沙尘暴期间戈壁沙地起沙率的观测结果

利用中日合作"风送沙尘的形成、输送机制及其对气候与环境影响(ADEC)的研究"项目敦煌站的沙尘粒子数浓度观测资料,估算了2002年4月敦煌地区两次沙尘天气过程中戈壁沙地的起沙率和起沙量,并分析了地面起沙量(质量通量)的尺度分布。在两次强度较弱、持续时间较短的沙尘天气过程期间,戈壁沙地的平均起沙率为1.58×10-8和9.95×10-9kg·m-2·s-1,最大起沙率为2.77×10-8kg·m-2·s-1。地面沙尘释放量的73%以上为d>5.0μm的大粒子。最后讨论了起沙率与摩擦速度的关系。     

沙尘传输路径上气溶胶浓度与干沉降通量的粒径分布特征

利用2002年春季中国北京、青岛和日本福冈3个地区的分级气溶胶浓度资料,结合改进的Wil-liams模型,分析了沙尘传输路径上空气动力学直径≤11μm气溶胶(PM11)浓度和干沉降通量的粒径分布特征,并估算了黄海海域春季PM11的干沉降通量及不同粒径气溶胶的贡献。结果表明:3个地区PM11浓度粒径分布在非沙尘时期呈双峰分布,两个峰值分别出现在细颗粒(<2.1μm)部分和粗颗粒(2.1～11μm)部分;沙尘时期,3个地区PM11浓度粒径分布均趋于单峰分布,峰值位于粗颗粒部分,并且越靠近沙尘源地,这种趋势越明显。较强沙尘天气时期,粗颗粒部分的浓度峰值粒径从沙尘源地附近到黄海西岸、东岸呈降低趋势,但在一般沙尘天气时期,这种现象并不明显。沙尘时期和非沙尘时期,3个地区粗颗粒的干沉降通量均随粒径增加而增大,细颗粒的干沉降通量随粒径的变化不明显。虽然沙尘时期粗颗粒沉降通量较非沙尘时期有明显增加,但粗颗粒对PM11干沉降通量的贡献与非沙尘时期相比,并没有明显的变化。较强沙尘天气时期,3个地区粗颗粒的干沉降通量明显高于一般沙尘天气时期;细颗粒的干沉降通量较一般沙尘天气时期略有增加。黄海海域春季沙尘时期PM11的干沉降通量约为31.70～58.59mg.m-2.d-1,非沙尘时期约为8.33～15.94mg.m-2.d-1。粗颗粒是黄海海域春季PM11干沉降通量的主要贡献者,约占PM11干沉降通量的94.2%以上。     

微量物质对海洋的大气输入(续二)

微量物质对海洋的大气输入（续二）Ｒ．Ａ．Ｄｕｃｅ等５．５总结与讨论按１０°×１０°区域估算了全球海洋各含氮物质的大气输入。为了确定计算的可靠性，从特定１０°×１０°区域估算得到的通量首先与该区域的测量值相比较。在下一部分中，我们将介绍特定海盆和全球海...     

利用黑碳仪观测数据分离气溶胶吸收系数的计算方法

运用Fialho等提出的线性统计回归方法对2006年塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站春季大气气溶胶中沙尘和黑碳气溶胶吸收系数的波长指数及其对总吸收系数的贡献进行了估算。气溶胶吸收系数由7波段黑碳仪观测数据计算而得,观测时间为2006年3月1日_月31日。选择背景天气(假设其气溶胶吸收无沙尘的贡献)估算的黑碳气溶胶吸收系数的波长指数a为一0．95±0．002;选择6次强沙尘暴天气影响时段估算的沙尘气溶胶吸收系数的波长指数口为一2．55±0．009。用估算的d和口对春季总吸收系数进行分离,结果表明,春季沙尘吸收系数和黑碳吸收系数平均约占总吸收系数的50．5％和49．5％(520am     

荒漠草原造林气候生态效应研究

本项目利用荒漠草原地区现有林片网，采用平行对比观测法，应用实测资料计算分析了荒漠草原地区不同结构的片状防护林对造林区内草地小气候以及牧草的群落结构、生长发育状况，水分利用状况，载畜量和土壤肥力等方面的影响。结果表明，造林明显地改善了造林区域内的小气候条件，引起了群落优势种的更替，即由以小叶锦鸡儿、冷蒿、针茅、隐子草为主要优势种变为以羊草为主要优势种的群落，草群高度和盖度显增大。主要牧草种的出苗或返青期提早1－2天，生长速率增大53－250％。水分利用率提高100－150％，鲜草增产100－200％，载畜量增加100－200％。造林区域为0－10cm土壤有机质含量增加4－88．9％，0－30cm土壤全氮量降低1．1－36．3％。造林结构以密度为1．5×1．5m或2×3m郁闭度为0．3－0．65的片林，其气候生态效应最佳。     

