淮河流域稻麦轮作农田甲烷通量变化特征

利用寿县国家气候观象台开路式甲烷气体分析仪的观测数据,分析了淮河流域稻麦轮作农田不同生育期甲烷通量变化特征及其影响因素。结果表明：淮河流域甲烷通量一年中呈单峰型分布,峰值出现在夏季。甲烷通量日变化呈单峰型分布,峰值出现在午后,白天高于夜间。水稻生育期甲烷通量明显高于小麦生育期;小麦出苗期甲烷通量最小,成熟期最大,达到0.14μg·m^-2 ·s^-1;水稻拔节期甲烷通量最大,达到3.02μg·m^-2 ·s^-1,成熟期最小,为0.12μg·m^-2 ·s^-1。作物生物量对甲烷通量影响明显,水稻和小麦收割前后24 h甲烷通量降幅达到50%和30%。甲烷通量与降水、相对湿度、水汽压、土壤温度、气温均呈显著的正相关关系。降水量越大,湿度越大,温度越高,甲烷通量就越大。     

华东地区稻麦轮作农田生态系统N2O5排放的模拟研究

利用ＤＮＤＣ（ＤｅＮｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ＤｅＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）模式,对华东地区典型稻麦轮作农田生态系统的Ｎ２Ｏ排放特征进行了模拟研究。结果表明：该模式能模拟出轮作周期中Ｎ２Ｏ的主要排放峰值和排放趋势,但与实测值相比,模拟结果普遍有些偏小。相对而言,该模式对旱地阶段的模拟结果比较理想,尤其是对春季小麦返青至成熟期的模拟最好。因此,我们就该阶段影响Ｎ２Ｏ排放的主要因子进行了敏感性研     

华东稻麦轮作农田CH4、N2O和NO排放特征

利用同步自动观测系统对华东稻麦轮作农田的CH4、N2O和NO排放进行了长期连续观测,分析了这3种气体排放的季节特征及决定因素,结果表明,华东稻麦轮作农田的CH4、N2O和NO排放具有完全不同的季节变化形式。CH4的排放发生在水稻生长期,其他阶段排放不明显,土壤水分状况是决定整个轮作周期内CH4排放变化的主要因素。N2O排放具有"冬季无,水田少,旱地多"的季节变化特点,尤其以旱地阶段的排放为主,土壤水分状况和温度共同决定着N2O排放的季节变化形式。NO排放具有"冬季无,水田很少,春季旱地多于秋季旱地"的季节分布特点,轮作周期内97.3%±0.6%的NO排放都发生在除冬季以外的旱地阶段,NO排放的季节变化形式由土壤水分状况和温度共同决定。大多数情况下稻田CH4和N2O排放呈互为消长的关系,但在烤田期间,二者却有时甚至同时出现高排放。在N2O日平均排放通量小于5 mg.m-2.h-1时,稻麦轮作农田的N2O和NO排放呈明显的互为消长关系,但大于5 mg.m-2.h-1时,N2O排放很强,同时NO排放也很强。     

稻麦轮作农田近地层湍流通量计算方案对比研究

稻麦轮作农田是我国典型农田类型,其模拟效果对我国农田气候模拟具有重要参考价值。气候中尺度模拟结果对近地层通量极为敏感,选择合适的通量计算方案对模拟效果至关重要。因此,对比分析稻麦轮作农田下不同的通量计算方案具有重要意义。本文选取了8种具有代表性的近地层湍流通量计算方案,采用寿县国家气候观象台实测资料对比分析了各方案在稻麦轮作农田的计算特征和差异。结果表明,在不同稳定度和不同风速情况下,各方案的误差特征各异。本文基于归一化标准差综合评价了各方案的准确度,总体而言,所有方案的动量通量总体平均归一化平均差为0.536,其中SS14(Sharan和Srivastava,2014年)方案最大为0.575,SS20(Sharan和Srivastava等,2020年)方案最小为0.517;所有方案的感热通量总体平均归一化标准差为0.638,其中GLGS20(Gryanik等,2020年)方案最大为0.871,SS14方案最小为0.476。此外,本研究还给出了稻麦轮作农田不同稳定层结和不同风速情况下各通量计算方案的误差特征。本文的研究结论,可为准确计算近地层湍流通量提供支撑。     

大气CO2浓度升高和秸秆还田对稻麦轮作农田N2O排放的影响

随着大气CO2浓度的逐渐升高,CO2的施肥效应很可能对陆地生态系统的N2O地气交换过程产生一定的影响。在江苏北部的中国稻麦轮作FACE (Free-Air Carbon Dioxide Enrichment) 实验平台上,采用静态箱暗箱-色谱法,研究了一个稻麦轮作周期（2005年6月中旬至2006年6月中旬）3种小麦秸秆还田水平处理(全还田、半还田和不还田)和CO2浓度升高200 μmol·mol-1对稻麦轮作农田N2O排放的影响。结果表明,就当地传统农田管理方式下的砂性土壤稻麦轮作农田N2O排放而言,所采用的观测方法未能检测到显著的秸秆还田效应和大气CO2浓度升高效应。     

