青藏铁路沿线地表和路基表面热力学模式(Ⅲ):参数化方案

以物理过程分析为基础,根据野外实测资料设计了青藏铁路沿线地表和路基表面热力学模式中的大气辐射参数化方案,对直接太阳辐射、大气散射辐射、大气向下长波辐射参数进行处理,得到了较好的结果.在无云大气条件下,对直接太阳辐射透过率和大气散射辐射以太阳天顶角进行参数化;对大气向下长波辐射以大气等效辐射率及气温进行参数化;在云天条件下,基于晴阴比的云量参数化和基于气候资料的云天系数参数化都各有较好的效果.对土壤热通量的参数化方法和拖曳系数的取值问题进行了讨论,更完善的方法还有待于与实验测量工作相结合.     

藏东南地区复杂下垫面辐射收支特征分析

利用藏东南地区进行的地气交换观测数据, 分析了典型晴天和阴天不同下垫面辐射过程的特征及其差异. 结果表明: 藏东南地区典型晴天不同下垫面总辐射均呈现出明显的日变化规律, 典型阴天各下垫面总辐射日峰值与典型晴空天气下的总辐射日峰值差值不大, 日均值显著减小; 反射辐射日变化趋势与总辐射变化一致, 但变化曲线比总辐射离散, 阴天地表反射辐射受总辐射和下垫面的综合影响; 向上长波辐射日变化幅度和量值都大于向下长波辐射, 下垫面类型对向下长波辐射没有影响. 净辐射具有明显的日变化特征, 和总辐射的相位一致, 农田净辐射的日峰值和日均值最大.     

青藏高原边缘积雪辐射特征

利用中国陆地生态系统通量观测研究网络的玛曲站观测的一次降雪过程的资料,对青藏高原东部边缘冬季的降雪、积雪过程的辐射特征进行了分析.研究结果表明;积雪期晴天和降雪过程的向上短波辐射的峰值分别约为降雪前晴天的3和2倍.无积雪晴天地表反射率主要分布在0.175～0.36,新雪地表反射率主要分布在0.8～0.9.大气逆辐射变化较小,降雪过程的最大,积雪时的最小.地表长波辐射则为降雪前最大,降雪时最小.积雪覆盖的晴天比无积雪时的净辐射变化幅度减小,且早上由负转正的时间推迟.     

祁连山老虎沟12号冰川消融区不同天气条件下的能量收支特征

冰川表面能量平衡模型建立了冰川与大气之间的联系。为探讨不同天气条件对冰川能量收支的影响, 利用祁连山老虎沟12号冰川海拔4 550 m处的气象资料（2011年8月24日 - 9月6日）, 结合能量平衡模型, 分析了不同天气条件下的能量收支变化特征。结果表明： 受云量影响, 晴天条件下向下短波辐射（318.3 W·m^-2）是多云条件下的1.5倍, 是阴天条件下的3倍。三种天气条件下的向下长波辐射, 晴天（215.4 W·m^-2）<多云（267.4 W·m^-2）<阴天（291.6 W·m^-2）。受固态降水的影响, 阴天条件下冰川反照率（0.50）是晴天时的2倍多。而三种天气下的最大消融耗热, 晴天（739.6 W·m^-2）>多云（582.8 W·m^-2）>阴天（324.5 W·m^-2）。在能量收入项中, 净短波辐射是主要来源（98%）, 但是受天气条件影响, 能量支出各项所占比例有明显差异; 在三种天气条件下, 净长波辐射所占比例分别为35%、 31%和23%, 消融耗热所占比例分别为62%、 64%和75%, 潜热通量所占比例相差不大。     

基于DEM的单窗算法及山区地表长波净辐射的计算

地表温度和长波净辐射是地表能量平衡中两个重要的能量项。首先对单窗算法应用于山区的可行性进行了分析,然后依据DEM和大气温度、湿度轮廓线对地表气温和湿度进行空间上的插值。在计算出每个像元上的气温值和湿度值基础上求算出单窗算法所需要的两个主要的大气参数分布图——大气平均作用温度分布图和大气透过率分布图,从而将单窗算法推广应用于地形起伏悬殊的山区,以计算各个高程上的地表温度。通过建立基于DEM的山地热辐射传输模型,计算每个像元来自于周围地形的热辐射分量,引用大气向下长波辐射公式计算其分量,并依据长波辐射平衡方程计算山区各个像元的长波净辐射。     

