祁连山海北高寒湿地微气象日变化特征

利用2004年的观测资料分析了青海海北高寒湿地微气象要素的日变化特征,结果表明,辐射、热量平衡各分量日平均变化中,瞬时最高值出现在中午,最低在早晨。地面长波有效辐射日最高出现在中午,日最低出现在下午。地面反射率表现出早晚高白天低的"U"型分布状况,1月日最低达0.68,而7月日最低仅为0.12。动量通量、垂直风速、水平风速、摩擦速度等均在下午大,夜间到清晨小。垂直风速除10月全天为上升运动外,其他月份夜间还出现下沉运动,而且冬季明显。海北高寒湿地夏季热强明显,冷季热强减弱。因湿地长久积水,地温日变化平稳,40 cm地温<0℃的维持时间不到2个月,60 cm地温全年均>0℃,即季节冻结层浅薄。     

珠穆朗玛峰北坡高寒草甸生态系统CO2通量日变化与月变化特征

采用涡度相关法,对珠穆朗玛峰北坡高寒草甸生长季与非生长季(2005年5～7月、10月、11月及2006年2月、3月)的CO2通量进行了观测.分析结果表明,在生长季,CO2通量存在明显的日变化,08:00～19:00(北京时,下同)为CO2净吸收,20:00～09:00为C02净排放.6月,CO2通量峰值出现在11:00左右为-0.61g·m-2·h-1;而7月,CO2通量峰值出现在14:00,达到-0.86g·m-2·h-1.从月变化来看,5月为CO2净排放,月总量为89g·CO2·m-2,6月和7月均为CO2净吸收阶段,月吸收总量分别为70g·CO2·m-2和104g·CO2·m-2;而10月,植物枯黄,生态系统转为碳排放,月排放量约为50g·CO2·m-2,与次年3月份月总量(52g·Co2·m-2)接近,而11月份与次年2月份的月排放量接近(分别是23g·CO2·m-2,25g·CO2·m-2).非生长季(2月)CO2通量日变化振幅很小,除14:00～19:00少量的CO2净排放外(0.14g·m-2·h-1左右),其余时间CO2接近零.     

内蒙古半干旱草原能量物质交换的微气象方法估算

根据1998年5～8月和1999年8月在中国科学院内蒙古草原生态系统定位试验站进行微气象观测的资料,作者分析了该地区能量平衡及其各分量的基本特征.结果表明:(1)净辐射通量的转化形式有明显的季节性变化,5～6月份,净辐射能大部分用于感热交换,而后期则多用于潜热交换,5～8月份的日波文比值分别为1.26,1.42,0 41和0.20.(2)观测期间,波文比的日变化特征表现为,早晚变化大不稳定,而白天则相对稳定.(3)用涡度相关方法观测的感热和潜热通量之和与同期的净辐射相比较,前者的结果偏小1 5%左右,两种方法观测到的潜热通量的差异达平均35%左右.(4)半干旱草原CO2通量有明显的日变化,在生长旺期,白天CO2通量强度可达到1.5 mg s-1m-2以上,但在生长后期,1998年和1999年8月份的白天CO2通量强度分别为0.38 mg s-1m-2和0.2 mg s-1m-2左右;其差异与草地土壤水分和植物长势有关.     

围栏封育下藏北高寒湿地和高寒草原水热通量特征研究

围栏封育作为直接有效的退化草地恢复治理模式,广泛应用于青藏高原退化草地恢复。围栏封育显著提升植被覆盖并改变地表与大气之间的水热交换,然而当前对其如何影响高寒生态系统水热通量的定量研究不足,缺乏对影响机制的认识。本研究以藏北腹地典型高寒湿地和高寒草原为研究对象,采用涡度相关技术开展禁牧-放牧配对观测,并基于围栏内外2019年7月至2021年6月连续两年的观测数据,探究围栏封育后的地表水热平衡变化,以提升对围栏封育改变地表水热通量机制的认知。结果显示：高寒草原和高寒湿地生态系统水热通量均表现出明显的单峰型日变化特征,且分别以感热作用(波文比为1.60)、潜热作用(波文比为0.31)为主导向大气传输能量。围栏封育降低了高寒草原地表通量值,感热通量减小5.99 W·m^-2,潜热通量减小4.84 W·m^-2;围栏封育提升了高寒湿地的地表通量值,感热通量增加3.04 W·m^-2,潜热通量增加30.95 W·m^-2,围栏封育后高寒草原感热通量和潜热通量日均值均下降,高寒湿地则增加。围栏封育对地表能量通量影响强度集...     