一次沙尘天气过程中沙尘气溶胶对辐射的影响

沙尘气溶胶对辐射有显著影响,利用耦合了Shao2004起沙参数化方案的WRF/Chem(大气/化学全耦合模式),模拟分析了沙尘天气过程中沙尘气溶胶对辐射的影响。结果发现沙尘气溶胶可以导致地面向下的短波辐射通量减小42.51%,平均减小-3.30~-49.46 W·m~(-2),最大可达-162.67 W·m~(-2);沙尘气溶胶可以通过自身向外发射长波辐射,导致地面向下的长波辐射通量增大,地面向下的长波辐射通量平均增加为17.49~50.49 W·m~(-2),最大可达99.17 W·m~(-2)。当PM10浓度为10~20 mg·m-3,沙尘气溶胶能够减小地面向下的长波辐射通量,即沙尘气溶胶在该地区对大气具有"保温"作用;白天沙尘气溶胶主要增加大气层顶向上的长波辐射通量,夜间则减少大气层顶向上的长波辐射通量,大气层顶向外的长波辐射通量平均变化为-25.29~28.83 W·m~(-2),最大可达87.22 W·m~(-2)。     

敦煌戈壁地表风蚀起沙量的计算

利用三种不同的计算方案,根据敦煌地区的观测资料,计算了2002年4月8日沙尘天气过程中戈壁地表的风蚀起沙量(垂直尘粒通量)。结果表明:三种方法的计算结果比较接近;在风蚀起沙较严重的时段内,顺风向沙粒通量和垂直尘粒通量平均值的量级分别为10-4kg·m-1·s-1和10-8kg·m-2·s-1。通过计算结果和观测结果的比较,在地面风蚀起沙物理机制的基础上,讨论了三种计算方案各自的优缺点。     

浑善达克沙地起沙率和起沙量的估计

利用起沙通量模式和地面起尘半经验方案,估算了浑善达克沙地春季地表的临界起沙风速及沙尘天气期间的起沙通量,以及地面尘排放总量及其平均年增长率。计算结果表明,浑善达克沙地2001年春季地表临界起沙风速为5.61 m.s-1,沙尘天气期间平均起沙通量为4.40×10-7g.cm-2.s-1;1999年该沙区起尘量约占我国北方起尘总量的2.4%,春季起尘占全年的57%;1986年和1999年起沙总量分别为3.73×105t.a-1和4.87×105t.a-1,其平均年增长率为2.07%。     

2000～2002年青岛地区沙尘天气分析

利用气象台沙尘天气常规观测资料和micaps天气图资料,借助美国国家海洋和大气局(NOAA)后向轨迹模式(HYSPLIT),分析了影响青岛市的沙尘来源、移动路径,以及沙尘粒子的干沉降通量.结果表明:青岛市沙尘天气主要发生在春季,一天中出现沙尘频率最高时刻是14时.影响青岛的沙尘暴天气主要爆发于蒙古国,在境内的浑善达克沙地、科尔沁沙地以及蒙晋冀长城沿线得到加强后到达青岛.影响青岛的沙尘天气移动路径主要是偏西和偏北两条路径,偏西路径是爆发于蒙古国的沙尘暴由内蒙古中部入侵,沿着山西北部-河北-山东-青岛的路径到达青岛;偏北路径是爆发于蒙古国的沙尘暴由内蒙古东部入侵,经内蒙古东部的浑善达克沙地或科尔沁沙地至河北北部,再沿京津地区-山东-青岛的路径到达青岛.每年由青岛入黄海的沙尘粒子干沉降通量为51.3 g m-2a-1,春季的干沉降通量为o.20 g m-2d-1,整个黄海每天的总干沉降量为7.58×105g.     

