塔克拉玛干沙漠腹地土壤热通量变化特征

利用2009-2011年塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站测得的土壤热通量数据,分析了塔克拉玛干沙漠腹地土壤热通量在不同天气条件下的变化特征。结果表明：（1）塔克拉玛干沙漠腹地1 cm处土壤热通量年平均值为1.9 W·m^-2,5、20、40 cm处分别为1.0、0.4、0.4 W·m^-2;1 cm处土壤热通量年最大值为334.1 W·m²,年最小值为-184.2 W·m^-2;土壤热通量基本表现为夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季。（2）各土层土壤热通量具有明显的日变化特征。随着土壤深度的加大,土壤热通量的日变化幅度明显减小,最大值出现的时间有一定的滞后性。土壤热通量5 cm出现最大值的时间比1 cm处延迟3 h,延迟速率为0.75 h·cm^-1,20 cm比5 cm出现最大值的时间晚2 h,延迟速率约为0.13 h·cm^-1。（3）不同天气情况下的土壤热通量日变化特征有一定的差异,晴天较为规则,阴天、雨天、沙尘天则较不规则,且1 cm处土壤热通量受天气影响最显著。晴天1 cm处土壤热通量平均值为9.0 W·m^-2;阴天、雨天、沙尘天1 cm处土壤热通量值平均值分别为5.1、-6.1、-1.9 W·m^-2。     

塔克拉玛干沙漠腹地复合型纵向沙垄区近地层沙尘水平通量及粒度特征

利用BSNE梯度集沙仪采集塔克拉玛干沙漠腹地复合型纵向沙垄区近地层80m高度内秋季不同高度的沙尘物质,探讨沙尘天气下水平输沙通量差异及沙尘的粒度特征。结果表明：由于受到复合型纵向沙垄的影响,沙尘天气过程近地层沙尘水平通量并不遵循幂函数或指数函数分布,在20m以下随高度增加而降低,在32~63m随高度增加而增大,并且在24m和63m两个高度处出现转折点。各层沙尘平均粒径64~80μm,以极细沙为主,分选系数0.96~1.12,分选性中等偏差。粒径频率曲线呈双峰分布,主峰值出现在80~110μm,次峰值在10~12μm,反映了沙尘组成的复杂性,远源沙尘在各高度层的变化幅度较小,以局地和区域源为主。沙尘水平通量与沙尘粒度变化表明沙尘天气主导风速风向、强烈的上升运动及纵向沙垄是影响沙尘水平通量垂直差异的重要因素。     

塔克拉玛干沙漠腹地总辐射变化特征及影响因子分析

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测站(塔中站)直接探测的总辐射资料,对流动沙漠区近地层总辐射的变化特征及影响因子进行了分析。结果表明:总辐射的连续日变化对天气现象有不同程度的反映,天气现象较少的1月逐日总辐射上下变动的离散度较小,4月最大;1月、4月、8月、10月总辐射的平均日变化曲线皆呈正态分布,与同纬度地区比较,其年变幅较小;总辐射瞬时最大值为1 182.6 W·m-2,未超过太阳常数。总辐射随总云量增多而降低,且其在碧空最大,高、中、低云时逐渐降低,阴天Ci、Ac、Sc和Cb的平均总辐射约比晴天时分别减少5%、27%、51%和59%;沙尘使总辐射降低较为显著,风沙季节总辐射日变化与地面风速日变化对应,且主要受控于湍流作用,最大值出现与热力湍流和地面风力有关。     

