近40年那曲地区气候特征分析

利用藏北那曲地区6个气象站1961—2000年逐日气象资料,用联合国粮农组织UNFAO(1998年)的Penman—Menteith模式,计算了潜在蒸散量,采用常规统计方法和墨西哥帽小波变换分析了那曲地区1961—2000年气温、降水和潜在蒸散的地理分布以及年内、年际变化规律。研究表明:近40年那曲地区春季、夏季、秋季、冬季、生长季(5~9月)和年的平均气温均呈增加趋势;降水量除夏季外也均呈增加趋势;潜在蒸散量秋季和冬季呈减少趋势,其它时段呈增加趋势,而在1971—2000年,6个不同时段的潜在蒸散量均呈下降趋势。那曲地区近40年来的气候变化比较小,但总体在向暖湿方向发展,2000年以后继续暖湿化的可能性比较大,这有利于当地的农牧业生产和生态环境的改善。     

农牧交错带植被演变对区域气候影响的模拟

利用中尺度模式WRF和1981年、1990年卫星遥感地表分类数据,模拟分析了典型年份农牧交错带内地表植被变化对2001-2010年中国区域气候的影响。结果表明:(1)相对于1981年,1990年交错带内38°N以北(南)植被覆盖增加(减小),地表粗糙度增加(减小)。(2)当植被覆盖度增加(减小)、地表粗糙度增加(减小)时,交错带相应地区及附近地区温度升高(降低)。(3)交错带植被演变导致我国降水量差值场存在自东向西的"正-负-正"分布,地表粗糙度增加(减小)对应降水量差值增加(减少),且降水量越大,水循环越充足,植被演变对降水量的影响表现越突出。(4)交错带的植被演变主要影响中高层风场,且存在明显的季节性差异。500 h Pa气旋状(反气旋状)偏差风场环流中心对应着降水量差值场的正值(负值)。     

那曲地区植被NDVI时空变化及成因分析

利用GIS和遥感技术方法分析了2000—2014年那曲地区植被归一化指数(NDVI)的时空分布特征和变化趋势,探讨了NDVI与几种气象因子的关系。结果表明:空间上,研究区植被NDVI在空间上呈自西向东、自南向北逐步增大,高海拔地区小于低海拔地区的分布特点;时间上,近15a的NDVI总体上呈不显著性下降趋势,NDVI变化可以分为3个阶段,分别为2000—2005年较好,2006—2008年略差,2009—2014年好转。植被面积变化趋势表现为西北部植被处于稳定状态的面积居多,变化较明显的区域集中在中部和东南部地区的人口密集区,改善和退化区域呈现交错出现的特点。那曲地区植被变化的主要影响因素为降水量和热量因素引起的,人类活动在较短时间尺度上对植被也有较大影响。     

西藏地区植被覆盖特征与气象因子的相关分析

利用NOAA-AVHRR数据,以归一化植被指数(NDVI)作为植被覆盖特征的指标,研究1982—2000年西藏地区地表植被覆盖的空间分布及时间序列变化,讨论了各季节植被活动的状况。并通过计算不同时段降水量与年最大NDVI、典型区域NDVI与降水、平均温度之间的相关系数,分析了不同植被类型下气象要素与植被覆盖的关系。     

近40年那曲地区日照时数和风速变化特征

利用那曲地区6个气象站1961—2000年逐日日照时数和风速资料,采用常规统计方法和墨西哥帽小波变换分析那曲地区近40年日照时数和风速的地理分布以及年内、年际、年代际变化规律。主要结果是:那曲大部分地区,年总日照时数大于2550小时,年平均风速大于4m·s-1;近40年那曲地区春季、夏季、秋季、冬季、生长季(5—9月)和年6个时段的日照时数均呈减少趋势;风速冬季呈减少趋势,其它时段呈增加趋势;6个时段的90年代日照和风速都小于80年代;2000—2005年日照时数和风速继续减小的可能性比较大。     

