深,高差达5000—7000米。因此南峰地区是世界上地形对照最为强烈,河流急拐,水流最为湍急之处,当地地形复杂,山川壮丽,自然条件独特,资源丰富,凡此种种皆为世上所罕见。     

南迦巴瓦峰地区植被水平地带

南峰地区的雅鲁藏布江,与其东侧骈行南流的怒江、澜沧江和金沙江(简称横断山区纵谷),在青藏高原东南部切出了一系列峡谷。这些峡谷成为印度洋暖湿气流北进青藏高原的重要通道,其中南峰地区的雅鲁藏布江大峡弯是最重要的。这样,南峰地区可视为     

科考队配合登山队再次考察和侦察攀登南峰的路线

由国家体委和西藏自治区联合组成的南峰(南迦巴瓦峰的简称)登山队,继去年春天之后,又于今年3月再次侦察了攀登南峰的路线。 南峰地形十分复杂险峻,气候变化多端,冰崩雪崩频繁,攀登难度之大实为世界其它高峰所罕见,因此选定攀登路线是为明年3至5月征服这座处女峰的关键。更鉴于南峰的独特地理环境和自然条件,无论在生物学上和地理学方面都有极为重要的意义,因此科学考察和登山活动相结合,定能取得更为宝贵的科学资料。 今年登山队的成员中,除了包括有汉、藏和朝鲜族等14名登山健儿外,还有6名科考人员,他们分别属于地质、地貌、冰川、大气物理、环境化学和摄影等6个专业。登山     

南迦巴瓦峰地区地貌的基本特征和成因

南峰耸立于藏东南群峰之上(照片1,2),其峰体被雅鲁藏布江下游大峡弯所环绕(照片3)。这样便构成了世界上罕见的、岭谷高差悬殊的高山峡谷地貌。高山成为气流的屏障,峡谷则成为气流的通道,致使当地的自然条件十分独特,垂直带谱齐全,自然资源相当丰富。本文在两年考察的基础上,试就南峰地区高山峡谷地貌作一论述。     

复杂地形下降水的高空间分辨率插值方法研究

复杂地形山区降水格局在多种地形要素的综合影响下呈现出显著异质性特征,弱化了降水站点观测资料的空间代表性,限制了遥感及再分析产品的适用性及传统插值方法的准确性。常用的PRISM降水插值算法通过提取并权重化地形要素,借助加权最小二乘算法对降水站点观测数据进行空间插值,被广泛应用于降水产品制备。本文针对PRISM算法对中小地形地貌刻画能力不足的问题,在解析影响复杂地形降水模式的地形要素的基础上,改进了PRISM的地形要素计算与权重化过程,同时,考虑到实际日降水量的随机性,将改进后的PRISM嵌入到“平均态日降水—比值”插值框架,构建了适用于复杂地形的日降水插值算法MPRISMR。随后,以具有复杂地形特征的元江流域为例,通过交叉验证及与ERA5-Land和TRMM_3B42降水产品的对比分析,发现该算法具有较高的准确性与可靠性。结果表明,在元江流域23个气象站点上,MPRISMR的插值结果与观测值的相关系数、相对偏差的中位数分别为0.72、0.98%,总体上优于ERA5-Land和TRMM_3B42日降水产品。另外,MPRISMR插值结果的精度随时间变化更小,更为稳定。最后,研究基于MPRISMR制备了空间分辨率约3 km的元江流域日尺度降水格网数据。本文可为复杂地形的陆面模式或流域水文水质模型提供高精度降水驱动场数据产品,从而支持流域可持续管理决策。     

基于GWR模型的陕西秦巴山区TRMM降水数据降尺度研究

应用TRMM降水数据,进行国内典型区域降尺度相关研究,可弥补应用气象站点数据研究带来的局限。以陕西秦巴山区为研究区,基于TRMM降水数据和NDVI数据,应用GWR模型和比例指数,获得GWR年、月降尺度数据并进行检验,最后分析地形对降尺度结果的影响。结果表明：获得的1 km分辨率的GWR降尺度降水数据,具有较强的细节表现能力;降尺度数据与实测降水数据年尺度上相关系数为0.88,月为0.93,相关性较好;与TRMM原始数据对比,降尺度结果降水值略小,整体低估降水;区内秦岭山地GWR降尺度结果精度变化幅度最小,相似地形条件下,海拔越高,GWR降尺度结果表现越好;采用GWR模型进行秦巴山区TRMM降水数据的降尺度研究,具有较强的适用性。     

