中国大陆上空的水汽含量

水汽含量或称可能降水量,它所表示的是,若地表单位面积上空气柱内包含的水汽,全部凝结成降水落下所形成的水层深度。大气湿润状况的表示方式很多,但为了作降水的定量计算或研究水汽对辐射的吸收影响等,便需要知道整层大气内的水汽含量。同时,     

我国大陆大气水汽含量的计算

本文利用高空探测站点的逐日、逐月和多年平均资料,研究了不同时间尺度大气中水汽含量的间接推算方法。结果表明,利用统一公式借助地面水汽压推算的累年月平均值,具有较高的可信度,其平均相对误差一般不超过10%,历年月平均推算值要差一些,其相对误差在13—15%之间,而逐日值则较难利用地面湿度资料进行推算,尤其是南方的夏季。     

青藏高原夏季上空水汽含量演变特征及其与降水的关系

利用青藏高原(以下简称高原) 近30 年(1979-2008 年) 14 个探空站的温度和湿度观测资料以及83 个地面台站的月平均降水资料,分析了高原夏季上空水汽含量与地面降水的联系以及高原地区的降水转化率问题。结果表明：1) 高原夏季水汽含量在空间分布上表现出随海拔高度增高而减少的特征,其中东北部为最大值,东南部为次大值,而西北部为最小值。夏季降水整体上由东南向西北递减;2) EOF分解表明,高原夏季水汽含量存在两种主要的空间分布型：即全区一致变化型和南北反向变化型,其中以唐古拉山脉北侧为界呈现出的水汽含量南北反向型与降水的第一特征向量场表现出的南北反向型在空间分布上十分相似;3) 在年际变化上,高原夏季水汽含量的南北反向型与降水的南北反向型之间存在较一致的对应关系：即水汽含量出现南多北少时,高原南部降水普遍偏多而北部降水普遍偏少,反之亦然;4) 高原夏季平均降水转化率在3%~38%之间,其空间差异非常明显,高原南部降水转化率明显大于北部地区。     

青藏高原夏季上空水汽含量演变特征及其与降水的关系(英文)

By using the observed monthly mean temperature and humidity datasets of 14 radiosonde stations and monthly mean precipitation data of 83 surface stations from 1979 to 2008 over the Tibetan Plateau(TP),the relationship between the atmospheric water vapor(WV) and precipitation in summer and the precipitation conversion efficiency(PEC) over the TP are analyzed.The results are obtained as follows.(1) The summer WV decreases with increasing altitude,with the largest value area observed in the northeastern part of the TP,and the second largest value area in the southeastern part of the TP,while the northwestern part is the lowest value area.The summer precipitation decreases from southeast to northwest.(2) The summer WV presents two main patterns based on the EOF analysis:the whole region consistent-type and the north-south opposite-type.The north-south opposite-type of the summer WV is similar to the first EOF mode of the summer precipitation and both of their zero lines are located to the north of the Tanggula Mountains.(3) The summer precipitation is more(less) in the southern(northern) TP in the years with the distribution of deficient summer WV in the north while abundant in the south,and vice versa.(4) The PEC over the TP is between 3% and 38% and it has significant spatial difference in summer,which is obviously bigger in the southern TP than that in the northern TP.     

塔里木盆地水汽含量的计算与特征分析

利用1976-2009 年塔里木盆地的和田、库车、若羌、喀什和民丰5 个探空站的实测资料计算了逐月平均水汽含量,并建立了与地面水汽压的关系式;利用这种关系式计算了盆地及周边地区28 个站水汽含量,进行了EOF分解,得出了水汽分布形式;分析了地表水汽压随高度的变化;对在盆地腹地及周边地区进行的GPS观测资料进行了水汽含量的反演,并与探空计算值进行了对比。结果表明：盆地内水汽含量有两个高值区,主要分布在盆地西部和北部的边缘地带,中心水汽含量在13~14 mm,均位于塔里木河干流、叶尔羌河流域、阿克苏河支流周围的绿洲地区。塔克拉玛干沙漠腹地是水汽的低值区中心,水汽含量仅为7~8 mm,塔中是所有站中水汽量最少的,由中心向外逐渐增加,在环塔里木盆地的西部、北部绿洲区达到最高,然后由于海拔高度的影响又逐渐减小。塔里木盆地地基GPS反演水汽数据与探空计算值存在良好的线性关系。     

