地形因子对华东地区降水影响的尺度效应研究

降水是地表淡水资源的主要来源,降水分布强烈的时空异质性给陆地水循环研究带来了较大不确定性,因此降水的空间异质性及其影响因子研究一直是水循环研究的重点。选取观测资料丰富的华东地区,采用351个气象台站降水观测数据,通过一般线性回归模型、地理加权回归模型和多尺度地理加权回归模型的拟合结果,研究了典型地形因子对降水空间分布的影响及其影响尺度。结果表明,传统的一般线性回归模型不能表征降水分布的空间异质性,而地理加权回归模型和多尺度地理加权回归模型均较好地拟合出了降水在空间上的非均匀分布（R2>0.7）。此外,多尺度地理加权回归模型的带宽数还反映了各地形因子对降水空间分布的影响尺度。一般说来,带宽数较小的局地影响因子对降水的空间异质性影响较强。对于年降水量,地形高程和地形起伏度是影响降水空间异质性的主要地形因子,而地形坡度和主风向系数对降水的影响不显著。在不同季节,各地形因子对降水空间分布的影响程度不同。地形高程对夏季降水影响较大;离海岸线距离对春、秋季南部山区降水影响较大;地形起伏度对冬季降水有重要影响。厘清我国不同季节降水与地形因子间的关系,有助于理解各季节复杂地形因子对降水的贡献,为...     

地形对青藏高原丰枯水年雨季降水量空间分布的影响

采用高分辨率的3"数字高程模型及青藏高原东部102个常规气象观测站5～9月份的降水量资料,根据降水随高度分布将站点分为三类,再采用多元逐步回归的方法,建立了青藏高原40年(1961-2000年)逐年雨季降水量与经度、纬度、海拔、坡度、坡向、开放度等6个地理、地形因子关系模型,并以此为基础,分析了三类区域在丰枯水年里的因子系数的变化规律.结果表明,此法建立的关于高原降水量与诸因子之间方程的相关性显著,相对误差20%,平均相对误差4.4%,估算模型的相关系数均通过0.05的显著性检验;海拔低于1 400 m的第一类区域,主要受地形高度和开放度等局地地形的影响,来改变旱涝年的降水分布特征,海拔高度大于3 600 m的第三类区域,主要受开放度和坡度的影响,其他区域主要受地形的海拔、经度和开放度等局地地形的影响;高原季风是影响第三类区域水汽分布的主要因素,在季风加强时,开放度和经度的影响也随着加强,而坡度和海拔的影响减弱,从而使得水汽的局地性分布特征增强,东西分布差异加大,相应地局地降水分布特征加强,东西差异加大.地理地形因子影响大气的水汽输送和大气的垂直运动,从而导致其对空间降水分配的差异.     

黑龙江省降水混沌识别及空间分布研究

为更好地研究降水时间序列的非线性特征,基于不同时间尺度0-1测试方法识别黑龙江省30个气象站1958~2011年降水时间序列的混沌特性。分别以三个不同时间尺度月系列、季系列、半年系列的渐进增长率中位值最小的北林站、漠河站、牡丹江站为代表说明黑龙江省各气象站均存在混沌特性,月系列和半年系列混沌特性较强,季系列混沌特性较弱。为研究全省范围内降水混沌特性空间分布规律,对各气象站K值进行克里金插值。空间分布结果表明,混沌特性在月降水系列呈现较为明显东西向的分带性,在季系列和半年序列并未呈现出明显的分带性;得出结论:不同时间尺度降水系列均产生混沌现象,混沌识别结果与气候类型、地形特征、人类活动特征相互支撑,为降水系统非线性特征提供一定参考。     