祁连山海北高寒草甸地区植物生长期的光合有效辐射特征

分析了祁连山海北高寒草甸地区 1998年植物生长期内光合有效辐射 (PAR)的日、季节变化特征。结果表明 :PAR日变化与太阳总辐射 (Eg)日变化趋势一致 ,表现为单峰型变化过程 ,日总量最大可达 11.7MJ·m-2 左右。植物生长期内的 4月下旬～ 9月中旬季节变化较为复杂 ,雨季来临之前的 4～ 6月较高 ,其它时间较低 ,旬平均最高在 5月达 85 .2 3MJ·m-2 。PAR在Eg中所占的比例 (η)晴天状况下日平均在 0 .36～ 0 .41之间 ,阴天稍高 ,植物生长期内 η的旬平均在 0 .32～ 0 .43之间。分析还表明 ,PAR与Eg日总量具有很好的正相关关系 ,从而可依Eg的变化量来估算PAR。同时计算表明 ,海北高寒草甸地区植物群落对PAR的光能利用率为 0 .5 8%左右     

土壤电阻率季节变化与气象因素关系分析

土壤电阻率是表征土壤电导性能的指标,被广泛应用于社会诸多行业。文中利用广州市从化区气象局采集的土壤电阻率数据和常规气象观测资料,对土壤电阻率月变化、季节变化及其与气象因素的关系进行分析。结果发现:受气象因素的影响,土壤电阻率呈现出明显的季节变化特征,土壤电阻率的月平均值最小值出现在降水充沛和温度较高的夏季或秋季,最大值出现在降水较少和温度较低的冬季;总体而言,土壤电阻率在8月前呈现下降趋势,8月后开始呈现上升趋势;土壤电阻率与气温、土壤温度、环境湿度有较高的负相关性,但随着土壤深度的增加,相关性有所下降;降水通过改变土壤含水量对土壤电阻率产生一定的影响,特别是汛期和干旱期土壤电阻率会发生明显的变化;表层和深层土壤电阻率受气象因素影响较小,中间层土壤电阻率受气象因素影响明显。     

青藏高原典型高寒草甸和高寒沼泽湿地植被耗水规律研究

为了揭示青藏高原典型高寒草甸和高寒沼泽湿地耗水特征,以青藏高原玛沁地区高寒草甸和玉树隆宝地区高寒沼泽湿地为观测研究站,以实际蒸散发为研究对象,采用涡度相关系统,通过涡度相关理论进行原始观测数据预处理,分析了实际蒸散发在不同时间尺度和不同下垫面的变化特征,探究了典型环境因子对实际蒸散发的影响。结果表明:(1)高寒草甸和高寒沼泽湿地实际蒸散发主要集中在生长季,平均蒸散发分别为123.46 mm和146.76 mm,小时蒸散发在一天的14:00-15:00(北京时)达到最高值;(2)对于不同下垫面,蒸散发与气象因子的相关关系不同,高寒草甸净辐射对蒸散发的贡献最突出,高寒沼泽湿地土壤热通量对蒸散发的贡献最大,其次为净辐射;(3)不同下垫面水分消耗(The difference between ET and precipitation,IETP)变化特征说明高寒草甸和高寒沼泽湿地下垫面都以水分消耗为主,IETP占比分别为69%和80%。     

祁连山海北高寒草甸地区紫外辐射特征及其对植物生理作用的探讨

利用祁连山海北高寒草甸地区 2 0 0 0年植物生长期内的太阳辐射观测资料 ,分析了该地区太阳紫外辐射 (UV)在植物生长期内的日、季节变化特征 ,以及在太阳总辐射 (Eg)中所占的比例 (η)。结果表明 :海北站地区UV较强 ,瞬时极大值可达 77W·m-2 ,日总量最大达 1.8MJ·m-2 以上 ;实际天气状况下月总量最大可达 4 1.6 2 0MJ·m-2 (5月 ) ,植物生长期内的 4月到 10月总量达 2 18.6 5 1MJ·m-2 。UV有明显的日、季节变化规律。日间UV所表现的单峰式曲线变化过程 ,与总辐射变化有关。在晴天状况下 ,η的变化下午高于上午 ,日平均约为 0 .0 4 8;阴天状况下在 13:0 0～ 14 :0 0较高 ,早晚低 ,且随云层厚薄而发生显著的变化。同时表明 ,阴天状况下的η值 (0 .0 5 3)高于晴天。就生长期实际情况来看 ,η值在植物生长的前期较高 ,植物生长后期较低 ,植物生长期内平均约为 0 .0 5 2。受强UV的影响 ,高寒草甸几种主要植物 ,其植物根、茎、叶的可溶性糖含量、淀粉含量、非结构性碳水化合物均较高 ,且表现出日出后迅速增加 ,植物根茎粗壮等 ,植物的生理适应性及其植物体的结构发生改变 ,致使高寒草甸植物具有明显的抗寒性功能机制和形态结构。     

