DLM-FvCB模型光合能力关键参数季节性参数化方案及模拟效果评估

选取包含9种植被功能型的15个通量塔观测数据（60站点年）,采用控制变量法,分别在月尺度和年尺度上对25℃时最大羧化速率（V_cmax25）进行优化,并利用未参与参数反演的站点年数据集定量评估这2种参数化方案的模拟效果。研究发现：① 在参数的季节变异方面：9种植被功能型的V_cmax25均呈现明显的季节性波动。V_cmax25的波动幅度为：冬季>秋季>春季>夏季,不同植被类型季节变化幅度相差不大,而寒带植被V_cmax25季节变化幅度接近温带植被的2倍;② 对生态系统初级生产力（GPP）估算的影响方面：V_cmax25季节性参数化方案显著提高了GPP的模拟能力和模拟精度,其中森林和灌木冬季提升最显著（R²提高了35.7%,RMSE降低了23.24%）,春秋季次之,夏季最小。然而,对于C₃草地,DLM无论采取V_cmax25季节性参数化方案还是年尺度参数化方案,均为系统低估GPP。     

SIS海冰模式中两种盐度参数化方案的差异

详细介绍了Sea Ice Simulator(SIS)海冰模式中引进两种盐度参数化方案即等盐度方案和盐度廓线方案对海冰模拟所存在的差异。利用盐度廓线方案导出的表征盐度与海冰温度间关系的方程比等盐度方案多出一项,将该项定义为盐度差异项。盐度差异项对海冰厚度的热力作用表现为:在海冰厚度增长季节(11月到次年5月),盐度差异项通过升高海冰内部温度,抑制海冰增长;在消融的第一阶段(6—8月),盐度差异项通过升高海冰内部温度加快海冰消融;在消融的第二阶段(9—10月),盐度差异项通过降低海冰内部的温度抑制海冰消融。但尺度分析表明,盐度差异项要比方程中对海冰温度作用最大项小1—2个量级,如果采用一级近似,可以略去盐度差异项,因此盐度差异项对与海冰增长和消融影响很小。同时利用GFDL中心研制的冰-洋耦合模式Modular Ocean Model(MOM4),分别采用两种盐度参数化方案模拟北极海冰厚度和海冰密集度的季节性变化,模拟结果也表明两种方案模拟得到的海冰厚度和海冰密集度的季节性变化相差甚小。     

WRF模式中3种闪电参数化方案的对比分析

利用WRF 模式V3.6.1 中3 种基于经验公式的闪电参数化方案对2013-07-05 江苏省内的1 次飑线过程进行数值模拟,对比3 种方案在模拟闪电位置和频数的特点,分析模拟结果的成因。结果表明：PR92w 方案能够很好地模拟闪电的分布位置;PR92z 方案的模拟结果和PR92w 方案正好相反,闪电频数与实测结果有很好的一致性但分布位置出现偏移;LPI 方案虽然能指示闪电分布区域,但对高闪电密度区的预报有一定误差。3 种方案的模拟结果表明：垂直风速和雷达回波是影响模式预报闪电频数和分布的重要因素。因此,增大网格模拟精度和同化雷达资料是改善PR92 方案模拟效果的重要途径。     

东亚沙尘区域时空变化特征分析

沙尘天气是东亚地区常见的灾害性天气之一,强沙尘天气的发生不仅导致建筑物倒塌、人畜伤亡、植被破坏,还会导致火灾、空气污染等环境问题,对人体健康、社会经济活动及其全球沙尘循环产生重要影响。然而从东亚地区沙尘天气在长时间序列区域特征角度上系统分析的研究较少。基于此,本文利用1981—2019年东亚地区697个地面气象站点沙尘数据,分析了其区域时空分布特征。结果表明:空间上,东亚沙尘天气集中在位于内陆干旱区的蒙古国和中国西北地区,其中弱沙尘天气集中在中国北方地区,而强沙尘天气则集中在蒙古国。月变化上,东亚沙尘天气集中在春季(3—5月份),在相对低纬度的中国青藏高原北麓沙尘天气3月份最多,位于中纬度的中国北方大部分地区4月份最多,而较高纬度的哈萨克斯坦东部和蒙古国5月份最多。年际变化上,40a间东亚沙尘呈减少趋势,尤其是在2000年之后多项生态工程的有效实施下中国北方大部分区域沙尘天气显著减少,但近几年内蒙古中西部地区强沙尘天气呈增长趋势;在生态环境较脆弱的蒙古国和塔克拉玛干沙漠等区域弱沙尘天气和强沙尘天气均呈增长趋势。本研究对准确地掌握东亚沙尘分布特征和防范沙尘灾害具有重要意义。     

