青藏高原不同时间尺度植被变化特征及其与气候因子的关系分析

利用1982-2006年GIMMS NDVI数据,以多种统计方法为基础,探讨了青藏高原(下称高原)不同时间尺度(年际、季节及月)植被变化的时空特征及其与气候因子的关系。结果表明:高原整体年平均NDVI变化呈波动上升趋势,其中夏季趋势最大,达0.004(10a)-1。不同覆盖度像元变化对总体植被变化的贡献不同,低植被覆盖像元变化对各季节总体植被变化贡献均较大,其中冬季最大;中等植被覆盖像元变化的贡献主要在秋季;高植被覆盖像元的贡献则夏季最明显。青藏高原植被变化存在显著的空间差异,其中夏季呈增加和减少趋势的面积均最大,分别达30.51%、10.52%,增加的区域主要位于高原东部,减少的区域主要在高原中部的藏北高原。进一步分析高原植被和气候因子的相关性表明,中等植被覆盖区植被与气候因子的相关性最高,其次是高植被覆盖区,低植被覆盖区的相关性则最低。在年际和季节尺度上,植被生长主要与温度和降水的累积效应有关,其中在植被生长较好的季节和区域更明显。而在月尺度上,中低植被覆盖区植被生长受短期降水事件影响较大,高植被覆盖区则仍是温度的累积效应占主导。     

黄河上游玛曲县植被指数与气候变化研究

利用8 km分辨率Pathdfinder NOAA AVHRR NDVI时间序列数据和玛曲气象站日资料,分析了玛曲1982—2000年植被指数变化和1967—2000年气候变化特征以及植被指数与气象条件的相关性.结果表明:玛曲的年平均植被指数都>0.4,20世纪90年代植被状况好于80年代;玛曲降水主要集中在夏季,秋季降水>春季,年降水量有略有增加趋势;气温呈变暖趋势,平均增温率为0.25℃.(10a)-1.NDVI与20 cm土壤温度相关最好,在地下一定距离以内,深度越深相关越好;其次是15 cm土壤温度与气温,相关最差的是5、0 cm土壤温度和降水.     

干旱区陆面过程参数改进对气候模拟结果的影响

利用改进的我国西北地区陆面过程参数的大气环流模式CCM3与原CCM3模式分别做了数值模拟并加以对比分析。结果表明,改进后的模式较原模式对东亚季风和西北干旱区降水的模拟能力有一定提高,对西北部分地区感热、潜热通量的模拟有所改进。这说明通过观测改进陆面过程模式的参数是提高CCM3气候模式模拟能力的一种重要途径。     

基于三维激光扫描技术的竣工盾构隧道渗漏水检测

渗漏水是隧道常见的病害,长期渗漏会导致隧道结构开裂、裂缝、钢筋腐蚀,威胁到隧道运营安全,因此对其检测一直受到重视。本文利用三维激光扫描技术实现了竣工盾构隧道渗漏水的位置及面积的自动检测。首先采用架站式三维激光扫描仪采集竣工隧道点云,基于修正后的反射强度值生成隧道衬砌表面灰度图,再采用膨胀法与腐蚀法对灰度图像进行预处理;然后利用连通域算法计算渗漏水位置及其面积;最后结合实际工程验证本文方法的实用性及准确性。结果表明,应用本文方法竣工隧道的渗漏水检测准确率达92%。     

Improvement of surface albedo simulations over arid regions

To improve the simulation of the surface radiation budget and related thermal processes in arid regions, three sophisticated surface albedo schemes designed for such regions were incorporated into the Biosphere- Atmosphere Transfer Scheme （BATS）. Two of these schemes are functions of the solar zenith angle （SZA）, where the first one has one adjustable parameter defined as SZA1 scheme, and the second one has two empirical parameters defined as SZA2 scheme. The third albedo scheme is a function of solar angle and soil water that were developed based on arid-region observations from the Dunhuang field experiment （DHEX） （defined as DH scheme）. We evaluated the performance of the original and newly-incorporated albedo schemes within BATS using the in-situ data from the Oasis System Energy and Water Cycle Field Experiment that was carried out in JinTa, Gansu arid area （JTEX）. The results indicate that a control run by the original version of the BATS generates a constant albedo, while the SZA1 and SZA2 schemes basically can reproduce the observed diurnal cycle of surface albedo, although these two schemes still underestimate the albedo when SZA is high in the early morning and late afternoon, and overestimate it when SZA is low during noontime. The SZA2 scheme has a better overall performance than the SZA1 scheme. In addition, BATS with the DH scheme slightly improves the albedo simulation in magnitude as compared to that from the control run, but a diurnal cycle of albedo is not produced by this scheme. The SZA1 and SZA2 schemes significantly increase the surface absorbed solar radiation by nearly 70 W m^-2, which further raises the ground temperature by 6 K and the sensible heat flux by 35 W m^-2. The increased solar radiation, heat flux, and temperature are more consistent with the observations that those from the control run. However, a significant improvement in these three variables is not found in BATS with the DH scheme due to the neglect of the diurnal cycle of albedo. Further analysis indi     

