淮河流域南部丘陵森林地区土壤-植被-大气相互作用:长期野外试验观测的初步分析（英文）

本文简要介绍了包括三部分观测的安徽淮南长期野外试验观测站,特别是土壤-植被-大气的集中观测,对小塔运行前三个月(2018年6月至8月)的数据,并结合同一时段大塔获得的数据,进行了初步分析.结果表明这些资料有合理的变化特征,日变化和夏季值特征显著,各月份间气象变化有明显差异.土壤水分和温度受降雨影响,在不同的下垫面条件下表现出不同的变化.土壤CO_2日平均浓度在2 cm和10 cm处分别为1726和4481 ppm.2018年夏季土壤CO_2浓度随土壤体积含水量的变化而变化,但与土壤温度呈弱相关.     

年际时间尺度上全球植被与大气相互作用的诊断分析

利用NOAA AVHRR得到的19年（1982～2000）全球月平均的叶面积指数（LAI）与ERA40近地面气温和CMAP降水进行时滞相关分析,并研究了LAI的年际变化对后期温度、降水的反馈作用。结果表明,大部分地区LAI与同期气温的相关性更好,30°N以北（以南）基本上为正（负）相关。LAI滞后一个月时,北半球中低纬度和20°S以南大部地区LAI与降水的正相关更强;而在北半球中纬度大陆东部和南半球热带地区,LAI与前一个月温度的关系更密切。LAI与温度的相关性在春、秋季最明显,LAI与降水的关系在雨季最密切。LAI对气温比较显著的正反馈主要分布在北半球中高纬度地区;20°S以南大部地区为比较显著的负反馈。LAI对降水比较显著的正反馈分散在北美大陆西北部、东欧平原南部、欧亚大陆东北部和热带沿海地区。中高纬度（尤其是北半球）大部分地区LAI 对气温、降水反馈部分的解释方差达到总方差的20%以上。     

影响青藏高原植被生理过程与大气CO2浓度及气候变化的相互作用

利用一陆面过程模式,初步模拟研究了青藏高原夏季风盛行期植被生理过程与大气CO2浓度及气候变化的相互作用。结果表明,气候以及大气CO2浓度变化对青藏高原地区的植被生理过程有较明显的影响,高温、高温和高CO2浓度将加强高原植被的光合作用和呼吸作用,有利于植被生长。高原植被也可通过生理过程,产生净CO2呼收,降低大气CO2含量,起到调整温室效应的作用,从而影响全球气候变化;当气温升高、大气CO2增加时,这种作用更加有效。青藏高原地区大气CO2浓度加倍,对高原地区气候的直接影响不明显。植被的存在也会影响区域气候变化,并可通过改变高原热源,进而影响高原及其周边地区气候变化。文中还归纳出了植被生理与气候相互作用的简单概念模型。     

土壤-植被-大气系统水分散失机理的数值模拟

以Eeardorff(1978)提出的陆面参数化方案和Noilhan等人(1989)土壤水分参数化方案为基础,对陆面物理过程参数化方案进行了改进,在模式中较详细地考虑了植被和地面的各种物理参量如地面和叶面的反射率和发射率,净叶面面积指数,植被的物理阻抗等,并与大气边界层模式耦合。应用该模式模拟了沙漠及绿洲地区不同植被覆盖率情况下的蒸散量、土壤含水量和表面温度的日变化和连续变化特征;对不同植被覆盖率的热量平衡特征进行了比较。结果表明该模式较好地反映了地表蒸散3阶段的变化趋势特征,揭示出下垫面热量平衡分量间的相互转换过程。该模式可以用于中尺度的气象和区域气候模式,模拟和预测不同植被覆盖情况下近地层的热量输送和水分散失情况。     

青藏高原大气一植被相互作用的模拟试验Ⅰ.物理通量和参数

在原大气-植被相互作用模式AVIM的基础上作了改进,包括对植被生理过程,如(1)光合作用;(2)呼吸;(3)分配和(4)物候等新的描述方法.对青藏高原上30个站点进行模拟计算,给出了高原上地表辐射及水热物理通量以及地表拖曳系数和地面反照率的分布特征.模拟结果表明净辐射和感热通量由东南向西北增加,高原西北部地表反照率较高,东南部地表反照率较低.     