稻麦轮作农田区大气边界层高度的日变化和季节特征

利用2015年7月至2016年5月寿县稻麦轮作农田区观测站地基多通道微波辐射计观测的高时间分辨率温度廓线资料,结合位温梯度法,计算了该站点的大气边界层高度,分析了边界层高度的日、月和季节演变规律。结果显示,晴朗天气情况下,边界层高度具备典型的日变化特征,随着地面温度的升高边界层高度不断增大。其最大平均值通常出现在午后,8月平均高度最高,超过1520m,1月最低,只有520m。而且边界层高度具有季节变化趋势,春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)和冬季(12月至次年2月)平均高度分别为436m,499m,377m和322m。将边界层高度结果与FNL和ERA-Interim数据进行对比,发现在白天时间段(08:00—19:00)FNL和ERA-Interim比观测平均值分别高258m,346m,夜间时间段(19:00至次日08:00)比观测平均值分别低144m,102m。     

气候变暖对宁夏引黄灌区春小麦生产的影响

 对宁夏引黄灌区10个观测站1961-2004年春小麦生长发育期（3月上旬至7月上旬）的气温进行分析,结果表明：宁夏引黄灌区春小麦生长期的气候明显变暖。t检验结果表明,春小麦生长发育期日平均气温的突变发生在1989年,突变后的气温比突变前升高了0.7℃。在春小麦生长发育各阶段,气温都有所升高,但没有超出春小麦生长发育的适宜温度范围。引黄灌区春小麦的温度敏感系数在3月中旬至4月上旬及5月上旬至6月上旬为正值,这两个时段的气候变暖有利于春小麦生产;6月中旬至7月上旬及4月中下旬温度敏感系数为负值,这两个时段的气候变暖不利于春小麦生产。总体而言,气候变暖对春小麦单产的贡献为-2.6%。     

气候变暖对宁夏引黄灌区春小麦生产的影响

对宁夏引黄灌区10个观测站1961-2004年春小麦生长发育期（3月上旬至7月上旬）的气温进行分析,结果表明：宁夏引黄灌区春小麦生长期的气候明显变暖。t检验结果表明,春小麦生长发育期日平均气温的突变发生在1989年,突变后的气温比突变前升高了0.7℃。在春小麦生长发育各阶段,气温都有所升高,但没有超出春小麦生长发育的适宜温度范围。引黄灌区春小麦的温度敏感系数在3月中旬至4月上旬及5月上旬至6月上旬为正值,这两个时段的气候变暖有利于春小麦生产;6月中旬至7月上旬及4月中下旬温度敏感系数为负值,这两个时段的气候变暖不利于春小麦生产。总体而言,气候变暖对春小麦单产的贡献为-2.6%。     

不同稻麦种植模式适应气候变化的效益比较分析

通过调查江苏省全球环境基金项目区农户和专家的投入产出,使用成本效益分析方法和IPCC推荐的温室气体估算方法评估比较了3种种植方式（人工插秧、机械插秧和直播）的水稻在麦稻轮作复种“两晚”模式（水稻晚收, 小麦晚播）下的社会、经济和生态效益。结果表明：水稻直播和机械插秧可以节省更多劳动力;农业机械燃油、施用化肥、稻田淹水等农作措施导致了大量人为温室气体排放;水稻种植方式为人工插秧的麦稻轮作模式能取得最优的经济和生态效益;“两晚”模式实施的关键是适时地利用近年来增加的农业气候资源。水稻人工插秧与麦稻“两晚”相配合的种植模式是减缓和适应气候变化的较优选择。     

一次台风与河套低涡共同影响的陕北暴雨分析

分析了黄土高原东部一次台风与河套低涡共同影响的陕北暴雨,结果表明:深厚、稳定的河套低涡低层辐合、高层辐散的垂直结构及位势不稳定等特征为暴雨区附近强烈上升运动的发展和维持提供了有利的环境条件。低空台风低压环流北侧偏东风气流形成的水汽和能量通道在地处内陆的陕北地区产生强水汽辐合,并导致不稳定能量的积蓄和释放,直接造成了台风外围远距离暴雨的发生。暴雨的形成与地面流场上中尺度辐合系统、卫星云图上中β尺度对流系统(MβCSs)等密切相关。     

利用卫星云图估算黄河中游地区平均面雨量

介绍了利用卫星云图资料估算黄河中游面雨量的基本方法：将GMS卫星1h间隔的可风和红外云图作为判别的两个特性进行分类，确定红外光线资料的所有最小值点作为对流核；多参照Negri-Adler的方法，应用斜率参数消除卷云；应用－维云模式确定红外线图上对流核的降水率，层状云降水通过一个温度阈值给出。另外，通过2001年7月26日至28日黄河流域出现的一次较强降雨过程进行应用分析，得出结论－－利用卫星云图估算黄河中游地区平均雨量的方法具有很好的实用价值。     

利用卫星云图估算黄河中游地区平均面雨量

介绍了利用卫星云图资料估算黄河中游面雨量的基本方法将GMS卫星1 h间隔的可见光和红外云图作为判别的两个特性进行分类,确定红外线资料的所有最小值点作为对流核;参照Negri-Adler的方法,应用斜率参数消除卷云;应用一维云模式确定红外线图上对流核的降水率,层状云降水通过一个温度阈值给出.另外,通过对2001年7月26日至28日黄河流域出现的一次较强降雨过程进行应用分析,得出结论--利用卫星云图估算黄河中游地区平均面雨量的方法具有很好的实用价值.     