夏季东亚地区水汽输送年代际变化特征及其对中国东部降水的影响

利用经验正交函数(EOF)分析方法和1951-2004年NCEP/NCAR月平均再分析资料及160个中国地面测站月降水资料,对夏季东亚地区水汽输送的年代际变化特征及其对中国东部降水的影响进行分析.研究结果表明:20世纪70年代中后期至90年代初期,中国东部夏季降水以"南北旱中间涝"分布型为主,90年代初期之后则以"南涝北旱"分布型为主,呈现出显著的年代际变化特征,即20世纪90年代后雨带南移的特征开始明显:夏季整层水汽输送通量主模态的空间结构及其时间系数可以较好地反映出近50年来东亚大陆东部经向水汽输送从1974年起由强变弱的"转折点"特征及其年代际减弱变化趋势:印度大陆和孟加拉湾北部、长江中下游地区、南海以及热带西太平洋地区纬向水汽输送从1973年起由弱变强的"转折点"特征及年代增强变化趋势.揭示了东亚夏季水汽输送年代际分量主模态的时空演变造成中国东部夏季降水从"南北旱中间涝"分布型转向"南涝北旱"分布型,即中国东部夏季雨带呈现出南移年代际变化特征的关键因素之一.     

中全新世暖期与未来气候变暖情景下东亚夏季降水变化相似型分析

利用中全新世暖期和21世纪末期的多模式气候模拟资料,对这两个时期东亚地区夏季降水变化相似型进行分析。结果表明,东亚地区中全新世与21世纪末气候变暖情景下的夏季降水变化分布型存在一定的相似性,尤其反映在两个关键区上:青藏高原南部降水变化均出现增多,增幅达到1.5 mm/d以上;新疆西南部降水变化均出现减少,减少幅度达到0.1 mm/d以上,且中全新世降水模拟变化结果与地质气候记录定性吻合。因此东亚地区全新世暖期夏季降水变化在一定程度上可作为未来夏季降水变化的历史相似型。     

东亚干旱半干旱区沙漠化与气候变化相互影响研究进展

气候系统主要通过气温、降水及风场等因素影响沙漠化过程,但不同区域其影响机制存在较大差异。目前的研究结果表明,总体上,降水对沙漠化的影响较为明确,降水量增加有利于沙漠化逆转。气温和风场变化对沙漠化的影响存在明显区域差异：在季风带沙漠化区,气温升高及高空盛行西南风有利于沙漠化逆转;在非季风带沙漠化区,一方面气温升高导致蒸发量增加,沙漠化发展;另一方面,其增加了冰川、冰雪融水的补给,沙漠化逆转;在高寒带沙漠化区,旱灾和寒冻灾害是沙漠化的主因。此外,沙漠化过程通过植被、地表及土壤特征等的改变影响气候系统。例如沙漠化过程的发生伴随地表植被覆盖的变化,并通过改变地表反照率、潜热通量、粗糙度等来影响气温、降水等气候因子;还通过沙尘释放量的变化来影响降水的发生。虽然沙漠化与气候系统间存在多种反馈机制,但反照率—气温—降水—植被的正反馈及沙尘—降水—植被的正反馈是其主要反馈机制。     

Impact of the variation of westerly jets over East Asia on precipitation of eastern China in July

The impact of the northward jump and westward movement of the East Asian westerly jet core from the western Pacific Ocean to the Qinghai-Tibet Plateau on precipitation distribution of eastern China is studied. It is concluded that on the one hand, the northward jump of the jet causes the precipitation belt to move northward from the middle and lower reaches of the Yangtze River valley and withdraw during the Mei-yu season; on the other hand, the westward movement of the jet core has no correspondence with withdrawal of the Mei-yu season. However, the earlier or later occurrence of the westward movement of the jet has an influence on the process of the rain belt moving northward than the northward jump of the jet: the rain belt moves northward from the middle-lower Yangtze River valley to the Huaihe River and then to an area between the Yellow River and Huaihe River during years when the time of the westward movement of the jet core is later than that of the northward jump of the jet and from the middle-lower Yangtze River valley to an area between the Yellow River and Huaihe River in other years. Further analysis shows that: (1) The northward jump of the jet and the westward movement of the East Asian westerly jet core causes significant variation of the general atmospheric circulation in middle latitudes and water vapor transport from the western Pacific, but not from the Bay of Bengal. (2) Impact of the northward jump and the westward movement of the East Asian westerly jet core on circulation are different, therefore, water vapor transport from the western Pacific and its impact on the rain belt are different. The earlier or later occurrence of the westward movement of the jet core than the northward jump of the jet causes the process of circulation and water vapor transport to be different which produces a different process of the rain belt moving northward.     