一个引入近地层的土壤-植被-大气相互作用模式

本文在国外同类模式基础上，结合自己特点建立了一个土壤-植被-大气近地层的相互作用模式。在这个模式中，土壤和植被与大气之间的各种通量输送是与近地层大气进行的，而不是同较高层大气直接交换，更符合实际情况。以大气几十米高处的风、温度、湿度为输入参数，驱动运行本模式，进行敏感性试验，并用有限的观测数据相比较。结果证明，本模式能合理模拟土壤、植被、大气的温、湿以及各种通量的变化。进一步与中尺度大气模式耦合可以用于气候研究。     

青藏高原大气一植被相互作用的模拟试验 Ⅱ.植被叶面积指数和净初级生产力

利用大气-植被相互作用模式AVIM对青藏高原上30个站点进行模拟计算,给出了青藏高原上植被叶面积指数和净初级生产力的分布特征.模拟结果表明,高原上叶面积指数、净初级生产力由东南向西北减少,模拟和观测的分布相一致.分析指出,青藏高原净初级生产力的分布决定于水热条件的共同作用,降水充沛、温度适宜的青藏高原东南部净初级生产力较高,而青藏高原西北部由于降水过少或温度过低,初级生产力很低.     

郑州城区大气CO2浓度变化特征及影响因素分析

郑州城区大气CO2浓度日变化比较强烈,变化幅度在26.24 ～ 64.34 μmol·mol-1,全天最低值出现在15时前后,最高值则出现在夜间至清晨.从季节来看,夏、秋两季的日变化幅度比冬、春两季的大.其中,1月份平均浓度达到最高,为455.80 μmol·mol-1;7月份平均浓度则最低,为369.25 μmol·mol-1.影响郑州城区大气CO2浓度变化的原因是人为取暖活动及植被的季节变化,另外一些气象因素也对CO2浓度有一定的影响.     

郑州城区大气CO2浓度变化特征及影响因素分析

郑州城区大气CO2浓度日变化比较强烈,变化幅度在26.24～64.34μmol.mol-1,全天最低值出现在15时前后,最高值则出现在夜间至清晨。从季节来看,夏、秋两季的日变化幅度比冬、春两季的大。其中,1月份平均浓度达到最高,为455.80μmol.mol-1;7月份平均浓度则最低,为369.25μmol.mol-1。影响郑州城区大气CO2浓度变化的原因是人为取暖活动及植被的季节变化,另外一些气象因素也对CO2浓度有一定的影响。     

Soil–vegetation–atmosphere interaction over a hilly forest in the southern Huaihe River Basin: Long-term field experiment and preliminary analysis of basic observations 淮河流域南部丘陵森林地区土壤-植被-大气相互作用:长期野外试验观测的初步分析

To improve the understanding of the CO₂ exchange and the cycling of energy and water between the land surface and atmosphere over a typical hilly forest in southeastern China, a long-term field experimental observatory was established in Huainan, Anhui Province. Here, the authors briefly describe the three parts of ongoing research activities: the environmental monitoring at the site, the meteorological observations on a high tower, and particularly the intensive measurement of soil–vegetation–atmosphere interaction on a lower tower. Specifically, the diurnal variation of basic meteorological variables on a typical clear day (13 July 2018), and their temporal variation in the first three months of the low tower's operation (4 June to 31 August 2018), and in combination with simultaneous data from the high tower, are analyzed. Results show that the data demonstrate reasonable variabilities, and the variables exhibit significant diurnal variation, characteristics of summer values, and considerable differences in summer months. The daily and monthly average albedos above the forest canopy were both 0.13. The daily average soil CO₂ concentration was 1726 and 4481 ppm at 2 and 10 cm, respectively. The soil CO₂ concentration changed with soil volumetric moisture contents, but showed a weak correlation with soil temperature in summer 2018. As the observatory continues to run and data continue to be collated, further investigation of the long-term variation of monsoon characteristics should be performed in the future. The experiment is useful in ecosystem and atmosphere interaction research, as well as for the development and evaluation of climate models, in the transitional climate zone of the Huaihe River basin.摘要本文简要介绍了包括三部分观测的安徽淮南长期野外试验观测站, 特别是土壤-植被-大气的集中观测, 对小塔运行前三个月 (2018年6月至8月) 的数据, 并结合同一时段大塔获得的数据, 进行了初步分析.结果表明这些资料有合理的变化特征, 日变化和夏季值特征显著, 各月份间气象变化有明显差异.土壤水分和温度受降雨影响, 在不同的下垫面条件下表现出不同的变化.土壤CO₂日平均浓度在2 cm和10 cm处分别为1726和4481 ppm.2018年夏季土壤CO₂浓度随土壤体积含水量的变化而变化, 但与土壤温度呈弱相关.     

