不同下垫面大气边界层湍流的混沌特性研究

根据３ 种不同观测资料,计算和分析了有关诊断具有耗散结构的系统混沌运动的特征量：功率谱、关联维数、Ｌｙａｐｕｎｏｖ 指数和关联熵。结果表明：尽管下垫面明显不同,大气边界层湍流均为混沌运动。     

混沌动力学及其在干旱预测中的应用

本文叙述了混沌动力学产生的科学背景，混沌动力学的基本概念，以及基于混沌动力学的干旱预测的技术方法。     

攀西地区月降水时序非线性特性分析

在介绍相空间重构理论的基础上,以攀西地区4个站点47 a的月降水时间序列为例,研究了该地月降水时间序列的非线性特性。首先,运用定量的G-P关联维方法,探讨了非线性分析的主要定量指标,具体而言有,饱和关联维数D2和柯尔莫哥诺夫熵,计算表明攀西月降水时间序列具有一定的非线性混沌特性。其次,结合定性的功率谱分析方法,进一步验证了攀西月降水时序具有非线性特性。除此之外还应用Cao方法检验,从而排除了月降水时序为随机序列的可能性。本文为进一步研究月降水时序数据的复杂性及其演化规律奠定了基础。     

攀西地区月降水时序非线性特性分析

在介绍相空间重构理论的基础上, 以攀西地区4个站点47 a的月降水时间序列为例, 研究了该地月降水时间序列的非线性特性。首先, 运用定量的G-P关联维方法, 探讨了非线性分析的主要定量指标, 具体而言有, 饱和关联维数D2和柯尔莫哥诺夫熵, 计算表明攀西月降水时间序列具有一定的非线性混沌特性。其次, 结合定性的功率谱分析方法, 进一步验证了攀西月降水时序具有非线性特性。除此之外还应用Cao方法检验, 从而排除了月降水时序为随机序列的可能性。本文为进一步研究月降水时序数据的复杂性及其演化规律奠定了基础。      

黔东南夏季干旱指数及气候规律研究

以降雨量、蒸发量和前期降雨量为参数,定义了黔东南夏季干旱指数,并用该指数对黔东南的夏季干旱进行了等级划分;计算了1971～2000年夏季干旱指数,以此对黔东南夏旱的气候规律作了分析,得出了黔东南夏季干旱的时空变化规律.     

忻州地区1999年气候干旱分析研究

11999年气侯干旱特征干旱是我区也是全省的主要气象灾害。在全省范围内,干旱的发生频率和影响范围,在自然灾害中占据首位。1999年我区又遇到了百年不遇的大旱,旱情甚至比1972年还要严重。例如河曲县,1972年大旱年,6－8月降水量为118．8mm,而1999年仅降了73．5mm,比1972年还少45．3nun。由于干旱,河水断流,水库干涸,地下水位下降,工农业用水和人畜吃水困难,有的地方甚至颗粒不收,一片荒凉景象。同时,生态环境也受到了很大的破坏。为了便于研究,我们把忻州地区分成四个片：忻定盆地用忻州的资料;神、五、苛、宁高寒地区用五寨…     

云霄县干旱的气候统计特征

云霄县的严重干旱集中出现在秋冬季和春季，春季出现大旱、特大旱的几率达36％，秋冬季出现大旱、特大旱的几率高达45％。严重干旱持续天数长，在3个月以上的占64％，且持续百日以上的严重干旱的出现频率，自20世纪80年代初起，明显增大，这可能与气候变暖的大环境有关。     

云霄县干旱的气候统计特征

云霄县的严重干旱集中出现在秋冬季和春季,春季出现大旱、特大旱的几率达36%,秋冬季出现大旱、特大旱的几率高达45%.严重干旱持续天数长,在3个月以上的占64%,且持续百日以上的严重干旱的出现频率,自20世纪80年代初起,明显增大,这可能与气候变暖的大环境有关.     

