西北干旱区荒漠戈壁陆面过程的数值模拟

首先利用“中国西北干旱区陆 气相互作用试验”2 0 0 0年 5～ 6月在甘肃敦煌进行的陆 气相互作用野外试验的观测资料 ,确定了西北干旱区荒漠戈壁的陆面过程参数 ,并用这些参数改进了已有的陆面过程模式。然后用该陆面过程模式对敦煌陆 气相互作用野外试验荒漠戈壁上的大气感热通量、潜热通量、摩擦速度以及净辐射、地表和土壤温度、土壤水份等重要陆面变量进行了模拟 ,结果表明 ,模拟值与观测值非常接近 ,这说明改进后的模式对干旱区陆面过程有较强的模拟能力     

陆面过程模式研究中的几个问题

文章讨论了陆气相互作用（ＬＡＩ）研究及陆面过程模式（ＬＳＭ）研制改进工作中的一些重要问题，讲述了重要下垫面的研究，陆面构成非均匀性及由此产生的中尺度环流的重要性，进而对雪盖和干旱地区所做的工作作了进一步阐述。     

陆面水文过程研究进展

本文回顾了近年来中国科学院大气物理研究所在陆面水文过程的观测、模式发展以及陆气相互作用研究等方面所取得的重要研究成果。首先概述了近年来在中国区域所开展的陆气相互作用野外观测试验,通过资料分析揭示了国际上现有陆面模式对干旱／半干旱地区陆气相互作用模拟的偏差,指出典型干旱／半干旱区陆面过程参数修正的必要性;随后重点描述了陆面过程模式中积雪覆盖度和冻土参数化方案的发展,中国区域土壤湿度的时空分布特征及其对区域气候的影响,以及中国区域大尺度水文模式的研制和应用等;最后给出了陆面水文过程研究的趋势和发展方向的展望。     

前言

为进一步加深对气候和大气环流的认识,改进气候和大气环流模式,必须深入认识大气同地表的相互作用。目前人们对大气与海洋的相互作用,即海气相互作用已经有了相当的研究和了解,但是人们对陆气的相互作用,即地气相互作用(或陆面过程)的研究和认识却较为落后。由于陆面本身的复杂性,使得陆面过程的研究也较为复杂和困     

新书架

正《陆-气相互作用对东亚气候的影响》张井勇,吴凌云著该书从简要回顾陆-气相互作用的基本过程、陆面过程模式的发展进程及陆面反馈对气候影响的研究进展开始,系统介绍了陆-气相互作用对东亚气候影响的最新研究成果。全书共分为五个部分:陆-气相互作用的基本过程及其对气候的反馈作用;土壤湿度-大气相互作用对东亚气候的影响;土壤温度-大气相互作用对东亚气候的影响;植被-大气相互作用对东亚气候的影响;绿洲效应对局地气候的影响。本书     

西北干旱区荒漠水分循环特征及其模拟

利用"中国西北干旱区陆—气相互作用实验"观测的资料,分析了大气湿度、土壤含水量、与土壤含水量相关的陆面参数及其他陆面参数特征。为了验证新的陆面参数及参数化公式,将新陆面参数与参数化公式输入陆面模式进行模拟,将模拟值与观测值进行了比较。结果表明输入新参数及参数化公式的模拟效果更好。     

陆面过程和大气边界层相互作用敏感性实验

文中建立了一个研究陆面物理过程与大气边界层相互作用的模式。模拟了草原下垫面的土壤 环境物理、地面热量通量、蒸发、蒸散及大气边界层结构特征。并对主要的环境物理参数进 行了敏感性实验。结果表明，本模式能合理地模拟地表热量平衡、土壤体积含水量、植被蒸 发阻抗、地表水汽通量日变化和湍流交换系数、湍流动能、位温和比湿廓线等。该模式还可 进一步应用于研究城市陆面物理过程与大气边界层相互作用机制，及与中尺度大气模式耦合用于区域气候的研究。     