过冷云风洞中初始冰晶的初步研究

本着重研究了在过冷云风洞中，温度为－４—１６℃，含水量为１．４ｇｍ＾－３，爆泡后增长４５ｓ的初始冰晶的一些特性。结果表明：（１）初始冰晶质量在－４—１３℃有两个峰值，它们是－５．７℃时的１．８×１０＾－８与－１１．４℃时的６．３×１０＾－８ｇ，而在－８．４℃和－１３℃时出现的极小值分别为２×１０－９ｇ和５×１０＾－９ｇ。（２）初始冰晶的浓度值随着温度的降低出现三个递减的峰值，它们分别是－４．２℃     

石家庄秋季大气气溶胶物理特征分析

利用１９９０年秋季在石家庄地区不同天气条件下飞机观测对流层低层（距地面４０００ｍ以下高度）大气气溶胶的观测资料，分析了气溶胶粒子数密度、质量浓度水平和垂直分布特征及其日变化。结果表明，晴空下，石家庄地区气溶胶源于本地，地面质量浓度为０．１５×１０－９—０．８５×１０－９·ｃｍ－３，高度４０００ｍ以下谱分布特征值逆温层影响气溶胶粒子的向上输送，使其在送温层上下出现不连续分布；气溶胶的日变化表现为上午数密度大于下午，但下午粒子谱变宽；城市效应影响气溶胶粒子分布，城市上空气溶胶粒子数密度比郊区高１５％－３０％。     

沙尘天气过程沙地下垫面沙尘通量的获取与分析研究

利用浑善达克沙地地区2004年春季沙尘暴和微气象学加强观测实验资料,计算了浑善达克沙地地区不同沙尘天气条件下湍流交换系数、湍流动量通量和感热通量、沙尘浓度通量;研究了沙尘暴过程中湍流作用、沙尘输送特征及起沙条件。结果显示:浑善达克沙地地区非沙尘天气白天近地层热力湍流作用强于动力湍流,湍流交换以感热交换为主;沙尘天气过程中,近地面层湍流动力作用明显增加,湍流动量和感热交换都对湍流输送有主要贡献,感热通量数值有不同程度的降低。较强沙尘暴天气过程中动力湍流强于热力湍流。随着沙尘天气经历起沙、平衡、沉降的演变过程,沙尘通量数值呈现由正值为主,过渡到向上和向下数值相当、向下数值比例增加。非沙尘天气、扬沙天气和沙尘暴天气过程的沙尘通量值范围分别是±5μg/(m2.s)、±30μg/(m2.s)和-200—300μg/(m2.s)之间。浑善达克沙地地区,非沙尘天气也存在一定量的沙尘输送,但数值较小。浑善达克沙地地区沙尘通量与摩擦速度的三次方成正比,为F=Cu3*。临界起沙风速和临界摩擦速度分别约为6m/s和0.4m/s。     

中国土壤热通量的气候计算及其分布特征

根据北京等6个热平衡站的资料，通过5种方案计算比较得出土壤热通量Qs动的气候计算方法Qs＝2．826·△θs-20＋0．486·△T－0．777这里△θs-20、△T分别为土中5与20厘米温差和地一气温差．该式相关比为0．897，平均拟合误差1．4wm-2。据此计算全国215站的土中热交换量，并分析其时空变化，得出一些有意义的结果。     

西太平洋暖池区的海气通量及整体交换系数

根据西太平洋海域弱风、高温、潮湿的大气状态特征,提出了在光滑面存在粘性副层气流中的廓线的层结订正方案。用此模式对西太平洋暖池区ＴＯＧＡＣＯＡＲＥＩＯＰ期间,在向阳红５号船（２°Ｓ,１５４°Ｅ）获取的海面风、温、湿梯度资料进行了处理。计算结果显示西太平洋暖池区贴水层气流中不稳定层结占５０％－８０％,其中很不稳定的占１０．３％;该海区海气通量和整体交换系数受层结影响远大于受风速的影响;海气通量和整体交换系数随不稳定程度增加而增大,在相同风速下量值可相差４倍以上;其变化范围为０．３×１０－３—３．２×１０－３。由此可见,层结的影响使它们的变化大于其它海区的结果。在ｕ１０＝０－１０ｍ／ｓ范围内,中性化整体交换系数平均为ＣＤＮ＝１．２×１０－３,ＣＨＮ＝１．１４×１０－３,ＣＥＮ＝１．１９×１０－３,与Ｌａｒｇｅ和Ｐｏｎｄ（１９８１,１９８２）不稳定条件的研究结果相差无几。     

华东典型地区大气硫沉降通量的观测和模拟研究

本文使用中国科学院常熟和鹰潭生态实验站和气象站的观测资料，应用区域酸沉降模式系统（RegADMS）和大叶阻力相似模型来研究华东地区不同下垫面条件上的大气硫沉降问题，定量估计了农田下垫面上大气硫化物的沉降通量。SO2和硫酸盐的干沉降速率使用大叶阻力相似模型来估计，使用与降水量有关的参数化方案来确定湿沉降系数。结果表明，常熟地区农田下垫面的大气硫沉降通量为19．0gm^-2 a^-1，其中干沉降占42％；而位于江西红壤地区的鹰潭站的大气硫沉降通量为10．4gm^-2a^-1，其中干沉降占83％。比较发现，两地硫干沉降通量绝对值相差不大，但其在总沉降通量中所占的份额有较大差异；常熟站的硫湿沉降通量比鹰潭站要大9．23gm^-2a^-1，该差异是由两地污染状况和气象条件的不同造成。华东地区的年硫沉降总量为1．88Mt（1Mt=10^6t），其中72．8％沉降在农田下垫面上。硫沉降中43％是干沉降，57％是湿沉降。     