淮河流域陆面水文过程的数值模拟

采用生物-大气传输模式（BATS模型）模拟了淮河流域山丘区和平原区在1998年汛期的暴雨洪水过程,从陆地-大气间水量交换的角度揭示了径流量、土壤含水量、土壤质地、植被分布的内在联系。结果表明：对于山丘区和平原区而言,根系层土壤含水量、土壤质地以及土壤颜色的变化对径流量的影响具有相似性,但是敏感性不同;而山丘区和平原区深层土壤含水量和植被覆盖率变化对径流量影响的作用正好相反。这些结果显示,由于山丘区与平原区的不同气候和下垫面条件,而造成两者水文性质的差异性,反映了大气-水文之间关系与作用的不同特征。     

气候过渡带温度变化与淮河流域夏季降水的关系

淮河流域是我国南北气候的过渡带,气候过渡带位置的南北变动对淮河流域的降水有显著的影响。利用1952～2001年的温度和降水资料,计算了气候过渡带位置的变化和淮河流域降水与旱涝的关系,发现气候分界线位置的南北移动与淮河流域夏季降水呈显著负相关,即气候分界线北移夏季降水减少、气候偏旱;气候分界线南移则夏季降水增加、气候偏涝。气候分界线与淮河流域夏季降水的这一对应关系反映了春季冷空气活动的强度和时间对淮河流域夏季和梅雨降水有重要影响,即春季(特别是3月下旬)冷空气南下活动较强年份的夏季降水可能异常偏多。     

Assessing the Seasonal Predictability of Summer Precipitation over the Huaihe River Basin with Multiple APCC Models

Seasonal rainfall predictability over the Huaihe River basin is evaluated in this paper on the basis of 23-year(1981-2003) retrospective forecasts by 10 climate models from the Asia-Pacific Economic Cooperation(APEC) Climate Center(APCC) multi-model ensemble(MME) prediction system.It is found that the summer rainfall variance in this basin is largely internal,which leads to lower rainfall predictability for most individual climate models.By dividing the 10 models into three categories according to their sea surface temperature(SST) boundary conditions including observed,predicted,and persistent SSTs,the MME deterministic predictive skill of summer rainfall over Huaihe River basin is investigated.It is shown that the MME is effective for increasing the current seasonal forecast skill.Further analysis shows that the MME averaged over predicted SST models has the highest rainfall prediction skill,which is closely related to model’s capability in reproducing the observed dominant modes of the summer rainfall anomalies in Huaihe River basin.This result can be further ascribed to the fact that the predicted SST MME is the most effective model ensemble for capturing the relationship between the summer rainfall anomalies over Huaihe River basin and the SST anomalies(SSTAs) in equatorial oceans.     

Evaluation and Analysis of RegCM3 Simulated Summer Rainfall over the Huaihe River Basin of China

This study evaluates the ability of the Abdus Salam International Center for Theoretical Physics(ICTP)version 3 Regional Climate Model(RegCM3) in simulating the summer rainfall amount and distribution and large-scale circulation over the Huaihe River basin of China.We conducted the simulation for the period of 1982-2001 and the wet year of 2003 to test the ensemble simulation capacity of RegCM3.First,by comparing the simulated rainfall amount and distribution against the observations,it is found that RegCM3 can reproduce the rainfall pattern and its annual variations.In addition,the simulated spatial patterns of 850-hPa wind and specific humidity fields are close to the observations,although the wind speed and humidity values are larger.Finally,the ensemble simulation of RegCM3 for summer 2003 failed to capture the spatial distribution and underestimated the magnitude of the precipitation anomalies,and the reasons are analyzed.     