地形和海拔高度对降水的影响

本文提出了一个表示降水与地形、海拔高度及地区气候条件关系的数学模式。通过计算和分析表明:地形对降水的最大影响是发生在盛行风向与向风坡坡向的交角σ接近于0°而向风面地形坡度α=45°左右时。σ愈小,地形对降水的增幅作用愈大。当α<45°时,α愈大,地形对降水的增幅作用愈大,背风面的降水比向风面减小愈少。当α>45°时,则正好相反。但是,当σ<45°和α在30°和60°之间时,地形对降水增幅作用随σ和α的变化并不很明显。在地形坡度均一的情况下,向风面降水的高度分布一般是先增后减,有一最大降水高度h_M出现,且气候愈干燥,h_M愈高。在气候很潮湿时,h_m→0,即最大降水高度出现在山麓。当向风面的地形呈阶梯形时,也可出现两个或两个以上最大降水高度。     

丹江口水库流域地形及建库后对降水的影响

地形对降水的影响是多种多样的,有大地形的影响,也有中小地形的影响。有高度的影响,也有坡向、坡度的影响。有时以一种影响为主,有时是多种影响共同起作用。因此,研究地形对降水的影响,必须根据服务的对象,因时因地而有所不同。关于地形对降水的影响,在一般气候学中已有较多的论述。所讨论的范围是;海拔高度、地形的形状、山脉走向、坡度、坡向、最大降水高度以及下垫面(土壤、植被、水体)性质等对降水的影响。     

南迦巴瓦峰地区泥石流概要

南峰地区是西藏泥石流最为活跃的一个地区,属藏东南泥石流的活动中心。 前人对南峰地区泥石流未作全面考察,仅在波密—林芝段川藏公路沿线做过一些调查。1983年笔者参加中国科学院南峰登山科学考察队,考察了本区泥石流,现概述如下。     

爆破整地造林工程的坡地稳定性分析--以太行山低山丘陵区为例

通过典型标准样地调查资料,探讨了造林爆破整地工程的坡地稳定性与降水、地形等因子的相互关系,应用数量化理论Ⅰ,对在有充分降水条件下的低山丘陵区的爆破整地工程损失程度与地形因子之间的关系进行了系统分析,并建立了相应的数学模型,研究指出,充分的前期降水和日最大降雨量是引起爆破整地工程损失的激发因素;影响爆破整地工程稳定性的主要地形因子是地面坡度,其次为坡位、坡向,实施爆破整地工程的地面坡度以不超过２５°为宜。     

地形对天山夏季降水影响的模拟

地形对局地云和降水的形成、发展过程起着重要作用。由于天山山脉对偏西、偏北气流的阻挡抬升作用,天山西部（喇叭口地形）和北坡中天山（东西走向）一带成为新疆云和降水最集中的地区。以新疆天山山区2013年8月24-26日一次典型强降水过程为例,利用WRFv3.5.1中尺度模式,通过改变初始场中的天山地形高度进行敏感试验,进而揭示天山地形对夏季山区及邻近区域降水的基本影响机制。控制试验较好地模拟出此次降水的空间分布、中心位置及起止时间、降水极大值高度等特征,与观测结果非常吻合。控制试验与敏感试验对比结果表明,天山地形对降水带分布影响不大,但对强降水中心的范围和量级影响显著。降水量与地形高度和抬升凝结高度的相对大小表现出较好的相关性,地形的阻挡抬升作用导致盛行气流产生较强的垂直上升运动,当达到甚至超过抬升凝结高度时,不稳定能量才得以充分释放,进而引起水凝物含量大大增加。地形对主要冰相水凝物雪晶和冰晶的高度分布影响不大,但对二者的中心值和维持时间影响显著。     

纵向岭谷区北回归线一带年降水区域分异特征

利用纵向岭谷区北回归线沿线及南北两侧的24 个站点1961-2007 时段月降水资料,基于全部站点的年降水主要特征统计,以及北回归线沿线的9 个站点的年降水变化的趋势性和阶段性检验、9 个站点间的年降水和5-10 月各月降水序列的相关性检验,分析研究区的年降水及变化分异特征。结果表明：研究区年降水主要特征及其年际变化,呈现出西部、中部、东部的空间分异,即三个区域各自内部自相似度高,而三个区域之间分异明显。北回归线沿线9 个站点的年降水序列都未表现出明显的“突变趋势性-阶段性”变化。研究区中部“岭-谷”相间的地形格局,对中部区域降水空间分异产生一定的影响,但相邻站点间多年际降水序列呈高度相关,意味着控制中部区域降水的决定性因素并不存在明显分异,间隔分布的“岭-谷”地形会带来局地性降水量的分异。     