塔克拉玛干沙漠腹地夏季稳定边界层高度计算与分析北大核心CSCD

利用塔克拉玛干沙漠塔中站2021年7月6—17日加密探空观测数据,分别采用Coen法、Rib法、Liu-Liang法、反转强度法等4种方法进行了稳定边界层高度计算,比较了不同方法计算结果之间的差异,并结合塔中站80 m观测塔梯度探测系统资料,分析了近地面气象因子和稳定边界层高度之间的关系。结果表明:(1)试验期间塔克拉玛干沙漠腹地稳定边界层高度在1000 m以内,采用4种方法计算的平均高度依次为141、269、227、173 m,平均为202.38 m。稳定边界层在日落后开始发展,并在日出前后发展到最厚,采用4种方法计算的稳定边界层高度平均值从22:15的49、257、164、121 m分别上升至07:15的220、290、242、188 m,边界层高度上升趋势明显。(2)采用4种方法计算的稳定边界层高度总体变化趋势一致,但存在个别极端值,极端值出现多与特殊天气现象有关。其中采用Rib法计算的稳定边界层高度分布范围(10~890 m)大于采用其余3种方法计算的高度范围,可能因为Rib法既考虑了热力因素又考虑了动力因素,综合性较好。采用其余3种方法计算的高度略低,原因可能是每个时刻边界层发展并不均匀,夜间4个时刻平均后拉低了总体平均值,观测期间不同个例地面辐射冷却强度和湍流运动强度也会有影响。(3)不同天气条件下采用4种方法计算的稳定边界层高度也不尽相同。在晴朗夜晚条件下,采用4种方法计算的稳定边界层高度平均偏差最小,高度变化趋势相近;在沙尘天气中,采用4种方法计算的稳定边界层高度平均偏差居中,高度差异主要体现在日出或日落前后;雨天情况下,受边界层内各气象要素变化影响,采用4种方法计算的高度整体差异较大,平均偏差也最大。(4)在晴天天气下,采用Coen法确定的稳定边界层高度呈现出明显的升高过程,能够较为完整地描述稳定边界层在夜间的发展变化过程,几乎没有出现突然升高或降低的异常高度值,适用于热力作用显著的晴天;而在特殊天气条件下建议选择Rib法,该方法既考虑了热力作用又考虑到了动力作用的影响,是一个同时涵盖了风、温、湿的综合性参数,计算的边界层高度不确定性最小,更容易减小误差。(5)沙漠腹地稳定边界层高度受到动力和热力因素的共同影响,与湍流动能、风速、地面温度、土壤热通量的相关性较显著,相关系数最大依次为0.9、0.88、0.63、0.5。     

塔克拉玛干沙漠腹地散射辐射特征

本文利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站2010年总辐射、散射辐射、直接辐射观测资料分析了塔克拉玛干沙漠腹地的散射辐射变化特征和散射辐射与晴空指数、大气质量的关系。结果表明:散射辐射年曝辐量为3 628.5 MJ·m-2,占年总辐射曝辐量的59.5%,高于全国平均值;散射辐射夏季大（468.3 MJ·m-2）、冬季小（120 MJ·m-2）,日最高值基本出现在正午,夏季最高辐照度达719.2 W·m-2。与晴空指数大于0.7时相比,晴空指数小于0.7时,秋、冬季散射辐射增加。晴空指数>0.3时,散射辐射与总辐射的比值随晴空指数的增加而呈线性递减;晴空指数<0.3时,散射辐射与天文辐射的比值随晴空指数的增加基本呈直线增加。散射辐射随太阳高度角的增大呈指数递增。散射辐射的变化主要集中在大气质量小于5的范围内且随大气质量的增加而迅速降低。     

塔克拉玛干沙漠腹地降水特征

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站与周边3个气象站2000—2014年的气象观测资料,分析沙漠腹地近15 a降水量的年、季、月分布及变化特征,并与同期沙漠周边地区资料进行对比分析。结果表明：塔克拉玛干沙漠腹地近15 a年平均降水量为26.0 mm,比周边同期平均少37.3%,但降水稳定性高于周边各站;塔克拉玛干沙漠腹地降水的年、季、月分布与沙漠周边各站基本保持一致,夏季降水占总降水量的69.3%,且逐年有所增加,对全年降水量的变化贡献最大;沙漠腹地月降水量分布极不均匀,6月降水量最大,占全年降水的41.6%,2月和3月降水量最少,仅占全年的0.7%,降水最多月是最少月近60倍;水汽压在沙漠腹地相对不稳定,但相对湿度相对较稳定;沙漠腹地最长连续降水日年平均2.9 d,最长无降水日数年平均96 d,最长连续无降水日数呈逐年上升趋势。     

塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区大气气溶胶散射系数影响因子

利用2010年塔克拉玛干沙漠腹地塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站单波段(525nm)积分浊度计和PM10自动监测仪、能见度仪器观测资料,结合塔中地面气象观测资料,分析影响塔中气溶胶散射系数的各因子。结果表明:(1)散射系数和PM10质量浓度具有明显的正相关关系,相关程度秋季最大,达0.96;夏季次之,为0.94;冬季最小,为0.91。(2)质量散射系数3月最小,10月最大;四季中,春季最小,为0.60m2·g-1,秋季最大,为1.38m2·g-1。塔中站气溶胶质量散射系数小于河北张北站、甘肃民勤站、兰州西固区,大于内蒙古锡林浩特站、希腊克里特岛、以色列内盖夫沙漠。(3)能见度与散射系数呈显著负幂相关关系,相关系数为0.80,其中夏、秋、冬季的相关系数都超过了年相关系数,分别是0.913、0.908、和0.857,春季最低为0.723。(4)风速较大时,散射系数的值也比较大,两者呈现正相关关系,相关系数为0.45。散射系数小于500 Mm-1时,主要分布于ENE和NE;大于500Mm^-1以上则主要是在ENE、NE、E风向。在ESE风向时,散射系数的平均值最大,其次是SSE方向上,最小值是S风向。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙丘表面温度特征初探