陆面模式CLSM的设计及性能检验II.模式检验

利用BOREAS,HEIFE,ARME,GAME-TIPEX等大量的陆面外场观测资料,针对不同类型的陆面过程,对所发展的陆面模式CLSM的性能进行检验.模拟结果与观测资料的对比分析表明:一方面,CLSM能够对积雪变化、干旱/半干旱地区的水热交换等特殊的陆面过程进行合理的描述;另一方面,CLSM对热带雨林地区的植被-大气相互作用、高原地气交换过程同样具有很强的模拟能力.CLSM解决了陆面模式对上述特殊下垫面描述能力有限的实际问题,保证了对特殊下垫面进行合理描述的同时,又保证了对其他不同陆面状况的模拟能力.CLSM改善了陆面模式对全球范围内不同下垫面条件下的陆面过程及地-气交换过程的模拟能力.     

BATS1e陆面模式对p-σ九层区域气候模式性能的影响

将BATS1e (Biosphere-Atmosphere Transfer Scheme version 1e) 陆面模式与p-σ九层区域气候模式(PσRCM9) 进行耦合，发展了一个包含有更复杂陆－气相互作用的区域气候模式(BATS1e-PσRCM9)。通过对东亚地区1月和7月气候平均场和1991年江淮流域梅雨期间三次强降水过程的数值模拟，考察了BATS1e陆面模式对PσRCM9模式模拟性能的影响。数值试验结果表明，BATS1e-PσRCM9模式对东亚区域冬、 夏季气候平均场的模拟能力有明显提高，且对近地层和对流层低层各气象要素场模拟效果的改善比对流层中高层更加明显。与PσRCM9模式的模拟结果相比，BATS1e-PσRCM9模式对中国东南部地区降水的模拟与观测更为一致，并且对江淮流域梅雨期间的强降水过程也有较好的模拟能力。由于BATS1e-PσRCM9模式改进了地气之间动量、热量和水汽通量交换的计算，更好地描述了陆地下垫面与大气之间的相互作用，从而改善了模式对近地层各气象要素场的模拟。因此，通过耦合BATS1e陆面模式能较明显地提高PσRCM9模式模拟东亚区域短期气候变化的能力，这为区域气候模式的进一步发展奠定了基础。     

陆面过程模式的研究进展简介

陆面过程是影响大气环流和气候变化的基本物理、生化过程之一。根据陆面过程研究的发展进程,介绍了三代陆面过程模式的不同特点和发展历程,指出在未来陆面方案中,引入光合作用和碳循环,可以更加真实地反映土壤、地表、大气、生物圈相互作用。陆面过程模式发展应该着眼于综合并且动态考虑植被类型变化、光合作用、碳循环和水循环的真实水文生化模型建立,将有效增强对气候变化的研究,提高天气预报模式的准确率。     

陆面过程模式中植被冠层短波辐射传输参数化方案研究进展

阐述植被冠层内短波辐射传输模式研究在陆面过程及陆气相互研究中的重要性,全面地回顾有关冠层短波辐射传输模式的研究进展,结合目前在陆面过程领域具有代表性的冠层短波辐射传输模式,指出当前在这一领域研究中存在并有待于解决的问题,探讨了未来的发展趋势.     

Land use biodiversity impacts embodied in international food trade

Agricultural land use to meet the demands of a growing population, changing diets, lifestyles and biofuel production is a significant driver of biodiversity loss. Globally applicable methods are needed to assess biodiversity impacts hidden in internationally traded food items. We used the countryside species area relationship (SAR) model to estimate the mammals, birds, amphibians and reptiles species lost (i.e. species ‘committed to extinction’) due to agricultural land use within each of the 804 terrestrial ecoregion. These species lost estimates were combined with high spatial resolution global maps of crop yields to calculate species lost per ton for 170 crops in 184 countries. Finally, the impacts per ton were linked with the bilateral trade data of crop products between producing and consuming countries from FAO, to calculate the land use biodiversity impacts embodied in international crop trade and consumption. We found that 83% of total species loss is incurred due to agriculture land use devoted for domestic consumption whereas 17% is due to export production. Exports from Indonesia to USA and China embody highest impacts (20 species lost at the regional level each). In general, industrialized countries with high per capita GDP tend to be major net importers of biodiversity impacts from developing tropical countries. Results show that embodied land area is not a good proxy for embodied biodiversity impacts in trade flows, as crops occupying little global area such as sugarcane, palm oil, rubber and coffee have disproportionately high biodiversity impacts.     