基于EVI的中国最近10 a植被覆盖变化特征分析

通过对2000—2009年增强型植被指数(EVI)数据的分析发现:在过去的10 a里,中国的植被覆盖度明显增加,植被活动在增强。植被覆盖的年变化和季节变化特征如下:(1)10 a来植被覆盖地区的面积呈增加趋势,植被稀少地区的面积呈减少趋势;(2)无论是植被覆盖区还是全国平均,单位面积EVI年平均值都呈增加趋势;(3)在生长季节(夏季、春季)植被活动增加更明显,EVI增加速率按季节排列如下:夏季春季秋季冬季。植被覆盖的空间变化特征显示,尽管总体上中国植被覆盖呈增加趋势,但存在空间异质性。结合同期的温度、降水和森林资源清查数据,从两个方面初步解释了植被覆盖度增加的原因,即:温度的上升和春季降水量的增加;近年来中国开展的大型林业生态建设工程。     

三江源区植被覆盖变化的气候效应初探

利用三江源区1981—2013年年平均气温和降水资料、曲麻莱牧草观测资料以及遥感监测资料等,分析了三江源区气候和植被多年变化特征,并对气候条件与植被覆盖的相关关系进行了研究,结果表明:(1)1982—2013年三江源区年平均气温急剧上升,平均每10a上升0.62℃,降水量总体呈增多趋势,平均每10a增多13.33mm。(2)1982年以来三江源牧草生长状况趋好,草层高度升高,牧草覆盖度和生物量平均每10a分别增加3.44cm、23.34%、467.23kg/hm2。植被NDVI值平均每10a增加0.005。(3)在三江源大部分地区植被NDVI值与年降水量相关关系较好,但与气温相关性较差。(4)当年降水量分别增加10%、30%和50%时,全区植被NDVI值分别增加2.22%、4.13%和10.24%。     

邯郸地区不同等级降水日数气候特征分析

全球气候变暖导致极端降水事件频发,给农作物生长、生态环境和社会经济等发展造成严重的影响。本文利用1974—2015年5—9月邯郸地区16个气象观测站逐日降水资料,分析了邯郸地区不同等级降水日数的变化,并探讨了不同等级降水日数与相应降水量的关系。结果表明:1974—2015年5—9月邯郸地区各等级降水日数存在一定的区域差异,西部山区小到中雨多、大到暴雨少,东部平原则正好相反。随着降水等级增大,对应的降雨日数迅速减少;邯郸地区总雨日数、小雨日数及暴雨日数均呈明显减少的趋势,中雨日数和大雨日数均呈明显增加的趋势,峰峰矿区为邯郸地区各等级降水日数变化趋势最显著的区域。进入21世纪后,邯郸地区中雨日数呈明显波动增加趋势,各等级降水日数与相应降水量的时间变化特征较一致;总雨日数的贡献率主要来源于小雨日数、中雨日数及大雨的日数,尤其是小雨日数的贡献较大;总降水量的贡献率主要来源于暴雨降水量。近42 a邯郸地区总降水量与不同等级降水量的相关性随降水等级的增大而迅速增高,相关性最高(最差)的为总降水量与暴雨(小雨)降水量。     

1960-2005年京津冀地区地表太阳辐射变化及成因分析

利用1960—2005年京津冀地区的地面太阳辐射资料,综合分析了该地区45年太阳辐射的分布状况和变化趋势,并结合云量、降水量、气溶胶光学厚度和大气含水量,分析了该地区太阳辐射的变化原因。结果表明:(1)京津冀地区的太阳辐射并没有出现20世纪80年代末到90年代中期的"变亮"现象;同期冬、春季总辐射下降,夏、秋季上升;(2)在1985—1997年间,依据总辐射变化情况,京津冀地区被分为截然相反的两个区域:东部地区总辐射增加,倾向率为1.016 MJ.m-2.mon-1.(10a)-1;西部地区总辐射减少,倾向率为10.092MJ.m-2.mon-1.(10a)-1;(3)总辐射增加的区域,主要是由于云量减少、降水量减少所伴随的日照时数增加以及气溶胶光学厚度降低所造成的;(4)总辐射减少的区域,云量、气溶胶光学厚度和降水量变化并不显著,总辐射持续减少。     

