青藏高原山地系统动力学模型研究

以地球系统科学为研究思路。研究了青藏高原山地系统各圈层相互作用的统一构造动力模型、力学模型和数值模拟等。关于青藏高原山地系统动力学特征。主要研究高原山地系统现今构造应力场演化特征和高原山地系统统一构造动力模型。认为均起源于喜马拉雅运动期印度一欧亚板块碰撞引发的统一的板块汇聚动力体系和各圈层与之相应的一系列运动学和动力学过程。关于青藏高原山地各圈层力学系统描述，主要把山地各圈层块体质点作为一个力学系统来描述。求解速度向量、位移向量、密度场、温度场、应力张量等物理量和状态空间。最后求解运动方程。关于青藏高原山地系统的非稳定性问题。将给定的载荷历史分成许多小的增量步。对每一个增量步求解一个非线性边值问题。使用失稳量准则判断山地系统的稳定性。关于青藏高原山地各圈层多体系统力学描述。青藏高原是由多圈层多块体不同物质结构组成的。皆可用若干塑性、流变体、流体和弹性组成的系统模型予以有效地描述。主要研究内容有：高原山地系统碰撞隆升的分类和现象、山地主动碰撞构造体特性和山地被动碰撞体(靶体)特性等力学模型。文中初步分析和推断了演变的历史与现状。探讨了青藏高原隆升的动力学过程。     

沙丘动力学数值模拟研究方法综述(Ⅰ):沙丘周围流场模拟

沙丘地貌学包括沙丘形态、组成物质及形成过程等3个方面的研究,野外观测、物理模拟及数值模拟是沙丘形成过程研究的主要方法。目前,随着"3S"技术及计算机技术的发展,沙丘动力学数值模拟方法在沙丘地貌研究中已很活跃。沙丘周围流场变化导致沙丘不同位置气流剪切力的不同,对沙丘形态的塑造起着至关重要的动力控制作用。本文主要介绍了沙丘周围流场动力学数值模拟研究工作所采用的方法及所取得的主要成就。     

山地绿洲边界层特征的数值模拟

使用美国NCAR新版MM5V35非静力平衡模式, 采用三重嵌套的降尺度方法, 通过设计理想的地形和山地绿洲, 模拟研究了山地绿洲环流及边界层特征。山地绿洲的地面感热通量和潜热通量与周围沙漠差异较大, 对形成沙漠绿洲环流有明显贡献。在无山地绿洲的情况下, 地形仅对感热通量有影响, 对潜热通量影响不大。山地绿洲可以使绿洲上空的干冷气流通过下沉气流向下层输送, 在山地绿洲上空形成下沉干冷气流的边界层特征, 它可以抑制由地形形成的向上输送的暖湿气流, 改变地形形成的边界层特征。地形引起的环流是低层复合, 高空辐散。绿洲引起的环流是低空辐散, 高空复合。两种环流呈完全相反的情况。山地绿洲的气候效应可以抑制山地地形的气候效应。     

山地背风涡旋的数值研究

本文建立了一个三维原始方程数值模式，模拟山地背风坡的环流系统。模拟结果表明，在较强层结条件下，山地背风坡上地形性中尺度斜压性大大加强，引起背风坡上的反向环流和涡旋偶极子，非粘性动力强迫效应是流场分离的重要机制。     

山地稳定性研究的动态数值模型

把山地稳定性与外界干扰作为一对基本矛盾,通过基本假定和参量选择,建立了山地稳定性强度与外界干扰强度相关变化的动态数量模型;在稳定性分析和演化方向分析的基础上,通过模拟计算,初步总结出有关山地稳定性演化和稳定性维护的五条结论。     

滠水河流域经济环境协调发展系统动力学模拟

从系统分析的视角出发,根据滠水河流域的自然与社会经济特点,构建经济环境协调发展系统动力学模型,模型主要参数包括人口、GDP、城市化水平、产业结构、水资源可利用量、水环境容量等。通过模型正负反馈环进行因果关系分析,考虑人口、资源、环境与经济之间的互动与制约关系,进行子系统划分,并确定人口平均增长率、服务业废水率、工业废水率以及水土流失率为敏感性因素,以敏感因素为核心,设计3种不同情景,得出经济、环境协调发展情景为最优方案。通过对不同发展情景的分析与比较,提出滠水河流域有必要采取措施控制人口增长,促进经济发展,保护生态环境,实现该流域经济与环境协调发展。     