用GMS-5气象卫星遥测地面太阳总辐射

由GMS-5静止气象卫星测量的可见先通道的行星反照率。根据地球-大气系统的物理模式反演得到了地面的太阳辐射，该模式以平均气候模式和晴天的气溶胶光学厚度计算晴天的大气吸收、分子和气溶胶散射，其它情况下的散射由行星反照率和晴天的地表反照率推算而得。模式中考虑了水汽和气溶胶的变化对地表太阳辐射的影响。卫星反演的地表太阳辐射与地面观测结果的相关系数高达95%以上。日平均方差约为10％。从比较的结果来看。卫星反演的每时次地面太阳辐射的精度较已有的结果有所提高。     

CLM3和SHAW模式在青藏高原中部NMQ站的模拟研究

利用那曲地区NMQ站2010年11月1日至2011年7月26日的观测资料作为通用陆面过程模式CLM3.0和水热耦合模式SHAW的大气强迫, 在青藏高原中部季节冻土区进行了单点模拟研究.在参照观测资料的基础上, 对两个陆面模式的模拟结果对比发现: SHAW模式和CLM3.0模式模拟的向上短波辐射和向下长波辐射值基本相近或重合, 但两个模式均未考虑新雪存在对向上短波辐射的影响, 以及青藏高原日冻融循环过程中潜热释放对向上长波辐射的影响.此外, SHAW模式和CLM3.0模式均能模拟各层土壤温度的逐日变化, 均是上层土壤的模拟效果较下层好; 相比SHAW模式, CLM3.0各层土壤温度的模拟值更接近于实测值.对土壤含水量的模拟而言, 60 cm以上(包括60 cm)SHAW模式和CLM3.0模式各有其优缺点, 60 cm以下SHAW模式的模拟结果要好于CLM3.0, 尤其是土壤冻结和消融时段的模拟结果.     

成都市东郊TSP及Pb、Cd、Hg、As 浓度日变化规律研究

采用大流量采样器,2003年春季(4月18日阴天,5月6日晴天)对成都市东郊大气颗粒物进行了研究．测定颗粒物浓度和Pb、Cd、Hg、As浓度。结果表明．成都市东郊大气颗粒物污染严重,TSP超标率达50％。TSP浓度及Pb、Cd、Hg、As浓度日变化规律呈“双峰型”．浓度峰值出现在5：00～9：00．17：00～21：00两个时段,其变化原因与人类活动和生产活动、大气对流活动和湍流活动、降雨等因素有关。应引起足够重视。     

珠穆朗玛峰北坡海拔6523m辐射平衡观测结果分析

利用2005年5月1日至7月22日在东绒布冰川海拔6523m的若普拉垭口架设的自动气象站获得的各辐射参数资料,分析了该地区总辐射、地面反射辐射、地面长波辐射、天空长波辐射的日平均变化和平均日变化,并计算了反射率和辐射平衡.结果表明:1)短波辐射的平均日变化都随着太阳高度角的增大而加强,并且总辐射和地面反射辐射的日平均变化有很好的相关性,观测期间二者的月平均值都在5月份最大.由于垭口新降雪较多,雪面的反射率也很高;2)天空长波辐射的平均日变化比地面长波辐射变化滞后2 h,且其日平均变化幅度比地面长波辐射的变化幅度大;3)净辐射的平均日变化随着太阳高度角的变化而变化,下午14:00时净辐射最大,其日平均变化在观测期间整体上有增大趋势.     