近几十年来长江上游流域气候和植被覆盖的变化

利用中国740台站资料分析了长江上游流域近50a来降水和气温的变化。结果表明,年降水量在20世纪50年代和60年代总体偏多,90年代后在上游的中部和东北部偏少;年平均气温自80年代中期以来呈现增加的趋势,特别是在上游西北部升温更加明显。在各季节中,区域平均的降水量在秋季有明显减少的趋势,区域平均的气温在冬季的增温更加显著。长江上游降水强度也存在年代际变化,区域平均的弱降水天数和中等强度降水天数都呈现减少的趋势。1982—2001年的归一化植被指数(INDV)数据显示,在上游的东部区域,植被有明显的退化;在西部区域,植被活动性有所增加。INDV与同期气候变化的相关关系表明,植被覆盖与降水量基本不相关,6—8月平均的INDV与同期的气温有明显的正相关,即气温的升高有利于植被的生长。     

Comparative Analysis of the Characteristics of Rainy Season Raindrop Size Distributions in Two Typical Regions of the Tibetan Plateau

Mêdog and Nagqu are two typical regions of the Tibetan Plateau with different geographical locations and climate regimes. These differences may lead to discrepancies in the raindrop size distributions (DSDs) and precipitation microphysical processes between the two regions. This paper investigates discrepancies in the DSDs using disdrometer data obtained during the rainy season in Mêdog and Nagqu. The DSD characteristics are studied under five different rainfall rate categories and two precipitation types (stratiform and convective). For the total datasets, the number concentrations of drops with diameters D > 0.6 (D < 0.6) mm are higher (lower) in Nagqu than in Mêdog. The fitted normalized gamma distributions of the averaged DSDs for the five rainfall rate categories show that Nagqu has a larger (lower) mass-weighted mean diameter D_m (normalized intercept parameter, lgN_w) than Mêdog does. The difference in D_m between Nagqu and Mêdog increases with the rainfall rate. Convective clusters in Nagqu could be identified as continental-like, while convective precipitation in Mêdog could be classified as maritime-like. The relationships between the shape factor μ and slope parameter Λ of the gamma distribution model, the radar re?ectivity Z, and the rainfall rate R are also derived. Furthermore, the possible causative mechanism for the notable DSD variation between the two regions during the rainy season is illustrated using reanalysis data and automated weather station observations. Cold rain processes are mainly responsible for the lower concentrations of larger drops observed in Nagqu, whereas warm rain prevails in Mêdog, producing abundant small drops.     

那曲地区雷暴天气时空变化特征及影响因素

利用1966—2011年西藏自治区那曲地区所辖7个气象站的雷暴天气历史观测资料,综合运用天气学及线性统计方法、小波分析方法,分析那曲地区雷暴日数的时间和空间分布规律及影响因素。结果表明:那曲地区的雷暴日数存在显著减少趋势,减少趋势达到0.01的显著性水平,变化倾向率为每10年减少5 d;那曲地区雷暴日数空间分布特征为北部多南部少,东部高山峡谷多于西部湖盆;雷暴日数高值出现在东北部,低值出现在东南部。季节分布为夏季最多,春、秋季相对较少,冬季很少出现雷暴;雷暴初日推迟,而雷暴终日提前,雷暴期有缩短趋势。多雷期、少雷期的差异主要表现在西太平洋副热带高压脊线西伸脊点的经度位置、巴尔克什湖东部至青藏高原处高压脊和高原短波槽的位置和强弱上。那曲地区5—9月雷暴日数存在5~10年、20年两种尺度的周期变化规律,从不同时间尺度周期的变化趋势可以看出那曲地区将逐渐进入多雷期。     