甘肃黄土高原帕尔默旱度模式的修订

干旱是甘肃黄土高原雨养农业区最主要的气象灾害,干旱的发生包含许多复杂过程和条件,因而研究一个考虑因子较为全面的干旱指标较为困难。本文在美国帕尔默旱度模式和中国修正的帕尔默旱度模式的基础上,根据本区特点,从建模资料站点、可能蒸散计算、土壤田间持水量和径流计算等几个方面进行了修正,并利用甘肃黄土高原12个站点的资料,建立了适用于本区的旱度模式,以期为本区的干旱研究提供一种有效的工具。     

黄土高原春季干旱时空分异特征

采用基于相对湿润度的干旱指数分析方法和黄土高原1961 2010年气候要素资料,研究了黄土高原春季干旱时空变化、异常分布和次区域演变特征。结果表明:1961 2010年黄土高原春季干旱强度变化呈现明显中心区域强、周边区域弱的分布特征,其中中部腹地干旱强度增加趋势倾向率最大,中部周边干旱强度增加次之,东北部和西部边缘呈减弱趋势。研究区不同区域春季干旱强度呈同位相变化是干旱变化的首要空间分布模态,异常中心区域在陕北、陇东及宁夏西南部。东西部反相位分布模态反映了黄土高原东西部所受大气系统影响差异性的特征。根据载荷向量不同模态空间异常分布型,可将春季干旱划分为西北部型、东北部型和南部型等3个次区域异常型,南部春季干旱强度时间序列呈显著增强趋势,其由弱变强的突变点出现在1977年,西北部和东北部干旱强度也呈波动增强趋势,但未通过显著性检验,没有突变。西北部和南部春季干旱指数存在显著的3~4年振荡周期,东北部存在显著的5~6年振荡周期。     

基于EOS/MODIS资料的中国黄土高原西部土地覆盖分类

土地利用和覆盖信息不仅是全球及区域气候模式中所需的重要信息,也是描述生态系统的重要基础数据;获取其现状和变化信息,对于揭示土地覆盖的特征和变化规律,探讨变化的驱动因子,分析评价区域生态环境具有重要现实意义。采用多时相和多光谱遥感资料进行土地覆盖分类已成为一种行之有效的方法。植被类型的差异除了可表现为光谱差异外,还可表现为植被生长规律的差异;植被生长以年为周期,在这个周期内不同植被类型有着各自的生繁衰枯的物候节律,表现出不同的生长规律,其规律性极强,这种规律性也可以作为植被分类的一个出发点。于是,NDVI的时间序列分析成为基于生物气候特征的地表覆盖分类的一种手段。基于MODIS资料,首先对2003年植被生长季内共9个月的NDVI时间序列数据进行离散傅立叶变换,取得该时间序列的均值和前4个频率分量的振幅和相位后;采用ISODATA算法对中国黄土高原西部及其周边地区进行了分层土地覆盖分类,并采用现有的土地覆盖数据集,进行了类别归并和精度评估,分类结果的总体精度达到了81.3%,Kappa系数达到了75.4%,结果证明了这种方法的可行性。     

黄土高原典型塬区冬小麦地表辐射和能量平衡特征

利用2006年4～7月黄土高原陆气相互作用试验实际观测资料,分析了黄土高原典型塬区冬小麦生长过程中不同天气条件下的地表通量特征。发现在不同天气条件下辐射平衡和能量平衡特征有很大变化。地面向上长波辐射在晴天、阴天、降水天时依次减小,到达峰值时间约滞后总辐射峰值到达时间1 h左右。大气向下长波辐射与地表向上长波恰恰相反,晴天量值最小,基本稳定在300 W·m-2左右,阴天和降水天依次增大。潜热是能量通量的主要消耗项,在夜间也大于零,夜间感热则为负值。土壤热通量达到峰值时间滞后于净辐射峰值到达时间约1.5 h,其日平均值晴天为正,阴天约为零,降水天则为负值。日平均波文比阴天大于晴天和降水天。植被覆盖度高时,土壤植被系统截留的总辐射也高。     

黄土高原秋季气候对全球增暖的暖干化区域响应

利用69年(1937—2005年)的实测气候要素资料和各种统计方法,研究了黄土高原秋季气候对全球增暖的暖干化区域响应,结果表明:黄土高原秋季暖干化在四季中最为突出,降水(降水量、降水次数、连续性降水时量等)趋于减少、气温(平均、日最高、最低、季极端最高气温等)升高、蒸发量加大,暖干趋势明显;总低云量趋于减少、日照增多、地温上升等促进暖干发展。黄土高原秋季暖干化区域响应中全区一致性是其最主要的特征,高原中西部响应最敏感;在近70年中降水量演变出现2次明显转折,气温出现2次突变;降水异常与西太平洋副热带高压的夏季(JJA)东西位置、北太平洋海温异常联系紧密;年代际演变中降水量存在20~30年周期,气温周期不<70年;预测未来20年内秋季气候将以暖湿为主。     