用GMS卫星资料反演复杂地形下的降水率

强降水主要由生命史短的中小尺度天气系统造成,对此类天气系统的预报,目前只有依靠卫星和雷达的实时监测并结合中系统的概念模式外推来完成。由于中国西北地区地形极为复杂,造成雷达盲区,影响其估算降水率。因此采用GMS-4卫星的红外和可见光展宽云图资料,经处理并转换后,再加入相应网格点上的数字化地形高度资料作为因子之一,用多级逐步判别模式估算逐时雨强等级,最后形成一套可在微机上对雨强场进行图像显示及处理的软件系统,满足了现时预报的需要。结果表明,小雨以上的降雨区域不论面积、形状均与实况基本一致。     

地形对黄河流域太阳辐射影响的分析研究

起伏地形中太阳总辐射由直接辐射、散射辐射、周围地形反射辐射三部分组成,依据各部分太阳辐射产生机理的不同,分别设计模型以综合考虑天文因素、大气因素、宏观地理因素、局地地形因素（坡向、坡度、地形相互遮蔽）是必须的。基于数字高程模型（DEM）数据和遥感影像,在全面考虑各种因素的基础上,建立了依托常规气象站观测资料的起伏地形下太阳总辐射计算模型,完成了黄河流域1km×1km分辨率太阳总辐射分布式模拟。结果表明：受坡地自身遮蔽和周围山地相互遮蔽的影响,总体平均而言,山地接收的太阳总辐射较平地少;局地地形对太阳辐射的影响程度随季节而变,在太阳高度角较低的季节,局地地形的影响较为显著。     

黄土高原区地形与植被分布规律对滑坡发生概率的影响

黄土高原区自然斜坡的地形与植被条件对滑坡的发生有一定的促进和抑制作用。通过将研究区划分为31 418个自然斜坡单元,利用ArcGIS区域统计功能提取斜坡单元的地形和植被参数,分析研究区斜坡的坡体形态和植被空间分布规律。依据区内292处滑坡调查点的资料,统计分析不同坡体形态下的滑坡发生概率。分析结果表明,研究区正向类的凸型和直线型斜坡发生滑坡的概率明显高于负向类的凹型和阶梯型边坡;随着斜坡坡度和坡高增大,发生滑坡的概率增大;阳坡发生滑坡的概率明显高于其他坡向的边坡;随着NDVI增大,滑坡发生概率显著降低。     

中国天山山区降水空间分布模拟及成因分析

为了研究中国天山山区降水空间分布规律及其形成机理,基于研究区DEM及气象站点数据资料,运用偏最小二乘法和GIS技术建立了山区降水估算模型,并分析其降水成因。结果表明:天山山区年降水具有明显的经度和纬度地带性,西段多于东段,北坡(迎风坡)多于南坡(背风坡);研究区降水在海拔4 000 m以下呈线性增加特征,随后显著减少,在5 500 m左右出现第二极大值带;坡度小于50°时降水与坡度呈显著正相关。在地形抬升条件下,随气温下降和相对湿度上升使降水增加,这也是山区降水形成的必要条件。总体来看,偏最小二乘法可以有效解决降水及各因子间多重相关性问题,模型回归效果较显著,在模拟山区降水方面具有一定适用性。     

取样扰动对固结系数的影响研究

在软土工程中,地基土的固结系数是重要参数。目前固结系数的选取主要根据室内固结试验得到的沉降与时间曲线得到。但已有的研究成果表明,室内试验获得的固结系数远低于现场资料反演得到的固结系数,取样扰动是一个重要的影响因素。根据Hong & Onitsuka的扰动度定义,推导了取样扰动对固结系数的影响,并引用了大量的试样数据验证了分析的合理性。     