祁连地形云与垂直风的关系

利用2007-07-12至2007-08-19的地面观测资料和三轴风速仪资料,对祁连地形云的形成与垂直风速之间的关系进行了分析。按照地形云形成的天气背景,将其分为5类过程进行了分析,结果表明:降水量和低云量以及气层的抬升(三轴风垂直分量W)有着密切的关系。当该地区主导风向为西南风时,W为正值(气层抬升),低云量增加,此时有降水或降水强度较大;该地区主导风向为东北风时,W为负值(气层下降),低云量减少,此时无降水或降水强度较小;多数情况下,降水发生在主导风向为西南风时,降水时间与W开始抬升时刻相差1～2 h。另外,湍流强度的垂直分量变化也与降水有很明显的关系。一般情况下,湍流强度的垂直分量比较大时,伴随着有较大低云量和降水强度;湍流强度的垂直分量比较小时,伴随着有较小的低云量和降水强度。当湍流强度的垂直分量大于水平分量时,也正是降水发生的时间或与降水时间相差1～2 h。这种情况可以说明降水的产生与地形抬升后的大气形成的低云降水或者中高云降水有关系。     

华北山区坡地方位和海拔高度对降水的影响

根据华北山区降水随海拔高度变化的不同参数，将地形按不同坡地方位进行分区，在分区的基础上，研究降水随地方海拔高度和宏观地形高度变化规律，并求其宏观区域最大降水高度的分布。     

未来气候变化情景下横断山北部灾害易发区极端降水时空特征

极端降水是导致气候变化下滑坡、泥石流等山地灾害变化的重要因素。极端降水的时空特征作为气候变化下山地灾害风险的研究热点之一,为滑坡等山地灾害危险性评价和构建山地社会安全空间奠定了重要基础。尤其对于地形复杂、灾害频发的横断山地区,高精度的极端降水时空特征研究有利于优化国土空间,促进当地减轻灾害风险与加强气候变化适应相结合。本研究以横断山北部岷山、邛崃山和大雪山为例,充分考虑区域复杂地形的影响,在全球气候模式降水数据的基础上,采用统计降尺度的方法,获取该区域2010—2060时段的逐日降水数据(空间分辨率1×1 km);并充分考虑极端降水可能对物理事件造成的影响,构建包括绝对量指数、频度指数和强度指数的极端降水评价指标体系。研究结果表明,未来气候变化下,研究区极端降水总体呈现增加—减少—增加的趋势,短时极端降水和持续性极端降水的空间分布相对一致。就短时极端降水而言,大部分区域发生50 mm以上极端降水事件的次数较多,而研究区中部邛崃山区甚至会发生超过100 mm的极端降水事件。持续性事件的分布受地形阻隔作用影响,主要发生在大雪山高山区域和邛崃山区。结合研究区地理环境条件,地质灾害风险在未来气候变化情景下可能增加。     

基于XGBoost的多源降水数据融合方法研究

气象站点观测降水难以精确反映降水时空分布与变化,而雷达降水存在复杂地形区域精度不高等问题。为了最大限度发挥两者的优势,文章以广东省北部山区为研究区域,选择2018-08-26—30一次暴雨过程为研究对象,结合地形、与海岸线距离、植被指数、经纬度等地表辅助参量,分析地面站点降水与地表辅助参量、雷达降水的相关关系,利用XGBoost算法与克里金插值方法,构建地面-雷达日降水数据融合模型,得到了空间分辨率为1 km的日降水融合数据集。此外,采用多元线性回归（LM）与克里金插值方法,实现了地面-雷达日降水数据的融合,并利用地面降水数据分别对XGBoost与LM日降水融合性能进行精度验证。结果表明：1）地面降水与雷达降水存在显著的正相关,地面降水与地表辅助参量之间的相关性随时间变化;2）XGBoost预测精度整体上高于LM预测结果;经模型残差校正后,XGBoost融合模型的精度整体上优于LM融合模型,这是因为XGBoost方法在捕捉地面降水与地表辅助参量、雷达降水之间关系性能上优于LM方法。     