环境风场对绿洲冷岛效应影响的数值模拟研究

 利用中尺度数值模式MM5对模拟的金塔绿洲效应偏离进行了敏感性试验研究,发现环境场对造成绿洲冷岛、高湿中心的偏离的作用起着非常重要的作用,而同时绿洲的存在对于冷岛、高湿起决定作用。模拟结果显示风场风速越小,冷岛效应越显著;风速越强,偏离中心程度越大,但增大至一定量值后,冷中心将无法激发,即不再呈现出冷岛作用。     

蒸发皿蒸发量的物理意义、近40年变化趋势的分析和数值试验研究

依据边界层梯度输送理论和能量守恒原理分析了蒸发皿蒸发量的物理意义，蒸发皿蒸发量是多环境因子共同非线性相互作用的结果，并利用我国有长期太阳辐射观测的62个常规气象站观测资料，通过蒸发皿蒸发量与环境气象因子的相关分析对其进行了验证. 分析了近40年蒸发皿蒸发量和环境气象因子的变化趋势，分析结果也表明只利用单个环境因子的变化来解释蒸发皿蒸发量的气候变化会产生偏颇，譬如将蒸发皿蒸发量的逐年减少归因于地表接收的太阳辐射减少的解释在中国东部比在中国西部较合理. 分析1983～2001年间国际卫星云气候计划观测的资料得出，我国大部分地区的总云量保持微小的减少趋势而总云水路径处于明显的增加趋势，这表明云变得更不透明了,它的物理属性发生了明显的变化;预示着大气可降水量有逐年增加的趋势, 地气系统变得更湿润. 结合水循环过程，利用大气环流模式用数值方法证明地气系统的水汽变化能引起陆地近地层大气相对湿度、地表接收的太阳总辐射和地表潜在蒸发量的明显变化.     

夏季金塔绿洲冷岛效应的数值模拟

利用中尺度数值模式MM5对金塔绿洲2003年7月31日～8月2日的观测资料进行了模拟研究，分析了金塔绿洲的温、湿、气压、风场演变。结果表明，绿洲上白天为湿冷中心，气压场表现为低层（850hPa）高压，高层（700hPa）低压。受背景场影响，温、湿、气压中心偏离绿洲中心，风场向背景风的垂直向辐散。但绿洲上的感热和潜热场形状不受背景风场影响，不产生变形、偏离，同绿洲形状重合。     

全球2℃温升背景下青藏高原植被对气候变化的响应

《巴黎协定》提出全球暖化程度在21世纪末相对工业革命前控制在2℃以内的目标。青藏高原高寒植被对全球变暖非常敏感，在2℃温升这个边界增温条件下研究高原植被对气候变化的响应关系到高原生态安全问题，有重大现实意义。本文基于CMIP5多模式模拟预测结果研究了高原植被对2℃温升的响应，并探讨了高原植被对于气候因子变化的敏感性，得到主要结论如下：在全球2℃温升背景下，高原植被叶面积指数（Leaf Area Index, LAI）较历史参考期显著增加，高原变绿，其中高原中部LAI和植被碳存储增加最为显著，三江源是植被LAI增加较快的区域。增温后裸地面积迅速减少，植被覆盖率总体增加，大部分地区草地呈增加趋势，森林减少趋势变缓，说明在2℃温升期高原植被有所改善。在全球2℃温升背景下，高原植被覆盖率表现出对温度和降水率等气候因子更强的依赖性和敏感性，在增暖环境中，气温仍是影响高原植被生态系统变化的主控因子。