我国西北地区多年降水的氢氧同位素分布特征研究

降水是干旱区水文循环研究不可缺少的水文要素,为了揭示我国西北地区大气降水的氢氧同位素时空分布特征,合理开展不同尺度水文循环研究和建立对比标准,系统搜集分析了乌鲁木齐、银川、张掖、兰州、平凉、西安和拉萨七个地区多年大气降水的氢氧同位素数据资料。分析结果表明:乌鲁木齐、银川、张掖和兰州四个地区的δ18O值夏半年明显高于冬半年,从全年尺度上来看只是受到了温度效应的影响;而位于关中盆地的西安地区则由于复杂的水汽来源,冬半年表现出受温度效应的控制,夏半年转为雨量效应控制为主。平凉地区δ18O与其它海拔相近地区(如兰州)相比5~9月份均偏负,这与平凉地区较弱的城市热岛效应有关。西北地区大气降水δD和δ18O的变化范围均在全球大气降水的变化范围之内,除平凉和拉萨外,其它几个地区大气降水线方程的斜率和截距均小于全球大气降水线,说明这些地区的降水是在干旱环境下经历较强程度的蒸发条件下进行的,且在降水过程中还可能受到了局地二次蒸发凝结等水汽循环的影响。而该区域大气降水的氘盈余(d值)表现出冬半年高、夏半年低的特点,表明冬半年和夏半年水汽来源不同或者水源地的蒸发条件不同。     

数字高程模型分辨率对流域地形特征参数的影响

地形特征(如高程和坡度)和水文特征(如河流长度和河流坡度)是分布式流域水文水质模型的基础输入参数,用于量化描述模型模拟流域的自然特征。这些特征参数的准确性直接影响水文水质过程模拟的准确性。应用数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)在4个不同地形的子流域研究了10种不同分辨率DEM对平均高程、流域面积、坡度、河流坡度、最长河长等参数的影响。结果表明,随着DEM分辨率降低,流域地形变缓,流域平均坡度逐渐减小;随着DEM网格分辨率的变化,子流域划分范围和河道位置也都可能发生变化,且该变化在地形起伏较小的丘陵平原地区较明显,子流域集水面积和河长进一步随之改变;河流坡度随DEM分辨率降低则呈无规则变化。从地形和水文参数两方面揭示了DEM 分辨率在分布式流域模型中的不确定性影响。     

2009-2010年青藏高原土壤湿度的时空分布特征

利用2009年7月1日至2010年6月30日中国气象局研制的多源土壤温湿度融合分析产品, 分析了青藏高原地区不同深度的土壤湿度分布特征. 结果表明: 青藏高原土壤湿度具有显著的季节变化特征, 即春季土壤湿度最大, 夏季次之, 秋季最小; 土壤湿度呈现出浅层和深层低湿、中间层高湿的特点, 且土壤湿度由浅到深层变化幅度逐渐减小. 随着温度回升, 3-8月为土壤湿度增加时段, 湿度增加区域从藏东南向西北、塔里木盆地向藏东北扩展, 9月以后土壤湿度呈大范围减小. 随着季节变化, 浅层土壤湿度高湿度区域从南部向北部移动, 中间层土壤湿度的变化与浅层相反, 深层土壤湿度季节变化差异不大, 高湿度区域基本位于高原南部.     

青藏高原总辐射变化对高原季节冻土冻结深度的影响

利用青藏高原及其毗邻地区22个辐射观测站建站至2000年的总辐射及日照百分率观测资料,确定了Angstrom-Prescott模型参数,以此模型估算了高原及毗邻地区116个站1961年1月至2000年12月份的总辐射.结合高原地区75个气象站的冻土观测资料,探讨了青藏高原地区总辐射变化对高原土壤季节冻结深度的影响.结果显示,冬季总辐射变化对季节冻深有较大影响.冷湖、玉树两个较典型的站点中总辐射与土壤冻结深度的负相关关系显著,与典型站点相似,德令哈、格尔木两站总辐射与季节冻深亦呈负相关.研究区域内,近乎80%的调查站点,总辐射与季节冻结深度之间关系呈现负相关;另外21%的站点呈现正相关关系.多元回归分析结果显示,纬度、海拔、总辐射及气温4个因子与季节冻结深度的相关显著.总辐射是高原土壤季节冻结深度的重要影响因子之一.     