山地环境系统研究新框架

20世纪80年代,地球系统科学概念开始出现,同时期全球变化研究迅速展开,可持续发展理念提出并获得广泛认同,这些都为山地环境系统研究提供了新的发展契机.当前,全球山地环境系统研究面临两大问题:山地环境变化和山区发展挑战.国际上围绕山地环境系统研究,逐渐形成若干清晰的主题,包括山地构造地貌和山地气候地貌,山地灾害在山地环境演化过程中的作用,山地(及流域)环境系统生物地球化学循环,山地全球变化和人类活动的影响与适应等.对于我国山地研究来说,核心科学问题是:我国山地环境系统是如何响应不同时间尺度全球变化和日益加剧的人类活动的影响?在此背景下如何构筑我国山区可持续发展的根本战略和支撑战略?对此核心问题的全面深入研究,将有望使我国山地环境研究水平提高到一个新的更高层次,并占据国际山地研究领域中不可替代的重要位置.为此,我们提出,以我国山地环境大断面研究为抓手,以梯度格局、系统关联和区域差异等为研究切入点,在山地环境系统的格局、干扰、过程、响应和适应研究等方面有所突破,促成我国山地环境系统研究新框架的形成,为世界山地研究做出我们应有的贡献.     

西安PRED协调发展的系统动力学模拟研究

区域PRED系统是一个具有复杂结构的开放性巨系统,具有高阶次、多变量、多回路和高度非线性的反馈结构,且系统行为往往具有反直观性的特征.在深入分析西安市PRED系统的组成因素及其反馈关系的基础上,运用系统动力学构造出该市PRED系统模型.以模型为基础,建立西安市PRED系统协调发展的3种方案,即无为方案、环境治理方案、综合治理方案.并采用Ven8im PLE软件进行系统仿真,以获取2020年末3种模拟方案的仿真结果.通过对各方案的仿真结果综合分析评价,优选出西安市PRED系统协调发展的最佳方案,并用于预测2020年之前该市社会经济发展的变化趋势.     

陕西省山地太阳总辐射分布式模拟研究

基于数字高程模型数据,全面考虑了天空因子和地形因子对太阳短波辐射各辐射分量的影响,分别建立了太阳直接辐射、散射辐射和反射辐射分布式模型,最终确定山地太阳总辐射分布式模型;依据该模型计算了陕西省100 m×100 m分辨率下月、季、年平均太阳直接辐射、散射辐射、反射辐射和总辐射,并分析其时空分布特征,最后探讨了局地地形因子对山地太阳总辐射的影响规律.     

西藏古乡沟泥石流的数值模拟

泥石流运动数值模拟是确定泥石流泛滥范围、进行危险性分区、辅助减灾工程设计与检验的重要方法。以西藏波密古乡沟为实例,从泥石流的二维运动方程出发,使用一种新的数值方法对古乡沟50a一遇泥石流在堆积扇上的运动过程进行了数值模拟,获得了其最大流速、流深、动量和动能的空间分布,并据此确定了受泥石流危害较小的川藏公路穿越堆积扇方案。将泥石流数值模拟结果与游勇等1997年做的模型试验结果进行了比较,具有较好的相似性。     

西藏高原土壤侵蚀评价体系及监测方法

西藏高原土壤侵蚀营力多样,侵蚀类型复杂,其评价与动态监测方法一直为人们所关注,根据多年对西藏高原土壤侵蚀的调查研究,从西藏高原土壤侵蚀区域分布特征出发;提出西藏高原土壤侵蚀应划分为自然侵蚀区和人为加速侵蚀区,分别采用土壤侵蚀潜在危险及土壤侵蚀分类分级的评价体系.前者采用人机交互式遥感动态监测方法,后者采用土壤侵蚀因子数据库与土壤侵蚀模型法相结合进行动态监测.     

西藏高原生态安全研究

西藏高原是青藏高原的主体,其平均海拔达4 727 m,有"地球第三极"之称,生态环境十分脆弱,高原地形与生态屏障作用对我国乃至亚洲地区生态安全产生重要影响.基于西藏高原脆弱生态环境和独特生态系统不受破坏、生态系统服务功能与人类生存发展相协调,并对邻近区域环境起到安全保障作用为目的的生态安全进行研究,围绕人类与生态环境之间的相互关系,以生态学、生态经济学和可持续发展原理为指导,采用"3S"技术、野外调查和数理统计相结合的方法,对西藏生态环境问题与成因、经济社会发展对生态环境的影响、生态系统服务功能区域分异,生态承载力与生态风险对生态安全影响等进行了系统调查与评价.通过多学科综合集成,揭示了生态环境脆弱度、人类干扰度和生态安全空间格局,构建了西藏高原生态安全屏障保护与建设体系,为维护西藏高原生态安全和保障区域社会经济可持续发展提供了科学依据.     