甘肃空中水汽含量对全球气候变化响应

利用1961-2000年的水汽压资料,采用EOF、小波分析和计算Petitt变点等方法,分析了40 a甘肃大气中水汽含量的变化。结果表明:甘肃水汽变化以全区一致为主,呈上升趋势,1987年突变后更加明显;西部水汽上升明显于东部,在1978年后更加突出;水汽变化具有明显的阶段性;各季水汽变化差别明显,其中夏季线性增加的趋势最明显,冬季次之,春秋两季线性斜率接近于0,增减趋势不明显;水汽对全球变化响应的敏感区域主要在黄河附近;水汽变化以2～4 a振荡周期为主;水汽含量变化与青藏高压和赤道太平洋海温关系密切。     

西北地区大气水汽含量时空分布及其输送研究

利用ECMWF和NCEP/NCAR 1979-2016年逐月再分析资料,分析了我国西北地区大气水汽含量的时空分布及其输送特征。结果表明：（1）西北地区水汽含量在20世纪80年代中期至90年代末呈增多趋势,从90年代开始至21世纪初呈减少趋势。就季节而言,西北地区夏季水汽含量最多,占年平均水汽含量的46.6%。（2）西北地区水汽分布与降水分布具有一致性,水汽含量主要集中在西北地区东部及其西部的天山山脉、塔里木盆地东部一带,达12～30 mm,中部水汽含量较少,不足10 mm,水汽含量的空间分布呈现出“两边高中间低”的分布形式。（3）西北地区水汽输送以西风和季风两大环流系统为主,纬向西风水汽输送可达100～500 kg·m^-1·s^-1,在全年水汽输送中占主要地位,夏季从印度洋来的强度可达100～200 kg·m^-1·s^-1的西南季风水汽输送对西北地区东部影响较显著。（4）西北地区水汽源主要位于新疆天山山脉、青海中东部、甘肃河西走廊中西段、宁夏和陕西北部等地区,而水汽汇则位于甘肃南部、陕西南部一带。     

中国西部局地蒸发水汽贡献率探讨

利用降水、湖水同位素数据并结合相关模型,对我国西部地区的二次蒸发效应以及不同类型水汽对区域降水的贡献率进行了定量的讨论,研究得到以下结论：①夏季风期间,天山-阿勒泰地区所受到的二次蒸发效应较为明显;而青藏高原地区,水体蒸发水汽的向上补给则是影响该区域在全年任何时段下氢氧同位素值发生变化的主要因素.②天山-阿勒泰地区在全年任何时段下均存在二次蒸发效应,且夏季风时的作用程度明显强烈,蒸发比值介于13%~20%,均值为16.7%,远远大于冬季风时的均值4.3%.③青藏高原地区不论是在夏季风还是冬季风期间,上风向水汽对区域降水的贡献率最大,所占比重基本大于50%,贡献率最小的是水体蒸发产生的水汽,其值普遍小于10%;而蒸腾作用产生水汽的贡献率介于两者之间.     

纵向岭谷区地表大气水汽含量的气候学计算

基于1976-2005 年30 年的高空气象逐月资料,分析了地表大气水汽含量与实际水汽压之间的统计关系,构建出基于地表水汽压的大气水汽含量气候学计算模型;结合地面气象资料,计算得到纵向岭谷区各站点的地表实际水汽压;采用ANUSPLIN气象要素插值模型,对站点地表水汽压进行空间化处理,实现地表水汽压的栅格化;最后,将地表水汽压格网数据输入构建的气候学模型,基于GIS地理空间分析平台,得到纵向岭谷区地表大气水汽含量的空间格局,实现大气水汽含量的空间化模拟。讨论纵向岭谷区地表水汽压与大气水汽含量的空间分布特征及其主要成因,认为纵向山系对水汽输送的东西向阻隔作用导致了地表水汽压与大气水汽含量的东西差异,南北走向深切河谷是季风水汽输送的重要通道;地形的“通道-阻隔”作用形成了大气水汽含量的特殊空间分布格局。     

中国大陆空间结构分异的进化

在明确决定中国空间分异的三次本性的地理要素的基础上, 以进化经济地理学的观点 进一步分析三次本性在区域发展与演化的作用, 发现第一本性地理要素决定了中国农业的空 间锁定——即秦岭-淮河线和长城一线;随着第二本性对区域经济发展作用不断提高, 原有 的锁定被打破, 中心城市锁定了基本空间格局, 区域出现了中心腹地结构;第三本性促进区 域发生结构变异, 枢纽网络结构被创生出来, 结构发生了突变。另外三次本性在空间上存在 着路径依赖的关系, 第二本性往往最初受到第一本性的推动, 而第三本性往往最初受到第一 本性和第二本性的推动。从宏观上而言, 中国在三次产业进化过程中, 胡焕庸线并没有被打 破, 成为中国区域发展基本的锁定。     