陇东黄土高原气象干旱特征分析及其对农业的影响

为了深入了解陇东黄土高原气象干旱时空分布特征,以提高干旱灾害的监测、预报、预警及防治能力,减少经济损失,利用庆阳市8个县(区)30a(1989~2018年)降水资料,计算了各县(区)月、季、年降水距平百分率,按降水距平百分率干旱指标选取干旱事件,从月、季、年不同时间尺度统计分析了陇东黄土高原气象干旱时空特征,并对该地区2011~2018年的灾情进行了分析。结果表明：30a来气象干旱发生的频次存在自西北向东南逐渐减少的特点。气象干旱发生的月频次呈波动状,其中12月最多,7月份最少;气象干旱主要发生在春季,以轻旱为主,中旱次之,重旱及特旱发生概率较小。从19世纪90年代到现在气象干旱事件发生的年频次逐渐减少,其造成的农作物成灾面积有逐年减少的趋势,这是因为我国提出了建设社会主义生态文明的思想,人们保护环境的意识增强,合理的利用了空间水资源,调整产业结构,种植防旱植被,加强水利工程建设,改善生态环境所致。     

黄土高原尘沙作为大气冰核的实验研究

将黄土粒子直接撒入云室进行成核率检测,在–15℃时成核率可高达4×106/g。这些结果可解释在沙尘暴期间观测到的大气冰核的高浓度。从中国黄土高原扬起的沙尘粒子为下游地区提供了丰富的冰核。     

中国黄土高原区域性暴雨时空变化及碎形特征

利用黄土高原51个测站40年日降水资料,采用REOF分析、小波分析和分维分析等方法,研究了该地区区域性暴雨的时空特征。结果表明:黄土高原区域性暴雨事件趋于减少,过程雨量加大;区域性暴雨频数演变存在4年和7~8年的振荡,以4年周期为主;在1977年区域性暴雨事件出现突变性减少,相应的短周期减弱、长周期加强。分析表明,区域性暴雨事件骤减与500 hPa高度、副热带高压和青藏高压位置关系密切;与区域性暴雨事件伴随的全区降水量存在6个空间型,各型暴雨雨量异常具有客观碎形(分形)特点,其中黄土高原西北部和东南部暴雨雨量异常偏多的分维数值较小,在黄土高原中部分维数值较大,反映出黄土高原中部暴雨异常偏多的非线性机制最为复杂,而西北部和东南部地区相对简单。     

黄土高原农业生产气候脆弱性的初步研究

介绍了农业生产的气候脆弱性概念和评估方案,并据此估算和分析了1990年和1997年黄土高原地区130个县市农业生产的气候脆弱性分布现状;然后利用IPCC推荐的最新GCM模拟结果确定了我国西北地区未来2010～2050年气候变化情景,在现有和设定的社会经济发展情景下分析了黄土高原农业生产的气候脆弱性可能变化,并讨论了有关农业可持续发展对策.     

黄土高原塬区地表辐射和热量平衡观测与分析

利用2005年夏季黄土高原塬区陆面过程野外试验(LOPEX05)的观测资料,初步分析了甘肃平凉黄土高原塬区地表辐射收支和热量平衡特征。结果显示,黄土高原塬区地面长波辐射大于大气长波辐射,典型晴天、阴天和雨天情况下两者平均差值分别为65,25和8 W.m-2;对于地气能量交换各个分量而言,黄土高原塬上和塬下在相同下垫面下的差别不大,但裸地和有植被的下垫面差别很明显;在白天,潜热在净辐射中所占的比重较大,其次是感热,最后是土壤热通量。对能量平衡中的储存项如热通量板上层土壤的热存储和植被冠层存储进行了估算,结果表明,土壤的热储存项在-30~70W.m-2之间,而植被的热能储存项在-10~25 W.m-2之间。在考虑估算的存储项之后,能量平衡散布图斜率由0.68提高到0.79,相关系数R由0.90提高到0.93,两者分别提高了11.0%和3.0%,并对能量不平衡有明显的改进,说明能量储存项在地表能量闭合中必须考虑。