东亚高速铁路网络的发展演化与地理效应评价

经济全球化和区域一体化进程的不断推进,促使东亚在世界经济中的地位不断提升。高速铁路作为促进经济一体化和区域发展的重要手段和基础,其快速发展势必会对东亚地区的区域发展、空间结构、人口流动和一体化产生重大影响。在分析东亚高速铁路网络发展历程及服务水平的基础上,评价与对比了高速铁路建设对城市交通圈和可达性的影响,及一体化高速铁路潜在的空间效应,以期为东亚一体化高速铁路构建提供指导。结果表明：东亚高速铁路网络扩张整体上呈现出“核心—核心”到网络化的发展历程;高速铁路网络在中国东中部、日本和韩国等地区具有较高的人口和产业服务水平,但国土面积覆盖率相对较低;高速铁路的建设促使核心城市交通圈格局不断扩展与强化,可实现当日往返城市对数量明显增加,主要分布在中国长三角、珠三角,日本东京和韩国首尔周边;中国大陆、日本和韩国的加权平均旅行时间分别呈现出以郑州、东京和首尔为中心的“核心—边缘”结构,且圈层结构逐渐向高速铁路沿线延伸;高速铁路的建设促使城市人口服务水平和可达性的空间格局均呈现出明显的“廊道效应”。     

2021年3月中旬东亚中部沙尘天气地面起尘量及源区贡献率估算

2021年3月中旬,东亚中部包括中国北方大部分地区,爆发了持续性的沙尘天气,引发了人们对于沙尘源区、防风固沙生态建设工程效益的高度关注.提出了一个新的地表起尘量估算方法,使用高精度、大范围的气象数据,计算了这次沙尘天气的地面起沙条件、大风过程中的输沙状况,估算了不同时刻的起尘量,获得了14、15日蒙古和中国北方荒漠地区...     

CLM3-simulated soil moisture in East Asia and its possible response to global warming during 1979 through 2003

Hydrological processes related to soil moisture play an important role in determining regional and global climate. In this study, using a state-of-art Community Land Model (CLM) developed by the National Center for Atmospheric Research (NCAR), we simulated soil moisture in East Asia and its possible response to global warming through a long off-line experiment under 0.5° (longitude) × 0.5° (latitude) resolution and real atmospheric forcing of the National Center for Environmental Protection/ Department of Energy (NCEP/DOE) reanalysis during 1979 through 2003. The 25-year simulation is examined and compared with limited observations. The results can be summarized as follows: (1) Soil moisture takes time in response to the atmospheric forcing. The equilibration time depends on the depth of the soil and is as much as 20 years in deep layers (>1.5 m); (2) In comparison with observations, the CLM reasonably reproduces the seasonal and inter-annual variability, spatial structure, and vertical pattern of soil moisture in East Asia; (3) The soil tends to be drier in the past 25 years in northeastern Asia-including northern China north of 30°N-while wetter in the southern China and the Tibetan Plateau, especially in summer. Our analysis shows that the regional drying is attributed to increase of the land-surface evaporation induced by global warming.     

遥感与GIS在东亚飞蝗灾害研究中的应用

蝗灾属于毁灭性的生物灾害,它和水灾、旱灾一起构成人类社会的三大自然灾害,一旦爆发,对国家粮食安全、农民增收、社会安定可造成严重的影响。将遥感与GIS结合,对蝗虫生境特征、历史蝗灾记录、蝗害发生时有关数据进行集成和分析,可提供蝗灾时空变化、蝗灾范围、蝗灾程度、灭蝗的最佳时段等重要信息。本文重点论述遥感与GIS在蝗灾中的应用,以遥感反演的温度和水分为例来讨论蝗灾前后生境的变化状况,依靠遥感等高新技术实现飞蝗灾害监测的信息化。信息化监测与防蝗站观测相结合的方法已经成为监测蝗灾发生的最有效途径