南沙海域大气湍流通量输送特征分析

利用１９９４年９月在南沙群岛的渚碧礁（１０°５２′Ｎ，１１４°０４′Ｅ）观测的湍流资料，采用涡旋相关法计算，给出了南沙海域的曳力系数，动量通量，感热通量和潜热通量，并与其它海气相互作用实验及ＨＥＩＦＥ的结果作了比较，结果表明，该海域的曳力系数ＣＤ＝（１．５４±０．２４）×１０＾－３。大气向海洋输送动量通量与水平风速挟方成正比，该海区无论白在还是晚上都是将其贮存的热量以潜热或感热的形式输送到大气中。     

WRF/Chem模式起沙权重因子对沙尘模拟结果的影响

利用耦合了起沙模块的大气化学全耦合WRF/Chem模式,对2014年4月23—25日中国西北一次典型沙尘天气过程进行模拟,分析Shao2004起沙参数化方案(简称“Shao04方案”)垂直沙尘通量公式中权重因子γ对沙尘时空分布特征的影响,并与气象卫星遥感监测沙尘范围以及站点颗粒物质量浓度进行对比分析,确定了较适用于中国西北地区Shao04方案的权重因子γ的取值。结果表明:(1)γ对沙尘质量浓度模拟范围和质量浓度中心值有影响,对垂直沙尘通量中心值的大小有影响;(2)不同γ取值都能很好地模拟出沙尘天气PM10和PM2. 5质量浓度的趋势,但只有当γ=1时,即耦合Shao2011起沙参数化方案(简称“Shao11方案”)的WRF/Chem模式能够较准确地模拟出中国西北沙尘过程中PM10和PM2. 5质量浓度的变化。     

应用ISCCP云资料反演青藏高原地面总辐射场

利用ＩＳＣＣＰ云资料和青藏高原日射资料，讨论并提出了该地区地表总辐射的气候反演方法，据此计算出７１．２５～１０３．７５°Ｅ，２８．７５～４１．２５°Ｎ间２．５°×２．５°经纬度网格点及高原７０个站的各月平均总辐射通量密度，绘制出其在高原的分布图，进一步揭示和证实了高原总辐射场的基本特征。     

TOGA-COAREIOP海表通量估算

使用ＴＯＧＡ－ＣＯＡＲＥＩＯＰ１９９２年１１月５日至１９９３年２月１９日向阳红５号海上船舶（２°Ｓ，１５６°Ｅ）观测资料，通过３种不同的总体方法估算了这个点的海表面通量。首先得出一个中性拖曳系数和风速之间的准线性关系，然后用迭代法处理依赖于稳定度的拖曳系数和输送系数，在此基础上计算了动量、感热和潜热通量。在暖池区与西风相对应的通量远大于东信风相对应的通量，海表通量的量值也依赖于稳定度，特别是在弱风条件下。估算的海表净热量平衡表明从海洋向大气大量的热输送主要是由潜热通量和有效长波辐射产生的。其中潜热通量的数值最大、感热通量数值最小。最后和同期日本Ｒ／ＶＨａｋｕｈｏ考察船（０°，１５６°Ｅ）用涡动相关法得到的直接测量通量比较，作了精确度分析，表明用总体方法估算的通量是可靠的。并用向阳红５号船的资料估算的有效长波辐射和直接测量值作了比较，也和热带西太平洋ＴＯＧＡ调查作了比较分析。     

用变分方法估算淮河流域总体输送系数

利用2001年6～7月间在安徽肥西的边界层观测资料,利用变分方法计算地面动量通量和感热通量,进而分别估算该处动量总体输送系数和感热总体输送系数。用变分方法计算的地面粗糙度为0.03m。在中性条件下,10m高处平均动量总体输送系数和感热总体输送系数分别为4.83×10-3和3.81×10-3,比值是1.27。总体输送系数具有明显的日变化特征,中午时段最大,夜晚最小;总体输送系数与大气稳定度存在明显关联,文中给出它们之间的拟合关系式;随着高度的增加总体输送系数减少,但减少幅度逐渐变小。