红河流域NDVI时空变化及其与气候因子的关系

纵向岭谷区的＂通道-阻隔＂作用及其生态效应多年来一直是山地生态学研究的热点。位于纵向岭谷区东侧的红河流域,其地表关键生态水文要素的时空格局及变化也受到＂通道-阻隔＂作用的极大影响。利用红河流域1981～2006年GIMMS数据和2006年SPOTVEGETATION数据以及42个气象站点1981～2001年逐日降水、温度数据,使用GIS方法和地统计学方法,探讨河谷和山脉地形的＂通道-阻隔＂作用下红河流域NDVI时空变化及与气候因子的关系。研究表明：（1）红河流域植被指数在不同方向的空间自相关程度分异明显,植被指数分布总体上受地形、水热分布格局等因素的结构性影响,但在各个方向存在差异：在哀牢山的阻隔作用下,西南-东北向和东西向的植被指数分维数较低,随机部分引起的植被指数空间分异较小,而结构性变异较大;在河谷的通道作用下,西北-东南向和南-北向的植被指数分维数较高,均匀性程度较好。（2）红河流域NDVI对温度和降水变化的响应具有＂时滞效应＂,滞后时间属于30～165 d,NDVI对降水变化的响应在时间上先于对温度变化的响应;在河谷和山脉的＂通道-阻隔＂作用下,NDVI对温度和降水变化的滞后时间和敏感程度有明显的空间差异。（3）红河流域NDVI总体上没有明显的增加趋势,但存在区域差异性和空间异质性;占流域面积66.77%地区的NDVI有增加的趋势,33.23%的地区有减少的趋势,年NDVI变化率在-15.23%～23.16%间。     

1951-2010年中国季平均降水高精度曲面建模分析

利用1951-2010年中国711个气象观测站的月降水资料,对多年季平均降水根据中国农业气候类型进行分区模拟。针对中国降水特点,首先分析了影响各分区降水的地理、地形因素及局部地形因素,利用多项式回归和逐步回归的方法对各分区降水进行了趋势拟合;在此基础上,采用改进的高精度曲面建模(HASM)方法,对各模拟区域去掉趋势后的残差进行迭代修正,并比较验证了模拟效果。同时,为保证HASM在边界附近的模拟精度,根据区域内站点间的距离,对每一分区设置一个缓冲区,将HASM实际插值区域扩展为缓冲区内的部分。模拟结果表明:HASM方法的模拟精度在不同区域不同季节内均比经典的插值方法模拟精度高。利用上述方法分析了同一季节各分区降水的分布特点,并模拟了不同季节内多年平均降水的空间分布状况,模拟结果符合我国降水的实际分布特点。     

安徽风景区花岗岩断裂构造及景观资源

以安徽黄山、九华山风景区为例，对花岗岩形成的地形陡峭，沟谷纵横，植被茂密的山区，采用水系形态分析，探讨岩石的断裂构造发育规律．指出自然景观与断裂构造的关系，并运用自然界边际效应规律，对景观资源分析作了预测．     

西北特殊地形与沙尘暴发生的关系探讨

应用西北地区沙尘暴多发区中心站和毗邻站1961-1999年沙尘暴日数、大风日数和降水资料, 参考相应地区的地形和地表覆盖资料, 结合卫星资料监测事实, 分析了沙尘暴中心站沙尘暴高发以及毗邻站沙尘暴发生较少的原因, 探讨了地形与沙尘暴发生的关系。结果表明: ①沙尘暴中心站沙尘暴高发是地表状况、大风和地形共同作用的结果, 而沙尘暴毗邻站沙尘暴较少的主要原因为沙源与大风不匹配; ②地形对沙尘暴发生有重要作用, 干燥的下垫面产生的热力不稳定和特殊地形产生的气流加速和抬升作用, 对局地沙尘暴的形成和强沙尘暴的触发有重要作用; ③大风和降水的配置对沙尘暴发生有一定影响, 大风日数多且降水较少的时段为沙尘暴的高发期, 随着雨季的到来, 沙尘暴日数明显下降; ④下垫面与沙尘暴发生关系密切, 戈壁地表不利于沙尘暴的发生, 植被覆盖度的增加对沙尘暴有明显的抑制作用。