青藏高原第四纪钾盐矿时空分布特征 及成矿控制因素

青藏高原是中国钾盐的重要产地,钾盐矿产主要分布在柴达木盆地和羌塘高原内陆湖盆区,从北到南盐湖水化学类型具有明显的分带,柴达木盆地区盐湖水化学类型为硫酸镁-氯化物型,钾盐矿产具有成盐多期性,以卤水钾盐为主,固液并存;羌塘高原内陆湖盆区盐湖水化学类型为碳酸盐-硫酸盐型,钾盐主要存在于卤水中。在综合分析青藏高原钾盐矿产时空分布的基础上,进一步分析青藏高原钾盐矿产成矿的控制因素有成矿物质来源、构造地貌及气候,其中成矿物质主要来源于地层和深部水的补给,构造地貌决定物质的搬运富集,气候决定矿产的形成和保存。     

利用不同插值方法对青藏高原降水稳定同位素空间分布分析

利用稳定同位素大气环流模型模拟结果, 借鉴数据同化的思想, 运用Cressman插值法和最优插值法两种空间插值方法对青藏高原多年平均降水δ¹⁸O模拟结果进行客观订正, 并运用交叉验证方法检验空间插值的效果. 结果表明: 最优插值法订正的结果稍优于Cressman插值法; 对比订正结果与运用经验回归模型BW模拟结果表明, 最优插值所建立的降水稳定同位素的空间分布结果要优于BW模型模拟结果, 而Cressman插值方法订正的降水稳定同位素的空间分布结果与BW模型模拟的结果相当. 两种空间插值所得结果经过高程订正后, 对青藏高原南部的预测结果得到了明显改善.     

ERA-Interim地表温度数据集在青藏高原冻土分布制图应用的适用性评估

地表温度综合反映了大气、植被和土壤等因素的能量交换状况, 是冻土分布模型和一些寒区陆面过程模式的上边界条件, 对多年冻土分布制图和活动层厚度估算有重要意义. 为了评估ERA-Interim 地表温度产品在青藏高原地区的适用性, 综合比较了青藏高原69个海拔2 000 m以上气象站1981-2013年地面实际观测值与ERA-Interim之间的差异及其分布状况. 结果表明, 两种资料的变化趋势一致, 但是ERA-Interim地表温度在数值上与实际观测值差别显著, 平均偏低7.4℃. 原因之一可能是由ERA-Interim再分析资料格点的海拔高度与气象站实际海拔高度差异引起的. 根据两种温度产品之间海拔的差异, 对ERA-Interim地表温度重新进行模拟, 经过模拟后的ERA-Interim地表温度与实际观测值的差值在大部分气象站变小, 平均偏高0.4℃. 因此, 经过重新模拟的ERA-Interim地表温度基本能够反映青藏高原地表温度的真实情况. 以模拟后的ERA-Interim地表温度作为地面冻结数模型的输入参数模拟了青藏高原冻土分布, 结果表明青藏高原多年冻土区面积为1.14×10⁶ km², 季节冻土区面积为1.43×10⁶km².     

青藏高原近南北向裂谷的时空分布特征及动力学机制

青藏高原南部发育的一系列近南北向裂谷是印度-欧亚大陆持续挤压作用下的大型伸展构造,也是揭示高原后碰撞构造演化过程的重要对象。目前,关于南北向裂谷的形成机制存在多种假说模型,并对裂谷时空分布特征做出了不同的预测,这成为约束裂谷成因机制的关键条件。综合关于裂谷启动时间的已有研究成果,进一步梳理了南北向裂谷的时空分布特征,结果表明近南北向裂谷的启动时间似乎具有自西向东逐步减小的趋势,这与拉萨地体广泛出露的后碰撞岩浆作用演化过程一致。在此基础上,结合地球物理观测,推断近南北向裂谷的动力学机制与印度板片向东拆离假说最为契合。印度板片自西向东的拆离建立了向东传播的重力势能梯度,从而驱动岩石圈向东流动,最终导致南北向裂谷依次向东发育。     