中国大陆最南端——徐闻

正徐闻县位于广东省西南部,中国大陆的最南端,东临南海,西靠北部湾,向南通过琼州海峡与海南岛相望,是大陆通往海南岛之咽喉。     

伊犁河流域水汽含量时空变化及其和降水量的关系

利用1976-2006年伊宁探空站的实测资料计算了逐月水汽含量,结合地面水汽压建立适合于伊犁河流域的W-e模型,结合DEM重建了1961-2009年伊犁河流域的月均水汽含量,利用EOF和交叉谱方法分析水汽含量和降水量的时空分布特征,并分析夏季干湿年、典型强降水过程中水汽输送特征。结果表明：大气水汽含量在空间分布上表现为西部多于东部、平原多于山地、迎风坡大于背风坡,下游平原及上游河谷地带是高值区,水汽含量在13～15 mm,这与地形和绿洲城镇的分布有关;在850 hPa至700 hPa的高度上存在一个最大水汽含量带,对应海拔约2 000 m。水汽含量年代际变化呈上升趋势,夏季增加明显（0.48 mm/10a）。降水量和水汽含量标准化场EOF分解表明两者的时空分布极为相似,存在气候振动的一致性和河谷南北相反的分布型式。雨季水汽含量源地以热带海洋为主,同时也受北冰洋为源地的西北向水汽输送的影响。     

我国平均水汽含量分布的基本特点及其控制因子

本文利用我国103个探空站和印度两个探空站的气象资料,计算了1—12月平均水汽含量并绘制了各月分布图和经向、纬向时间剖面;论述了水汽含量的分布特点和季节变化。 平均水汽含量的计算公式为:     

中国大陆交通网络通达性演化

为了分析中国大陆交通网络发展的通达性,诊断其特征与存在问题,为优化路网规划提供支持,将中国大陆铁路、公路网络作为研究对象,以2007年、2016年和2030年为时间节点,将空间句法模型进行扩展以实现其在宏观尺度的应用,分析研究区通达性演化。首先对交通网络分类,对上述时间节点构建空间句法模型;其次采用通达度衡量轴线通达性水平并分析其变化。研究发现:(1)通达性中心大致位于京津冀城市群、长三角城市群、成渝都市圈为顶点的三角形区域内;(2)由上述顶点和珠三角城市群构成的"十"字型交通网络结构特征正在形成,通达性较好的轴线应逐步实现线状、面状分布;(3)提升交通网络通达性中心区位应在于强化上述顶点构成的"钻石型"交通网络结构。     

中国区域水汽输送异常与长江流域旱涝的关系

The characteristics of water vapor transport (WVT) over China and its relationship with precipitation anomalies in the Yangtze River Basin (YRB) are analyzed by using the upper-air station data in China and ECMWF reanalysis data in summer from 1981 to 2002. The results indicate that the first mode of the vertically integrated WVT is significant whose spatial distribution presents water vapor convergence or divergence in the YRB. When the Western Pacific Subtropical High (WPSH) is strong and shifts southward and westward, the Indian Monsoon Low Pressure (IMLP) is weak, and the northern part of China stands behind the middle and high latitude trough, a large amount of water vapor from the Bay of Bengal (BOB), the South China Sea (SCS) and the western Pacific forms a strong and steady southwest WVT band and meets the strong cold water vapor from northern China in the YRB, thus it is likely to cause flood in the YRB. When WPSH is weak and shifts northward and eastward, IMLP is strong, and there is nearly straight west wind over the middle and high latitude, it is unfavorable for oceanic vapor extending to China and no steady and strong southwest WVT exists in the region south of the YRB. Meanwhile, the cold air from northern China is weak and can hardly be transported to the YRB. This brings on no obvious water vapor convergence, and then less precipitation in the YRB. Foundation: International Technology Cooperation Project of the Ministry of Science and Technology of China, No. 2007DFB20210; Application Technology Research and Development Project of Sichuan Province, No. 2008NG0009; Basic Research Foundation of Institute of Chengdu Plateau, China Meteorological Administration, No.BROP2000802 Author: Jiang Xingwen (1983–), specialized in the study of climate diagnosis.     