高寒草甸湍流特征量的季节变化特征

利用青藏高原东北边缘的若尔盖高寒湿地生态系统研究站玛曲高寒草甸观测场提供的2010年近地面层梯度和涡动观测资料,基于Monin-Obukhov相似理论(MOST)分析了该地区风速分量、温度、水汽和CO2的归一化标准差随稳定度参数z/L在均匀平坦地表的变化关系及其季节变化特征。结果表明,风速分量σu/u*、σv/u*和σw/u*与稳定度参数z/L呈1/3次方关系,并随|z/L|增大而增大,在近中性(|z/L|0.05)时趋于常数,且σu/u*σv/u*σw/u*;水平方向风速的归一化标准差随空气动力学粗糙度z0m的增大而减小,σw/u*无明显季节变化,可近似为常数;温度、水汽和CO2的归一化标准差在不稳定条件下与z/L呈-1/3次方关系,归一化值随|z/L|的减小而增大,在中性条件下σq/q*σc/C*σT/T*。σT/T*、σq/q*和σc/C*的季节变化分别与感热、潜热和CO2通量的季节变化相反,且主要决定于特征尺度T*、q*和C*。其中感热通量的季节变化与潜热通量、CO2通量相反,且年变化幅度最小,相应地,σT/T*的季节变化与σc/C*和σq/q*相反,且年变化幅度最小。     

呼伦湖湿地消长对气象水文因子变化的响应

利用1961—2005年呼伦湖湿地的气象及水文资料,基于灰色关联度分析、Mann-Kendall检验及小波分析、回归统计等方法,分析了湿地消长对气象水文因子变化的响应特征。结果表明:年与夏季气候在湿地消长中起主导作用。区域年降水量每增加10 mm,年降水量的直接作用是使湿地水域面积和水位深度分别增加2.6 km2和1.6 cm;年径流量每增加1×108 m3,湿地水域面积和水位深度分别增加4.8 km2和3.0 cm。45年来,湿地消长对影响因子连续变化过程的响应特征具有一致性,特别在20世纪90年代后响应更显著,湿地萎缩加快;气温与降水量变化在湿地水域面积、水位深度消长中的贡献率分别为33.1%与66.9%,22.5%与77.5%,降水量变化起主导作用。湿地消长对影响因子的多时间尺度周期性具有很好的响应。在27年的年代际尺度主周期与11~16年次周期、2~10年年际尺度准周期的叠加作用下,45年来,湿地消长出现了2次减少、1次增加的周期过程,并呈现短周期波动特征。     

麻多高寒湿地冻结过程中土壤热通量变化特征分析

准确量化高寒湿地下垫面冻结过程中土壤热通量的变化特征,对认识高寒湿地—大气间水热交换过程有重要的科学意义。本文利用中国科学院麻多气候与环境综合观测站2014年5月至2015年5月的观测资料,分析了下垫面冻结过程中土壤热通量变化特征,探讨了冻结潜热对土壤热通量的贡献。基于温度积分计算土壤热通量的算法,指出在计算冻结过程中的土壤热通量时,需要同时考虑土壤热通量板以上的土壤热贮存及热通量板以上的冻结潜热。研究表明:（1）冻结锋面形成后,锋面所在深度土壤体积含水量迅速降低,锋面以下土壤热通量接近于零,土壤液态水开始冻结,冻结潜热向上穿过热通量板所在土壤层;降水下渗土壤后冻结所释放的潜热能使次日凌晨5 cm深度土壤热通量接近于零。（2）季节性冻结期,凌晨气温较高时穿过5 cm土壤层的向上土壤热通量很小,可能是由表层土壤发生了日冻融循环所致。土壤水释放的冻结潜热使土壤温度波动减弱并维持在冰点附近。高寒湿地下垫面仅在很浅的表层发生日冻融循环,无法通过5 cm土壤温度资料判断下垫面循环出现日期。（3）加入冻结潜热项,土壤热通量的计算值与实测值之间的均方根误差将会从11.5 W m-2下降到6.2 W m-2。以上研究结果对认识寒区陆面过程有重要的贡献。     