黑河绿洲区不均匀下垫面大气边界层结构的大涡模拟研究

采用RAMS模式中大涡模拟的方法,加入高分辨率的植被和土壤资料,模拟了黑河（张掖地区）不均匀下垫面条件下大气边界层演变过程。分析了模拟的地表通量、边界层的平均结构和湍流二阶量,并用黑河试验的观测资料检验了模式的模拟性能。结果表明,模拟的平均结构较好地展现了不均匀下垫面条件下边界层内从稳定层结到混合层发展,夹卷层形成,底层逆温层出现,混合层过渡到残留层等的演变过程,呈现出了从初始的稳定边界层发展到对流边界层,最后又形成夜问稳定边界层的日变化规律。湍流二阶量的分析显示,在非均匀下垫面条件下边界层内湍流二阶量的垂直分布与边界层的发展相对应,白天湍流二阶量出现两个峰值,分别位于近地层和混合层顶。与观测资料和现有研究的对比表明,RAMS中陆面模块（LEAF）地表参数不能较好地反映黑河地区的植被特征,模拟的白天地表感热和潜热通量偏小,气温白天偏低、夜间偏高,相对湿度也有偏差。     

热红外遥感反演地表温度研究现状

地球表面温度是一个重要的水文、气象参数,它影响着大气、海、陆之间的感热和潜热交换,是诸多研究领域不可或缺的基础资料,精确定量反演陆面温度的成果将推动旱灾预报和作物缺水研究、农作物产量估算、数值天气预报、全球气候变化和全球碳平衡等领域研究的进展。因此,利用卫星遥感资料进行地表温度的反演已成为目前遥感定量研究中的重要任务之一。本文阐述了遥感反演地表温度的原理及各种方法,对各种方法所要解决的关键问题及优缺点做了评述,最后展望了遥感反演地表温度的发展趋势。     

Influence from Surrounding Land on the Turbulence Measurements Above a Lake

Turbulence measurements taken at a Swedish lake are analyzed. Although the measurements took place over a relatively large lake with several km of undisturbed fetch, the turbulence structure was found to be highly influenced by the surrounding land during daytime. Variance spectra of both horizontal velocity and scalars during both unstable and stable stratification displayed a low frequency peak. The energy at lower frequencies showed a daily variation, increasing in the morning and decreasing in the afternoon. This behaviour is explained by spectral lag, where the low frequency energy due to large eddies that originate from the convective boundary layer above the surrounding land. When the air is advected over the lake the small eddies rapidly equilibrate with the new surface forcing. However, the large eddies remain for an appreciable distance and influence the turbulence in the developing lake boundary layer. The variances of the horizontal velocity and scalars are increased by these large eddies, while the turbulent fluxes are mainly unaffected. The drag coefficient, Stanton number and Dalton number used to parametrize the momentum flux, heat flux and latent heat flux respectively all compare well with current parametrizations developed for open sea conditions. The diurnal cycle of the partial pressure of methane, $p\mathrm{CH}_{4}$ , observed at this site is closely related to the diurnal cycle of the lake-air methane flux. An idealized two-dimensional model simulation of the boundary layer at a lake site indicates that the strong response of $p\mathrm{CH}_{4}$ to the surface methane flux is due to the shallow internal boundary layer that develops above the lake, allowing methane to accumulate in a relatively small volume.     