2007年7月19日黄淮地区区域性暴雨成因分析

利用常规资料、T213数值预报产品、卫星云图和NCEP 1°×1°的6 h再分析资料,分析了2007年7月19日河南省黄淮地区区域性暴雨的成因,结果表明:此次区域性暴雨是西伯利亚西部高压脊前不断有冷空气南下,使贝加尔湖切断低压发生替换过程中衍生出许多短波槽携带冷空气南下与南支槽前、副热带高压外围西南暖湿气流大量向北输送汇合产生的;卫星云图直观演示了中尺度对流复合体(MCC)演变特征,而且在其移动过程中激发出的中α、β尺度对流云团造成了短时强降水;云顶亮温tbb最低值中心及强度、θse高能区可以指示强降水的落区和移动方向;另外,高低空急流耦合形成急流次级环流为中尺度对流云团长时间维持提供了持久、深厚的上升运动.     

中国当代土地利用变化对黄河流域径流影响

使用区域气候模式(RegCM3)和大尺度汇流模型(LRM),研究中国地区土地利用/植被覆盖变化对黄河流域降雨径流过程的影响。RegCM3嵌套于欧洲数值预报中心(ECMWF)再分析资料ERA40,分别进行了中国区域在实际植被和理想植被分布情况下两个各15年(1987～2001年)时间长度的积分试验。随后,RegCM3 两个试验的输出径流结果分别用来驱动LRM。与观测资料的对比分析表明,在实际土地利用状况下,LRM能较好地模拟黄河河川径流的季节和年际变化。研究结果指出,当代土地利用引起了冬季黄河上游部分地区降水减少,中下游地区降水增加;引起夏季整个黄河流域降水的减少。总体来说,当代土地利用变化引起黄河流域年平均降水的减少。对于水文站河川径流量,除了冬春季略有增加外,其他月份河川径流均会减少,并且在9月减少最多。土地利用引起的植被退化造成黄河径流的大幅度减少,并且越向下游减少幅度越大,这可能是引起黄河下游断流的重要原因之一。     

冬小麦区土壤水分预报和灌溉决策系统的业务应用

建立了适用于单站，区域以及全国范围的冬小麦土壤水分预报和灌溉决策业务服务系统，并在2000年3－6月做了15周次土壤水分预报和灌溉决策，其中13次在中央电视台第七套节目“气象与农情”栏目中播出，直接为农业生产服务，土壤水分预报误差分析表明：0－100cm平均相对误差最小，0－50cm次之，0－30cm最大，土壤湿度预报分布规律与实况基本一致。     

黄河中游“三花间”区气候变化特征

利用黄河中游地区三门峡至花园口区间(简称"三花间"区)21个气象站1955-2006年的气温和降水量资料,采用滑动平均、趋势分析、小波变换和Mann-Kendall等方法,探讨了黄河"三花间"区气温和降水量的年际和年代际变化特征.结果表明:(1)近50多年来"三花间"区年平均气温的年代际变化为1950年代后期至1980年代为偏冷期,1990年代之后气温明显升高,冷暖转折的突变点在1994年,2001年以来是近50多年来最暖的时期;年及冬、春、秋三季平均气温均呈上升趋势,尤以冬季增温开始最早,增温最明显.(2)降水量的年代际变化为1950年代后期至1960年代、2001年之后为多雨期,1970年代至1990年代为少雨期,其中以1990年代降水最少;各季降水量除冬季外均呈减少趋势,以夏季减少最明显.(3)黄河"三花间"区气候总体向暖干化方向发展,但2003年之后进入了多雨期,未来几年气候存在着向暖湿化变化的可能性.     

黄河源区多、少雪年土壤冻融特征分析

利用2011年10月至2017年12月黄河源区鄂陵湖野外观测数据,对比分析多雪年与少雪年土壤冻结与消融时间、土壤温湿度、地表能量分量的变化特征。结果表明:多雪年地表反照率偏高,净辐射偏低,地表感热输送偏低,土壤由热“源”转为热“汇”的时间晚于少雪年。积雪可减少土壤吸收辐射能量,减少地表感热通量,在土壤完全冻结期与消融期增大地表潜热通量,在完全冻结期,减少土壤向大气的热输送,在消融期,减少大气向土壤的热输送。积雪在冻结期有降温作用,使得多雪年土壤较早发生冻结,且同一时期土壤温度偏低;在完全冻结期有保温作用,使得土壤温度偏高;在消融期有保温(“凉”)作用,使得消融较晚,且同一时期土壤温度偏低。在整个积雪年内,多雪年浅层土壤湿度高于少雪年,积雪对浅层土壤有保湿作用。积雪使土壤开始冻结时间有所提前,开始消融的时间有所滞后,可延长该年土壤完全冻结持续天数。