Research Status and Prospect of the Interaction Between Tibetan Plateau Shear Line and Tibetan Plateau Vortex

The Tibetan Plateau Shear Line (TPSL) is usually accompanied by the Tibetan Plateau Vortex (TPV) and this phenomenon is one of the assembled weather systems over the Tibetan Plateau (TP) and its surrounding areas. This assembled system plays a very important role in the high impact weather process in the TP and East China. We reviewed the research history and progress of TPVs and TPSLs, and mainly discussed the relationship and interaction mechanism of them. According to the latest research achievement of TPSLs and its relationship with TPVs, the development and application trends of related theory and methods, we proposed several notable new research directions in the field of this study. It is not clear for the relationship and the physical mechanism of the interaction between TPSLs and TPVs as well as some high impact weather initiated by them currently. Therefore, this research work is really quite important for theoretical development of weather dynamics of the TP, and is expected to provide a theoretical guide for severe weather analysis and forecast over the TP and its neighborhood.     

1971-2010年青藏高原冬季降雪气候变化及空间分布

利用青藏高原55个气象站1971-2011年冬季（12月-翌年2月）逐月降雪量资料分析了冬季降雪的气候特征,得到高原冬季降雪总体上呈现东部和南部多、西北部和雅鲁藏布江中段少雪的分布特征,相对变率分布与降雪的分布几乎相反且变率大,以30°N为界高原降雪存在南北反相的变化趋势即北部降雪有所增加而南部减少.用旋转经验正交函数REOF结合相关分析进行降雪分区的基础上,重点分析了近40 a来高原降雪的演变特征和长期气候趋势.结果表明：降雪分布清楚地反映了高原的地理特征和气候特点,即高原南部迎风坡、冷暖气流交汇处降雪多,而背风坡、北部降雪少;近40 a降雪呈现“少-多-少”趋势,1980-1990年代期间降雪明显偏多,大约1970年代中期发生了由少雪到多雪的突变现象,其中南部2个区分别在2007年和1988年出现了降雪减少的突变现象;降雪具有显著的准14 a年代际变化和准8 a周期变化,且存在年代际特征.     

基于MODIS数据的青藏高原冰川反照率时空分布及变化研究

冰川反照率对冰川融化具有重要影响,以2000-2013年MODIS的MOD10A1逐日积雪反照率数据资料为基础,分析了青藏高原冰川反照率的时空分布及变化。结果表明：冰川年平均反照率变化范围是0.42（枪勇冰川）~0.75（PT5冰川）,其中夏季平均反照率变化范围是0.45（来古冰川）~0.69（东绒布冰川和古里雅冰川）。冰川反照率空间分布并没有明显的规律性,而冰川反照率的变化速率空间分布规律明显——南部较大往北减小,北部反照率出现增大现象。研究区内大部分冰川反照率呈波动降低的趋势,年平均反照率和夏季平均反照率变化速率最大值都出现在枪勇冰川,分别是-0.015 a^-1和-0.019 a^-1。木吉和木孜塔格冰川年平均和夏季平均冰川反照率都增大,木吉冰川是由于2012年的高反照率引起的,而木孜塔格冰川主要与该地区气温降低、降水增多有关。     

论青藏高原苔原——成因、分布与分类的研究

通过分析青藏高原形成苔原的综合因素,论证了高原边缘高山和高原本体都发育有苔原,是全球中纬度独特的大陆苔原带.在划分高山苔原与山原苔原的基础上,将山原苔原进一步划分为湿地苔原、草甸苔原、草原苔原和荒漠苔原等4类,丰富了全球苔原结构.阐明青藏高原既有区域环境的独特性,也有适应全球地带性规律的统一性,使高原自然地带的定位更为准确,也有益于高原环境垂直带理论的完善.