陆面过程模式BCC_AVIM中地表覆盖数据现状

地表覆盖是陆面和气候模式中的一个重要基础数据。以陆面过程模式BCC_AVIM为例,介绍模式中的地表覆盖数据变量、数据分辨率、不同类型数据的来源,重点比较分类方法差异巨大且类型众多的植被覆盖。综述比较了国际和国内常用的几套全球地表覆盖数据的来源、分类系统和分类方法以及空间分辨率,根据陆面过程模式的地表覆盖数据需求,确定不同全球土地覆盖数据在模式中的应用方法,讨论分析了全球地表覆盖产品在模式应用中存在的差距,提出不同遥感数据产品之间一致性较差的可能解决方案,探讨遥感数据产品在模式中应用的可能方式,以期更好地发挥全球地表覆盖数据产品的作用。     

内陆干旱区生态环境系统与气候系统关系的分析评述

对内陆干旱区生态环境系统的结构与功能、近期变化及其成因,生态环境系统与气候系统的关系,生态环境保护、治理、建设与经济社会协调发展的基本关系等进行综合分析和评估,论述了气象与生态环境工作之间的内在联系,为气象部门在拓展生态环境领域工作中进行顶层设计提供了科学依据。     

第二承诺期土地利用、土地利用变化与林业规则的各方观点及对策建议

由土地利用、土地利用变化和林业（LULUCF）活动产生的生态系统的固碳作用,是降低大气中温室气体浓度增加速度的重要途径之一。1997-2001年,经历了长达4 a的艰苦谈判,最终达成了第一承诺期附件一国家利用LULUCF的规则。2008年开始,国际社会开始磋商第二承诺期附件一国家如何利用LULUCF活动的规则。主要缔约方就第二承诺期LULUCF规则提出了各自的观点,发达国家的观点主要包括提高开展碳汇活动的积极性、降低LULUCF规则的复杂性和减少成本、增加《京都议定书》3.4条款下的合格活动等,其目的是在第二承诺期能够利用更多的碳汇完成减排义务;发展中国家主要提出要系统地考虑土地利用造成的温室气体排放和CO2的吸收。最后,针对附件一缔约方在第二承诺期利用LULUCF活动规则,提出了我国应采取的对策建议。     

第二承诺期土地利用、土地利用变化与林业规则的各方观点及对策建议

 由土地利用、土地利用变化和林业（LULUCF）活动产生的生态系统的固碳作用,是降低大气中温室气体浓度增加速度的重要途径之一。1997-2001年,经历了长达4 a的艰苦谈判,最终达成了第一承诺期附件一国家利用LULUCF的规则。2008年开始,国际社会开始磋商第二承诺期附件一国家如何利用LULUCF活动的规则。主要缔约方就第二承诺期LULUCF规则提出了各自的观点,发达国家的观点主要包括提高开展碳汇活动的积极性、降低LULUCF规则的复杂性和减少成本、增加《京都议定书》3.4条款下的合格活动等,其目的是在第二承诺期能够利用更多的碳汇完成减排义务;发展中国家主要提出要系统地考虑土地利用造成的温室气体排放和CO2的吸收。最后,针对附件一缔约方在第二承诺期利用LULUCF活动规则,提出了我国应采取的对策建议。     

基于国土空间开发格局的城市化地区和其他功能区碳排放现状——黑黔粤案例研究

以主体功能定位为依据的国土空间开发格局为切入点,选择其中的城市化地区（重点/优化开发地区）进行社会经济和温室气体排放特征现状分析。研究认为,不同城市化地区所承载的城市（镇）化任务是十分不同的：优化开发区应以稳定和疏解人口为主,争取尽早达到排放峰值并下降;重点开发区应是承接非城市化地区人口（特别是重点生态功能区）的主要地区。但是这些地区普遍存在发展后劲不足或发展粗放的问题,进一步吸纳经济和人口的能力可能受限。在低碳发展的大背景下,寻找新的增长点和产业低碳化转型是重点开发区承担新型城市（镇）化任务的前提条件。