塔克拉玛干沙漠腹地沙丘表面温度因不同部位、不同时段差异很大。作者通过冬、夏典型时段的观测数据,对沙丘各个部位表层的温度分布特征做了初步的探讨和分析,主要结论有:①沙丘表面的日最高温度出现在落沙坡,落沙坡与沙丘其他部位的温度差以冬季沙丘右翼为最大。②沙丘表面日较差最大的部位是落沙坡,夏季大于冬季;日较差最小的部位冬季发生在右翼,而夏季则发生在顶部。③沙丘各部位浅层地温,也以落沙坡为最高。④沙丘不同部位表层导温率也有很大的差别。     

塔克拉玛干沙漠塔中地区春夏季风蚀起沙研究

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区的观测资料,对塔中地区春夏季地表土壤风蚀起沙的临界摩擦速度及其变化特征和起沙风速进行了分析研究,并计算了2008年4月19日和7月19日两次沙尘暴天气过程沙漠地表的风蚀起沙量。结果表明:塔中地区春夏季地表起沙的临界摩擦速度为0.26 m·s-1;2 m高度的临界起沙风速约为4.1 m·s-1;两次沙尘暴过程的顺风向沙粒通量和垂直尘粒通量的平均值分别为17.44×10-4 kg·m-1·s-1 、13.8×10-8 kg·m-2·s-1、164.69×10-4 kg·m-1·s-1和799.77×10-8 kg·m-2·s-1;沙尘通量的变化与风速及摩擦速度的变化具有一致性。     

塔克拉玛干沙漠腹地太阳紫外UV-B辐射的观测与分析

利用塔中站（39°01′N,83°40′E)直接探测的紫外辐射资料,对塔克拉玛干沙漠近地层紫外辐射特征进行了系统的分析。结果表明,紫外UV-B辐射年总量为8.59 MJ·m-2·a-1。夏季紫外线辐射强度较大,7月达到最大为1.24M J·m-2,占紫外UV-B辐射年总量的14.44% ;冬季紫外线辐射强度较小,约为7月的1/5,1月出现最低值为0.257 M J· m-2;紫外UV-B瞬时辐射强度全年峰值为2.51 W·m-2,出现在6月。1、4、7、10月紫外UV-B辐射的日总量变化对天气现象有不同程度的反映,天气现象较少的1月逐日紫外辐射上下变动的离散度较小,7月最大。紫外UV-B辐射随云量增多而降低;沙尘使紫外UV-B辐射的降低较为显著,沙尘暴时,其值为各类风沙天气中最低。     

塔克拉玛干沙漠地表潜热时空特征分析

利用1979年3月至2004年2月月平均的NCEP/DOE再分析地表潜热资料,在分析塔克拉玛干沙漠四季潜热基本气候特征的基础上,通过EOF方法,对沙漠地表潜热异常变化的空间结构和时间演变趋势作了诊断研究。结果表明：①沙漠地区夏季潜热最大,春季和秋季次之,冬季最小;靠近山区的沙漠西部、西北部地区四季明显大于中、东部地区。②根据四季地表潜热距平场的EOF分析,该区潜热异常主要有全区一致型、南北差异型以及西北—东南差异型三种常见的分布模态。③25 a期间,塔克拉玛干沙漠地表潜热在第一空间尺度上四季都有不同程度增强的趋势;在第二空间尺度上,春季沙漠北部、西北部有减弱的趋势,南部、东南部有增强的趋势,而冬、夏、秋季变化趋势不是很大。     

The variation characteristics and effect factors of surface ozone concentration in the Taklimakan Desert hinterland

Based on automatic continuous surface ozone concentration observation data from June 10, 2010 to March 20, 2012 in the Taklimakan Desert hinterland, combined with corresponding meteorological data, the temporal, seasonal and daily variation characteristics of surface ozone concentrations under different weather conditions were analyzed. At the same time, the main fac- tors affecting ozone variation are discussed. Results show that： （1） Daily variation of ozone concentration was characterized by one obvious peak, with gentle changes during the night and dramatic changes during the day. The lowest concentration was at 09：00 and the highest was at 18：00. Compared to urban areas, there was a slight time delay. （2） Ozone concentration variation had a weekend effect phenomenon. Weekly variation of ozone concentration decreased from Monday to Wednesday with the lowest in Wednesday, and increased after Thursday with the highest in Sunday. （3） The highest monthly average concentration was 89.6 I.tg/m3 in June 2010, and the lowest was 32.0 ~g/m3 in January 2012. Ozone concentration reduced month by month from June to December in 2010. （4） Ozone concentration in spring and summer was higher than in autumn and winter. The variation trend agreed with those in other large and medium-sized cities. （5） Under four different types of weather, daily ozone concentration var- ied most dramatically in sunny days, followed by slight variation in rain days, and varied gently in cloudy days. Ozone concentra- tion varied inconspicuously before a sandstorm appearance, and dropped rapidly at the onset of a sandstorm. （6） Daily variation of radiation was also characterized by a single peak, and the variation was significantly earlier than ozone concentration variation. Sun radiation intensity had a direct influence on the photochemical reaction speed, leading to variation of ozone concentration. （7） Daily average ozone concentration in dust weather was higher than in slight rain and clear days. The variation of near surface ozone concentration could also be affected by meteorological factors such as relative humidity, wind speed, wind direction and sunshine hours. Thus, numerous factors working together led to ozone pollution.     