沙漠层辐射热量传输的界面过程研究：以古尔班通古特沙漠为例

根据古尔班通古特的自然与气候条件,对不同下垫面区域的太阳短波辐射量和地表与大气的长波辐射热量以及沙层热通量收支状态２进行了测量分析。结果表明,波支和固定沙模层的热量传输差异主要是由地表状况、沙层性质和气温等因素决定的。流沙漠区反射率和长波辐射大于固定沙漠区。沙漠层热通量随白天以感热、夜间以潜热的形式向大气传输,形成了沙漠地区对辐射热量特有的响应与反馈交换传输过程。同时,依据实测资料和地球表面热量平     

内陆河高寒山区流域分布式水热耦合模型（Ⅱ）：地面资料驱动结果

以黑河出山日平均流量作为对比，利用26个降水站点、11个气温站点和14个潜在蒸发站点2000年日资料，模型设计了6套气象因子空间分布方案，进行数值模拟试验，结果表明，在黑河流域现有观测站点的情况下，利用各种空间插值方法所得结果基本相当，考虑地面高程的三维插值与不考虑地面高程的二维插值结果相差不大，补充距离研究区较远的站点观测资料，模型结果反而变差。最终模型采用基于二维算法的最近距离法（nearest），利用2000年资料校正模型，计算与实测黑河日出山平均流量序列的效率系数为0.6101，平衡误差为0.0808％。以1999年资料验证模型，效率系数和平衡误差分别为0.6270和-2.9824％。模型基于水热连续方程模拟了黑河山区流域水热交换和耦合过程，探讨了流域的水量平衡，分析了水量平衡因子的时空分布，其模拟结果表明，内陆河高寒山区流域主要为浅表产流，高山草甸具有拦蓄降水和水源涵养作用，并反映了高山地区浅表土壤地下厚层冰的聚集过程。各种模型结果与本区野外实际调查结果基本一致，也符合当前对寒区流域水文循环过程的定性认识。     

利用中国静止气象卫星资料估算黄河源区蒸散发量

以黄河源区为研究区域,选取2009年9月该区域的中国静止气象卫星(FY-2D)观测资料,结合地面气象观测资料,基于能量平衡原理,估算了研究区域的逐时陆面蒸散发量。结果表明:在晴天条件下,利用陆表能量平衡系统模型求出蒸散发量的大小;在阴天条件下,利用FY-2D云顶反照率资料,根据太阳辐射在大气中的衰减过程,得出地表太阳辐射收支,进而求出蒸散发量的大小。卫星遥感估算的逐时蒸散发量与地面观测值相比,平均相对误差15.2%,估算误差在可接受的合理范围内,为实现陆面蒸散发量的业务化奠定了一定的基础。     

Calibration and spatial modelling of daily ET<Subscript>0</Subscript> in semiarid areas using Hargreaves equation

Evapotranspiration is difficult to measure and, when measured, its spatial variability is not usually taken into account. The recommended method to estimate evapotranspiration, Penman-Monteith FAO, requires variables not available in most weather stations. Simplified but less accurate methods, as Hargreaves equation, are normally used. Several approaches have been proposed to improve Hargreaves equation accuracy. In this work, 14 calibrations of the Hargreaves equation are compared. Three goodness of fit statistics were used to select the optimal, in terms of simplicity and accuracy. The best option was an annual linear regression. Its parameters were interpolated using regression-kriging combining Random Forest and Ordinary Kriging. Twelve easy to obtain ancillary variables were used as predictors. The same approach was used to interpolate Hargreaves and Penman-Monteith-FAO ET₀ on a daily basis; the Hargreaves ET₀ layers and the parameter layers were used to obtain calibrated ET₀ estimations. To compare the spatial patterns of the three estimations the daily layers were integrated into annual layers. The results of the proposed calibration are much more similar to Penman-Monteith FAO results than those obtained with Hargreaves equation. The research was conducted in south-east Spain with 79 weather stations with data from 01/01/2003 to 31/12/2014.     

The simulation of snowmelt runoff in the ungauged Kaidu River Basin of TianShan Mountains,China

Snowmelt runoff is an important source of water resources in the arid mountain area. Modelling snowmelt runoff for cold regions remains a problematic aspect because of the lack of data by gauges in large basins. In order to overcome the shortage of measured data in the snowmelt runoff modelling, the temperature interpolation method would greatly help in improving the simulation accuracy and describing the snow-hydrological behaviours of the study catchments. In this study, the temperature is the principal variable used to estimate the importance of the melting of snow cover using the snowmelt runoff model. Five different temperature interpolation attempts were performed over the Kaidu River Basin for the snowmelt season of the year 2000. Three temperature inputs were taken directly from the individual weather stations in or near the study area, and the other two temperature inputs were interpolated from the three weather stations. The results indicated that the temperature estimated from different methods could result in quite a difference in runoffs in comparison with the observed ones. The simulation results using average temperature from the three stations showed good results; the simulation run with the weighted average temperature generated a lower R ² than the average temperature of three stations and using temperature directly adopted from three individual stations gave various results. The weather stations used to perform the snowmelt runoff simulation should be located in the place which is most representative of the mountain weather conditions, and the land cover and topography that those stations represented also play an important role in the snowmelt runoff simulation.     