WRF模式对青藏高原那曲地区大气边界层模拟适用性研究

采用WRF（Weather Research and Forecasting）模式4种边界层参数化方案对青藏高原那曲地区边界层特征进行了数值模拟,并利用"第三次青藏高原大气科学试验"在青藏高原那曲地区5个站点的观测资料对模拟结果进行验证,分析不同参数化方案在那曲地区的适用性。研究表明,YSU、MYJ、ACM2和BouLac方案对2 m气温和地表温度的模拟偏低。BouLac方案模拟的地表温度偏差较小。通过对能量平衡各分量的对比分析发现,温度模拟偏低可能是向下长波辐射模拟偏低以及感热通量和潜热通量交换过强导致的。对于边界层风、位温和相对湿度垂直结构的模拟,局地方案的模拟效果均优于非局地方案。BouLac方案对那曲地区近地层温度、边界层内位温和相对湿度的垂直分布模拟效果较好。      

Land surface temperature shaped by urban fractions in megacity region

The influence of spatial scales on surface fluxes is an interesting but not fully investigated question. This paper presents an analysis on the influence of spatial scales on surface fluxes in the north Tibetan Plateau based on eddy covariance (EC) and large aperture scintillometer (LAS) data at site Nagqu/BJ, combined with the land surface temperature (LST) and normalized difference vegetation index (NDVI) of moderate-resolution imaging spectroradiometer (MODIS). The analysis shows that sensible heat fluxes calculated with LAS data (H_LAS) agree reasonably well with sensible heat fluxes calculated with EC data (H_EC) in the rain and dry seasons. The difference in their footprints due to the wind direction is an important reason for the differences in H_EC and H_LAS. The H_LAS are statistically more consistent with H_EC when their footprints overlap than when their footprints do not. A detailed analysis on H_EC and H_LAS changes with net radiation and wind direction in rain and dry season indicates that the spatial heterogeneity in net radiation created by clouds contributes greatly to the differences in H_EC and H_LAS in short-term variations. A significant relationship between the difference in footprint-weighted averages of LST and difference in H_EC and H_LAS suggests that the spatial heterogeneity in LST at two spatial scales is a reason for the differences in H_EC and H_LAS and that LST has a positive correlation with the differences in H_EC and H_LAS. A significant relationship between the footprint-weighted averages of NDVI and the ratio of sensible heat fluxes at two spatial scales to net radiation (H/Rn) in the rain season supports the analysis that the spatial heterogeneity in canopy at two spatial scales is another reason for differences in H_EC and H_LAS and that canopy has a negative correlation with (H/Rn). An analysis on the influence of the difference in aerodynamic roughness lengths at two spatial scales on sensible heat fluxes shows that the influence is greater in the dry season and smaller in the rain season because the ratio of z_{0m_LAS} to z_{0m_EC} is big in the dry season and is close to 1.0 in the rain season. This study on spatial scales on surface fluxes in the Tibetan Plateau will be helpful in analyzing and understanding its influence on climate.     

西北地区MODIS-NDVI指数饱和问题分析

为了了解西北地区MODIS-NDVI和MODIS-EVI两种植被指数的特点,本文利用美国NASA LP DAAC(Land Process Distributed Active Archive Center)2004年1~12月的250 m分辨率16天植被指数合成的MOD13 Q1数据集,对西北地区不同类型植被NDVI和EVI的特征进行分析,并对西北地区MODIS-NDVI饱和问题进行了初步研究。结果表明:NDVI和EVI对干旱—半干旱气候区植被覆盖度不高的植被类型描述能力相似,月际变化趋势一致。西北地区各种植被类型NDVI比EVI高,NDVI与EVI的差异总体上呈现从半荒漠、草原、农区到林区,随NDVI值的增加而增大的规律。对植被度覆盖度高的阔叶林和针叶林,在植被生长旺盛期,NDVI总在0.8附近波动,NDVI随植被的生长增加的很小,一直维持在一个高且平的范围内,不再能看出植被生长变化的现象,即饱和现象严重;而EVI表现良好,随着植被的生长而增加,能明显地反映出植被生长的季节变化。西北高寒草甸和陕西关中农业区NDVI也出现有不同程度的饱和,饱和时间因植被的不同从1~2月不等。0.8可作为NDVI饱和的阈值。NDVI饱和问题对卫星监测植被的研究和应用会产生误差,EVI能较好地解决NDVI的饱和问题。     