Characteristics of GLDAS soil-moisture data on the Tibet Plateau

In this paper, the applicability of soil-moisture (SM) datasets of GLDAS (Global Land Data Assimilation System) in an alpine region (Tibet Plateau, TP) is investigated. The relations and discrepancies between the GLDAS-NOAH SM (0~10 cm) and the observations are compared; the possible reasons for errors over the TP are explored. The results show that GLDAS SM biases mainly show up in errors of values in the nonfrozen period (April to October) and changes of SM along with the temperature, especially during the freezing-thawing process in the frozen period (November to March). The biases of GLDAS SM in the nonfrozen period are mainly caused by the GLDAS precipitation-forcing data. The errors of GLDAS SM in the frozen period are speculated to be induced by the freeze-thaw parameterization scheme in the land-surface model.     

Large-scale conditions of Tibet Plateau vortex departure

Based on the circumfluence situation of the out- and in-Tibet Plateau Vortex (TPV) from 1998-2004 and its weather-influencing system,multiple synthesized physical fields in the middle-upper troposphere of the out- and in-TPV are computationally analyzed by using re-analysis data from National Centers for Environmental Prediction and National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) of United States.Our research shows that the departure of TPV is caused by the mutual effects among the weather systems in Westerlies and in the subtropical area,within the middle and the upper troposphere.This paper describes the large-scale meteorological condition and the physics image of the departure of TPV,and the main differences among the large-scale conditions for all types of TPVs.This study could be used as the scientific basis for predicting the torrential rain and the floods caused by the TPV departure.     

西藏高原沙尘暴气候特征及成因研究

利用1960—2000年西藏22个台站观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了西藏沙尘暴日数的时空特征以及沙尘暴异常的气候成因。结果表明：西藏高原年平均沙尘暴日数分布为西多东少,狮泉河、申扎和泽当为年沙尘暴日数超过10 d的中心,它们的年变化特征是1～5月多,7～10月少。年沙尘暴日数的年代际变化特征为中间多、两头少,在20世纪90年代达到最少。青藏高原上空的高空西风急流减弱是导致西藏大风、沙尘暴日数减少的主要原因,影响西风急流偏强（弱）的气候系统是东亚大槽偏浅（深）和青藏高原高压偏强（弱）。沙尘暴日数的年代际异常与高空西风急流、大风日数、降水等要素年代际异常以及沙尘暴区地形地貌等因素关系密切。     

川西北高原山地灾害垂直地带性

由于形成山地灾害的多种自然因素具有垂直地带性,尤其作为主要动力因素的水,超过一定高度后由液态成为固态,从而也造成了山地灾害的垂直地带性,从高到低可分为冰雪型、冻融型和流水(含地下水)型等三个山地灾害垂直带,高低两带之间主体界线在川西北高原地区为4900m和3500m。各带均有其特有的山地灾害,其中冰雪型山地灾害主要有冰崩、雪崩、冰面湖崩决等;冻融型山地灾害有冻融土流、冻融滑塌、冻融坍塌、融冻泥流、寒冻岩屑流和冰湖溃决等;流水型山地灾害有滑坡、崩塌、泥石流、山洪、泥石流坝和滑坡坝溃决等。认清这些灾害分布的垂直地带性,对于在相应地带进行资源开发和经济建设时,避免、减轻或妥善处治其危害具有重要的现实意义。     

西藏山地半淋溶土壤分布与大骨节病关系研究

通过西藏大骨节病县与非病县山地耕型褐土和灰褐土各土壤亚类的对比分析表明，山地褐土和灰褐土环境是西藏大骨节病主要土壤类型。其中大骨节病县有3.2万公顷耕种褐土，占全部耕种褐土的89.4%，而非病县仅0.4万公顷，占10.6%；同样，近3.9万公顷的耕种灰褐土分布在病县，占全部耕种灰褐土的97.4%，而非病县仅0.1万公顷，占2.6%。相似的半淋溶耕型土壤环境，雅鲁藏布江南岸多为非病区，北岸多为病区，可能与北岸念青唐古拉山和南岸喜马拉雅山的岩性和成土物质来源差异有关。同时土壤水土流失也可能是影响大骨节病分布的重要因素，水土流失严重的地区多为病区，而非病区多分布在地势较平坦的地区。因此系统研究西藏典型大骨节病区的土壤分异及其土壤侵蚀程度的差异对探讨未来西藏大骨节病的分布与流行有重要意义。     

青藏高原生态环境问题研究

论述青藏高原生态环境现状和面临的严重问题,从人口、资源和环境角度阐述造成高原严重生态环境问题的自然和社会根源。分析解决高原生态环境问题所面临的巨大的自然和社会经济障碍,给出重新认识和评价高原资源优势的新视点,并提出适合于高原自然和社会经济环境的优先产业。