近47a塔里木盆地近地面水汽含量的趋势和突变研究

利用塔里木盆地38个站1961-2007年水汽压资料,采用5点3阶平滑趋势线、小波分析,Mann-Kendall趋势统计突变检验等方法分析了盆地近地面大气中水汽变化。结果表明:(1)塔里木盆地近47 a来水汽含量有明显的一致增多趋势,平均趋势值是0.023 8;有3个增多的高值和3个低值中心,从盆地东北到西南,呈条块状交替分布。(2)塔里木盆地年和四季水汽含量变化趋势具有年际和年代际差异。最小值和47 a波动性增长开始时期出现在20世纪60年代末和70年代中,最大值出现在90年代,四季中夏季增多趋势最强,秋季次强,春季的最弱。(3)小波分析表明:塔里木盆地47 a中水汽各尺度内的偏多期和偏少期交替分布,年尺度和季尺度都有明显的周期。年水汽的8 a和4 a周期,春季的8~10 a和4~6 a,夏季的4~6 a,8~10 a和16~20 a,秋季的4~6 a,8 a和20 a,冬季的8~10 a周期明显。突变分析表明:盆地年和四季水汽含量都在1986年发生了突变,都通过了α=0.05的显著性水平检验。(4)塔里木盆地水汽与西风环流、青藏高原环流和塔里木盆地年均气温的趋势变化及突变时期相近。盆地水汽与大气环流和气温相关显著,青藏高原环流和盆地水汽相关最高,四季中春季水汽与大气环流和气温相关最低。     

地基微波辐射仪监测的张掖大气水汽含量与雨强的关系

地基微波遥感具有反演大气水汽的能力,其具有的高时间分辨率,为分析降水过程的水汽含量变化提供了新的手段。用2005年6～7月的微波反演的水汽含量,分析了张掖降水过程的大气水汽含量变化情况。结果表明:张掖甘州降水发生的前提是大气水汽含量需达到某一阈值(夏季为27 mm),而且雨强与大气水汽含量在时间上呈同步分布,这种分布结构与中国东部季风气候区的情况存在差异,后者雨强的峰值滞后于大气水汽含量几小时。     

中国南部夏季季风降水水汽来源的稳定同位素证据

Summer monsoons （South Asian monsoon, South China Sea monsoon and Subtropical monsoon） are prominent features of summertime climate over southern China. Dif- ferent monsoons carry different inflow moisture into China and control the temporal and spatial distributions of precipitation. Analyses of meteorological data, particularly wind, tempera- ture and pressure anomalies are traditional methods of characterizing moisture sources and transport patterns. Here, we try to utilize the evidence from stable isotopes signatures to trace summer monsoons over southern China. Based on seven CHNIP （Chinese Network of Iso- topes in Precipitation） observatory stations located in southern China, monthly composite precipitation samples have been collected and analyzed for the composition of δ^18O during July, 2005. The results indicated that the spatial distributions of δ^18O in precipitation could properly portray the moisture sources together with their transport pathways. Moreover, the amount effect, altitude effect, temperature effect and the correlation between δ^18O vs. relative humidity were discussed.     

中国大陆Cs-137背景值研究

土壤侵蚀是关系人类生存与可持续发展的重大环境问题。20世纪60年代以来,Cs-137作为一种人工放射性示踪核素,被广泛应用于土壤侵蚀及堆积研究。而准确估算区域Cs-137背景值（Cs-137 Reference Inventory, CRI）是应用Cs-137开展土壤侵蚀研究的前提条件,其结果直接影响土壤侵蚀速率结果的准确性和可靠性。基于现有文献资料中获取的中国大陆102个CRI实测数据,以及全球降水气候中心提供的降水量再分析资料（空间分辨率2.5°×2.5°、0.5°×0.5°,1981-2010年）,在借鉴Walling & He模型（Walling & He Model, WHM）和Michio Aoyama模型（Michio Aoyama Model, MAM）的基础上,本文建立了中国大陆CRI修正模型（Modified CRI Model for the Mainland of China, MCM）,并利用Kriging/Cokriging插值方法计算了中国大陆CRI的空间分布。模型评估与对比分析表明,MCM模拟值与实测值大致吻合,且总体高于WHM和MAM模拟值,MCM能对中国大陆CRI进行较高分辨率、较高精度的模拟。模拟结果显示,中国大陆CRI的范围为141~12123 Bq/m²,在东北及新疆局部地区达到最大值,最小值主要集中于25°N以南地带。除新疆局部地区外,中国大陆CRI分布整体呈现自西向东,同纬度地区随降水量增加而增加的特点,而纬向上主要呈现随纬度增加而增加的特点。此外,大尺度大气流场、再悬浮过程、局部核试验等因素增加了中国大陆CRI分布的不均匀性。