塔克拉玛干沙漠地区温压湿分布规律研究

根据塔克拉玛干沙漠周围近20个气象测站36 a冬季(1月)、夏季(7月)平均气温、气压、相对湿度和塔克拉玛干沙漠地区6个短期观测站近10 a的有关气象资料,对该地区冬、夏季平均温度、相对湿度、气压分布规律进行了系统研究,建立了冬季(1月)平均温度、夏季(7月)平均温度预测方程:T₁=31.0069-0.2038λ-0.4556h-0.003H;T₇=57.0155-0.6425h-0.0055H。同时,在此基础上,应用统计学导出的正态分布和U分布概率模式,预测了塔克拉玛干沙漠周围各测站冬夏季不同概率的设计值,并进行了χ²检验,通过率100%。以预测方程和概率模式揭示了塔克拉玛干沙漠地区冬夏季温、压、湿分布规律。     

Geomorphology of sand dunes in the Northeast Taklimakan Desert

Three types of sand dunes exist in the Taklimakan Desert, namely compound/complex crescent dunes and crescent chains, compound dome dunes and compound/complex linear dunes. Besides these three compound/complex types, single simple dunes are also distributed throughout the sand sea. The compound/complex linear dunes are developed under acute bimodal wind regimes. Though the ratios of the resultant drift potential (RDP) and the drift potential (DP) are the same as that near the border and adjacent area of the sand sea, the compound/complex crescent and dome dunes are developed, respectively, because of divergence of the sand available, the stress of the sand-moving winds and the time scales of dune formation. The sand supply for the dunes is not from Lopo Nor in the east as previous studies suggested but mainly from local alluvial or lacustrine deposits. The grain size component does not correlate evidently to the morphology parameters of the sand dunes. Analyses of the DP and drift direction suggest that the northeast Taklimakan is an area of low wind energy and the resultant drift direction (RDD) coincides well with the distribution, morphology and scales of the dunes.     

塔克拉玛干沙漠湍流尺度

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区近地层32 m高度涡动相关系统2009年1、4、7、10月的湍流观测数据,对流动沙漠地区不同稳定度下的湍流特征进行了分析。结果表明:(1)流动沙漠区在不同季节、不同稳定度条件下的近地层湍流欧拉时间自相关系数R_u(t)、R_v(t)、R_w(t)衰减存在明显的时间差异。春季R_w(t)的衰减最快,夏季3个方向的欧拉时间自相关系数衰减时间相近;(2)欧拉时间自相关系数主要表现出强衰减、逐渐衰减和缓慢衰减3种类型,沙尘天气的欧拉时间自相关系数衰减总体上要强于晴天;(3)湍流的时间积分尺度L_t(z)最小,L_t(x)和L_t(y)大小相近,在沙尘暴发生时,水平风速占主导,而垂直气流很难发展;(4)湍流的空间尺度在不同季节和不同稳定度条件下明显不同:L(x)平均值6.02 m,L(y)平均值6.90 m,L(z)平均值0.73 m;湍流水平空间尺度大多数情况下呈扁平的椭球体,且水平方向呈明显的椭圆形状。     

塔克拉玛干沙漠腹地地表辐射收支特征研究

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站探测的辐射数据,分析了流动沙漠区近地层辐射收支特征以及云和沙尘对其的影响。总辐射在夏季某些特定的天气条件下接近太阳常数。不同天气条件下,辐射收支特征存在较大差异;总辐射受云和沙尘的影响最明显,变幅最大,夏季沙尘暴天气时比晴天减少了80%以上;反射辐射的日变化趋势在各个季节内、各种天气条件下与总辐射非常一致;大气长波辐射所受影响较小,且云和沙尘会使其略微增加;地面长波辐射的变化幅度最小,均在10%以下;净辐射在阴天时略微降低,沙尘天气时明显降低,为负值。观测期间的平均辐射特征与晴天比较接近,平均的总辐射、净辐射与晴天的比值白天基本在0.7左右,说明云和沙尘对塔中的辐射能量有较大的强迫作用。