西藏地区雷暴与大气热源关系研究

利用1979～2008年NCEP/NCAR全球再分析月平均资料和雷暴记录资料, 运用相关分析和合成分析等方法分别对西藏地区大气热源和雷暴日数的关系以及热源强弱不同时期雷暴日数变化特征进行了分析。结果表明, 大气热源与雷暴日数存在着明显的正相关关系, 月相关系数高达0.86。在雷暴高发区的那曲东部、拉萨、日喀则中部、山南地区东北部和林芝地区西北部, 相关系数均超过了0.4。进一步分析表明, 当大气热源强值年时, 整个日喀则地区、拉萨地区、山南地区、那曲中西部和东部地区以及昌都地区中西部, 雷暴日数是偏多的。当大气热源偏弱时, 雷暴日数在日喀则中部地区减少最为明显, 其次在日喀则南木林县东北部和林芝西北部地区。     

西风南支与高原季风环流场下青藏高原大气边界层结构研究

利用第二次青藏高原(下称高原)综合科考"地-气相互作用与气候效应"立体综合加强期观测试验2019年5月、7月和10月珠峰、林芝、那曲和狮泉河站点的探空资料及ERA5再分析资料.探讨在西风南支与高原季风不同风场控制下高原大气边界层结构特征及其与感热潜热通量的关系.结果表明:西风南支风场下各站点大气边界层高度较高原夏季风风...     

Response of rangeland vegetation to snow cover dynamics in Nepal Trans Himalaya

Global climate change is expected to result in greater variation in snow cover and subsequent impacts on land surface hydrology and vegetation production in the high Trans Himalayan region (THR). This paper examines how the changes in timing and duration of snow cover affect the spatio-temporal pattern of rangeland phenology and production in the region. Moderate Resolution Imaging Spectrometer (MODIS) 16-day normalized difference vegetation index (NDVI) data from 2000 to 2009 and concurrent snow cover, precipitation and temperature data were analyzed. In contrast to numerous studies which have suggested that an earlier start of the season and an extension of the length of the growing season in mid and higher latitude areas due to global warming, this study shows a delay in the beginning of the growing season and the peak time of production, and a decline in the length of growing season in the drier part of THR following a decline and a delay in snow cover. Soil moisture in the beginning of the growing season and consequent rangeland vegetation production in drier areas of the THR was found to be strongly dependent upon the timing and duration of snow cover. However, in the wetter part of the THR, an earlier start of season, a delay in end of season and hence a longer growing season was observed, which could be attributed to warming in winter and early spring and cooling in summer and late spring and changes in timing of snow melt. The study shows a linear positive relationship between rangeland vegetation production and snow cover in the drier parts of THR, a quadratic relationship near to permanent snow line, and a negative linear relationship in wetter highlands. These findings suggest that, while temperature is important, changes in snow cover and precipitation pattern play more important roles in snow-fed, drier regions for rangeland vegetation dynamics.     

Using Remote Sensing to Assess Russian Forest Fire Carbon Emissions

Russian boreal forests are subject to frequent wildfires. The resulting combustion of large amounts of biomass not only transforms forest vegetation, but it also creates significant carbon emissions that total, according to some authors, from 35–94 Mt C per year. These carbon emissions from forest fires should be considered an important part of the forest ecosystem carbon balance and a significant influence on atmospheric trace gases. In this paper we discuss a new method to assess forest fire damage. This method is based on using multi-spectral high-resolution satellite images, large-scale aerial photography, and declassified images obtained from the space-borne national security systems. A normalized difference vegetation index (NDVI) difference image was produced from pre- and post-fire satellite images from SPOT/HRVIR and RESURS-O/MSU-E images. A close relationship was found between values of the NDVI difference image and forest damage level. High-resolution satellite data and large-scale aerial-photos were used to calibrate the NDVI-derived forest damage map. The method was used for mapping of forest fire extent and damage and for estimating carbon emissions from burned forest areas.