利用树轮资料重建长白山区过去气候变化

本文以树轮气候学中常用的树轮宽指数资料作为过去气候的代用资料，重建了长白山区1655年以来1～4月月平均最高气温的变化。重建中的校准方程稳定性较好，并可解释重建变量方差的57．4％。在1833年以来重建可靠性较高的时段中，1974～1979年为低温期，1951～1963年为高温期。而结束于1861和结束于1897年的两个高温期持续时间最长。本文的研究结果展示了利用树轮资料重建我国长白山区过去气候变化的巨大潜力。     

Seasonal distribution and variability of atmospheric freeze/thaw cycles in Norway over the last six decades (1950–2013)

This study focused on atmospheric freeze/thaw cycles in Norway and presents the results of processing daily thermal data from 20 Norwegian meteorological stations for the period 1950–2013. Its two major aims were: (i) to provide long‐term time series of atmospheric freeze/thaw cycle data for Norway, and (ii) to analyse their trends over the last six decades. The study highlights the spatial and temporal modalities of the distribution of freeze/thaw cycles in Norway. The differences in the seasonal distributions of cycles and their mean annual number are because of the geographical location of the stations (coastal or inland stations, lowland or mountainous stations) and result from the combined effects of oceanity, continentality, latitude and elevation. The annual average number of freeze/thaw cycles is similar in the north (90) and south of Norway (84) but shows notable differences between coastal stations (27) and inland and/or mountainous stations (114). Since the 1950s, prolonged periods of several years characterized by increasing numbers of cycles have given way to periods of decreasing freeze/thaw frequency. This cyclicity is linked with the Northern Atlantic Oscillation (NAO). Strong positive or negative phases of the NAO since the 1950s have induced marked increases (or decreases) in atmospheric freeze/thaw cycle frequency in Norway.     

蒸散发模拟的Valiantzas方法在中国的应用

根据一种简化的Penman模型,建立了一个无需风速的参考作物蒸散发模型(Penman-Valiantzas模型),在此基础上又结合Hargreaves辐射方程建立了无需风速和日照时数的Penman-Valiantzas-Hargreaves模型.利用世界粮食组织的CLIMWAT数据库中156个气象站点多年月平均资料对此...     

青藏高原典型下垫面的土壤温湿特征

利用中国科学院纳木错站、 珠峰站和藏东南站2007年土壤温湿度的观测资料, 分别分析了这3个不同下垫面下观测站的土壤温湿度分布的时空特征.结果显示:3个站土壤温度的年变化和年平均的日变化趋势基本相同, 与太阳辐射变化特征一致; 它们在冻结深度和冻结时间上差别较大; 下垫面特征、 土壤的冻结消融及其物理性质的差异使3个站表现出了不同的土壤湿度变化特征; 3个站均表现为在某一深度有一个高含水层, 土壤消融(冻结)使土壤湿度迅速增大(减小).     

GPS滑坡位移监测精度影响因素简析

GPS位移监测技术已被广泛用于滑坡地质灾害监测预警工作中。三峡库区典型滑坡以GPS监测数据、野外踏勘和深部位移等资料为基础,对GPS监测影响进行研究,结果表明：监测点尤其是基准点被遮挡,采集到的数据存在严重误差,对滑坡变形分析影响巨大。     

Hargreaves公式的全局校正及适用性评价

Hargreaves公式是计算参考作物腾发量(ET<,0>)最为简便的经验公式之一,但目前对于该公式在不同气候类型区域的适用性及误差影响因素尚缺乏系统评价.在月时间尺度上,以Penman-Monteith公式计算的ET<,0>为基准值,利用洗牌复合形进化算法(SCE-UA),在中国105个气象站对Hargreaves公...