季节性冻结高寒泥炭湿地非生长季甲烷排放特征初探

高寒泥炭湿地是重要的大气甲烷(CH_4)排放源。由于高寒湿地非生长季的气候条件极其恶劣,过去的原位观测研究大多集中在生长季,致使迄今仍对季节性冻土区高寒泥炭湿地的非生长季CH_4排放缺乏充分认识。以地处青藏高原东北部的若尔盖地区典型湿地为例,采用静态暗箱—气相色谱人工观测方法,开展了跨越冬、春季和初夏季连续9个月的原位观测研究,试图了解该湿地的非生长季CH_4排放特征及其相对重要性。结果与初步结论如下:(1)整个观测期间上午09:00(北京时间,下同)至11:00时段在6个空间重复位置的CH_4通量平均值介于0.1~1.0 mg C m~(-2) h~(-1);(2)非生长季也发生着较强CH_4排放,且温度响应系数Q_(10)(18.1~29.8)远远大于生长季(1.4~2.2),这意味着非生长季的CH_4排放对气候变暖更加敏感;(3)结合其他生长季的观测结果,对观测数据的外推估计,该湿地的CH_4年排放量约为29.4 kg C ha~(-1) a~(-1),其中非生长季的贡献率高达50%以上;(4)观测期的CH_4通量具有明显季节变化,可解释为温度季节变化、土壤冻结与消融过程、水位(或土壤湿度)季节动态和植物生长节律等共同作用的结果;(5)CH_4排放年通量在湿地三种微地形之间呈现出显著差异,即凸起处相对最弱,凹陷处相对最强(p0.05),这主要是水位(或土壤湿度)、植物分布等因素的空间差异所致;(6)考虑到三种微地形在整个湿地的面积占比时,凸起处、凹陷处和过渡带对整个湿地CH_4排放年通量的贡献率依次大约为16%、11%和73%。不过,本研究中原位观测的持续时间相对较短,上述结果或结论能否在年度或更长时间尺度上重现,还需要长期连续观测研究加以检验。     

黄河源高寒湿地-大气间暖季水热交换特征及关键影响参数研究

湿地是由陆地和水体形成的自然综合体,具有重要的生态、水文和生物地球化学功能,黄河源高寒湿地作为黄河重要的水源涵养区,对其下垫面水热交换特征及关键影响参数的研究具有非常重要的意义。本文利用中国科学院西北生态环境资源研究院麻多黄河源气候与环境变化观测站2014年6~8月观测资料,分析了黄河源区高寒湿地-大气间暖季水热交换特征,并利用公用陆面模式（Community Land Model,简称CLM）模拟了热通量变化,提出针对高寒湿地的粗糙度优化方案。主要结果如下:（1）暖季向上、向下短波与净辐射的平均日变化规律一致,向上、向下长波平均日变化平缓,地表温度升高相对于向下短波具有滞后性,潜热通量始终为正值并大于感热通量;（2）温度变化显著层结为20 cm以上土壤浅层,存在明显的日循环规律,土壤中热量09:00（北京时,下同）下传至5 cm深度,温度升高,11:00至10 cm深度,13:00至20 cm深度,18:00后开始上传,温度降低,40 cm及以下深度受此影响较小,热量在土壤中整体由浅层向深层输送;（3）土壤湿度平均日变化小,5 cm深度为土壤湿度最小层,10 cm深度为最大层;（4）麻多高寒湿地动力学粗糙度Z_0m在暖季变化稳定,可作为常数,Z_0m=0.0143 m;（5）提出更加适合高寒湿地下垫面暖季附加阻尼kB-1参数化方案,使得热通量模拟效果较CLM原始方案有所提高。以上结果对于研究湿地下垫面陆面过程具有重要意义。     

玛曲高寒草甸地表辐射与能量收支的季节变化

利用中国科学院黄河源区气候与环境综合观测研究站2010年观测资料,分析了玛曲高寒草甸地表辐射与能量收支的季节特征。结果表明:玛曲高寒草甸入射太阳辐射与净辐射年累积量分别为6482.2和2577.2MJ.m-2.a-1;年平均地表反照率为0.25,生长期平均地表反照率为0.22;全年入射太阳辐射的38%转换为地表长波辐射,明显高于低海拔地区的草地;净辐射占入射太阳辐射的38%,低于全球以及低海拔地区的草地;在冻结期,感热通量占净辐射的93%,在生长期,潜热通量占净辐射的62%。     

全球不同纬度带平均有效位能的季节急变

利用1980～1988年ECMWF的资料,计算了对流层500 hPa、300 hPa和平流层100 hPa逐日和月平均的纬向平均有效位能（PZ）,分析其季节过渡,比较不同纬度带的季节性急变。结果表明,在4月和10月附近,各纬度带上均可出现PZ的急变。而且用逐日资料还可分析出6月急变。在北半球对流层高层（100 hPa）PZ的季节性急变不如低层（500 hPa）明显,而在南半球PZ的季节性急变与北半球相反,高层比低层明显。     

若尔盖高寒湿地夏季近地面水平热平流对地表能量闭合度的影响研究

近地面能量不闭合问题一直以来都是陆面过程研究的一个重要的科学问题,且在非均匀湿地下垫面的近地面尤为突出.利用中国科学院若尔盖高原湿地生态系统研究站花湖观测场的地面风场和温度场数据,计算了由湿地下垫面热力非均匀性引起的水平热平流,并分析了考虑水平热平流后地表能量平衡的变化.结果表明:2017年夏季若尔盖湿地近地面水平热平...