2007年汛期淮河流域致洪暴雨的雨情和水情特征分析

利用2007年6月19日～7月23日淮河流域167个测站逐日降水观测资料,对2007年汛期淮河流域致洪暴雨的雨情和水情特征进行分析,并与2003年历史同期进行了比较。结果表明:2007年汛期淮河流域持续性强降水天气集中于6月19日~7月23日,期间共经历了10次暴雨过程, 2007年总降水量和水位都超过2003年同期,2007年淮河流域洪水期间王家坝上游的面雨量大于2003年,下游的面雨量和2003年持平。2007年汛期淮河流域雨情的重要特点是:雨带稳定,前期强降水过程的降雨中心基本上出现在淮河支流分布比较密集的淮北地区和上游地区,致使淮河流域底水明显增加,是后期强降水导致全流域性洪水的主要原因。造成淮河流域降水稳定持续的重要原因是副高稳定、位置偏南,冷空气活动频繁等。       

基于淮河流域农田生态系统观测资料的通量研究

运用寿县国家气候观象台(代表淮河流域农田生态系统)2007年7月至2008年6月通量观测系统的观测资料,分析研究淮河流域农田生态系统的陆气相互作用,统计梯度和涡度数据缺测率,采用空气动力学(梯度)法和涡度相关法,验证通量观测系统观测数据的可靠性,分析CO2通量、潜热通量、感热通量的季节变化与日变化特征及其与下垫面的关系,计算出地表平均反照率、能量闭合率、动量输送系数等。结果表明:通量观测仪器测得的数据可靠,原始资料具有客观性、可用性;CO2等通量存在明显的季节变化,与下垫面状况有密切的关系,日变化均为单峰型分布,由通量观测系统的观测资料计算得到地表平均反照率为0.18,平均能量闭合率为0.92,平均动量输送系数为0.0092。     

1961—2008年淮河流域主汛期极端降水事件分析

利用淮河流域117个台站1961－2008年主汛期（6－8月）逐日降水资料,采用降水百分位数法划分极端降水阈值,建立极端降水事件时间序列;在此基础上揭示淮河流域极端主汛期降水事件时空演变特征。结果表明：淮河流域主汛期极端降水总量年际变化大,其强弱与旱涝格局基本对应。极端降水事件发生频次的多寡很大程度上影响着淮河流域主汛期降水量。一致性分布是淮河流域主汛期极端降水事件发生频次的最主要空间模态,其发生频次空间上可分为流域中东部、中北部、西南部、西北部及南部5个主要区域。极端降水事件总体上有增加趋势,特别是流域     

2003年夏季中高纬度环流与淮河流域降水

研究了 2 0 0 3年夏季中高纬环流特征以及乌拉尔山、鄂霍茨克海和贝加尔湖三个地区阻高指数逐候的变化情况。 6月下旬至 7月上旬东亚中高纬出现“双阻”形势 ,造成淮河流域持续一个多月的集中强降水 ,但是在 7月底 ,鄂霍次克海阻高再度建立并持续 ,致使盛夏西太平洋副热带高压较常年偏南 ,所以雨带的位置也未能北移。因此 2 0 0 3年夏季主要雨带维持在淮河流域     

多模式集合预估21世纪淮河流域气候变化情景

利用政府间气候变化委员会第四次评估报告(the Fourth Assessment Report of the Intergov-ernmental Panel on Climate Change,IPCC AR4)的14个全球气候耦合模式对中国淮河流域气温和降水的模拟能力进行了评估,预估了该地区21世纪的降水和气温变化。同时,还分析了14个气候模式对1961-1999年气温和降水的模拟能力,并且根据Taylor方法选取具有较好模拟能力的模式做集合分析。结果表明,不同的气候模式对淮河流域的气温和降水都具有一定的模拟能力,但大多数模式模拟的气温偏低、降水偏多;选取的模式集合可以明显改善模式的模拟能力,但是没有表现出明显的优势。对淮河流域降水和气温未来情景的预估表明,各模式给出的情景结果尽管存在一定的差异,但模拟的21世纪气候变化的趋势基本一致,即气温持续增加,降水出现区域性增加;还重点分析了14个模式集合的结果在2010-2039年、2040-2069年和2070-2099年3个时段的年平均、季节平均降水和气温变化及其时空变化特征,结果表明,3个时段的气温和降水在不同情景下都是逐渐增加的,A2情景下增幅最显著,B1情景下增幅最小。     

2007年淮河流域强降水过程的水汽输送特征分析

利用NCEP再分析资料,引人基于拉格朗日方法的气流轨迹模式(HYSPLITv4.9),将2007年6月19日～7月26日期间淮河流域强降雨分为三个阶段,分析不同阶段水汽输送轨迹、主要通道及其不同源地的水汽贡献.结果表明,影响此次强降水过程的水汽通道主要有三支:一支是西太平洋上副高边缘东南气流输送,另一支是南海南部越赤道...