太湖蒸发量对未来气候变化响应的初步模拟分析

与深水湖泊相比,太湖等浅水湖泊更容易发生富营养化和水资源危机,且对气候变化的响应更为敏锐。本文利用气候模式产品数据驱动CLM4-LISSS湖泊陆面过程模型,模拟分析未来(2010—2100年)RCP2.6、RCP4.5、以及RCP8.5不同温室气体排放情景下太湖蒸发量的变化特征及其影响因子。结果表明:(1)CLM4-LISSS模型湖表温度的观测值与模拟值的相关系数为0.94,均方根误差为0.85℃,准确的湖表气温模拟使得通量的结果也比较准确,潜热模拟与观测的相关系数在0.78,均方根误差为55.32 W·m~(-2);(2)2010—2100年,三种不同温室气体排放情景下太湖蒸发都呈现增加的趋势,但增量比例不同,RCP2.6,RCP4.5和RCP8.5情景下,蒸发量每10 a增加量分别为23.7 mm,29.2 mm和34.5 mm。蒸发量的增加速率随着辐射强迫的增加而增大,其变化主要受风速与水汽压差的乘积的影响。     

大连市蒸发量变化特征及影响因子

采用线性倾向估计法和累积距平曲线和完全相关系数法,分析了1951—2001年大连市蒸发量变化特征及其影响因子。结果表明：大连市年蒸发量呈增加趋势,其中夏季蒸发量的增加趋势最为明显,其次为春季,秋季和冬季蒸发量增加趋势不显著;年蒸发量的增加主要来自夏季的贡献。大连市年及四季蒸发量与日照时数、平均地面温度、平均气温日较差和平均风速总体上呈正相关,与平均相对湿度呈负相关。平均相对湿度减小和平均地面温度上升是大连市蒸发量增加的主要原因。     

大连市蒸发量变化特征及影响因子

采用线性倾向估计法、累积距平曲线和完全相关系数法,分析了1951-2001年大连市蒸发量的变化特征及其影响因子。结果表明：大连市年蒸发量呈增加趋势,其中夏季蒸发量的增加趋势最为明显,其次为春季,秋季和冬季蒸发量增加趋势不显著;年蒸发量的增加主要来自夏季的贡献。大连市年及四季蒸发量与日照时数、平均地面温度、平均气温日较差和平均风速总体上呈正相关,与平均相对湿度呈负相关。平均相对湿度减小和平均地面温度上升是大连市蒸发量增加的主要原因。     

1957—2009年南澳蒸发量变化特征及影响因子

利用1957—2009年南澳县小型蒸发皿蒸发量资料,分析了南澳蒸发量的气候变化趋势。结果表明：南澳10月蒸发量最大,2月蒸发量最少;秋季蒸发量最大,夏季次之,冬季最少。1957—2009年蒸发量呈明显下降趋势,20世纪60—90年代基本上是锐减,21世纪的第1个10 a反而上升,平均以7.2 mm/a的趋势下降;11月减幅最大,7月减幅最小;冬季减幅最大,秋季次之,夏季最小。对蒸发量下降的原因分析表明,日照时数和平均风速的减少与蒸发量的减少呈显著相关,是蒸发量减少的主要影响因子;低云量的增多导致日照时数减少;低云量、总云量、相对湿度、降水量、水汽压与蒸发量呈负相关关系,其中低云量、总云量与蒸发量负相关显著。     

1957-2009年南澳蒸发量变化特征及影响因子

利用1957-2009年南澳县小型蒸发皿蒸发量资料,分析了南澳蒸发量的气候变化趋势.结果表明:南澳10月蒸发量最大,2月蒸发量最少;秋季蒸发量最大,夏季次之,冬季最少.1957-2009年蒸发量呈明显下降趋势,20世纪60-90年代基本上是锐减,21世纪的第1个10 a反而上升,平均以7.2mm/a的趋势下降;11月减...     

新疆吐鲁番近32年蒸发量变化特征及影响因子分析

利用吐鲁番1981-2012年32a的蒸发量资料,分析了蒸发量变化特征及影响因素。结果表明:吐鲁番蒸发量下降趋势非常明显,年蒸发量以45.5mm/10a的速率减少,由80年代偏多转为90年代减少,到21世纪的最低,减少明显年份在2010年1392.4mm,其中夏季减少最大,其变化的气候倾斜率约为–23.627mm/a,2010年夏季最低值794.30mm,占年蒸发量的43%,春季略小于夏季,秋、冬季较小,秋季大于冬季。年平均蒸发量为2195.426mm,平均蒸发量最大的是7月,为364.8387 mm,约占全年的16.62%;6月次之,平均蒸发量最小的是12月,约占全年的0.83%。分析吐鲁番1981-2012年的气温,风速,气温日较差,日照时数和降水资料,发现影响吐鲁番蒸发量的因子中高温、风速、气温日较差、日照时数都与蒸发量呈正相关,而降水与蒸发量呈负相关。     

和田市近40年蒸发量的变化特征

利用和田市气象站1961-2000年20cm口径蒸发量资料，对蒸发量的年、季、月变化趋势、年代际变化特征、突变和周期等气候变化作了较全面分析。结果表明：40年来各季、月蒸发量呈现不同程度的上升趋势，年蒸发量以48．52mm／10a的倾向率增多，偏多趋势主要表现在春季、秋季，其中5月份蒸发量偏多趋势最明显。年蒸发量在20世纪60年代为相对偏少期，80年代为相对偏多期。采用累积距平曲线和标准Morlet小波方法对年总蒸发量进行突变检验和周期分析表明，年蒸发量在1978年发生一次突变，蒸发量变化具有4～6年、11年和22年左右的年周期变化。     

近40年京津冀蒸发皿蒸发量变化特征及影响因子

为了研究京津冀地区蒸发皿蒸发量的变化特征及成因,在京津冀地区200多个气象站中选择资料序列完整且具有较长时间序列、测站环境评分都在70分以上(按照中国气象局对测站探测环境评分标准评分)、均匀分布的87个气象站,利用1970—2013年京津冀地区87个气象站蒸发皿蒸发量以及其他气象要素的观测资料,采用线性倾向估计法和完全相关系数法,分析近44年来京津冀蒸发量变化特征及影响因子。结果表明,近44年来,京津冀地区年、季蒸发量呈明显下降趋势。全年蒸发量减少速率由大到小分别为:山前平原区太行山区冀东平原区燕山丘陵区冀北高原区(蒸发速率由北向南逐渐增大);四季中下降速率为:春季秋季冬季夏季。分析蒸发量与影响因子的完全相关系数发现,气温日较差、日照时数和平均风速是影响京津冀地区蒸发皿蒸发量变化的主要因子,在平原地区,平均风速是主导因子;在山区和高原地区,日照时数是主导因子。     

凯里市蒸发量变化特征及影响因素分析

利用线性倾向性估计和Mann-Kendal检验方法,分析了凯里市1958-2009年蒸发量的变化特征,通过相关分析,结果表明：凯里市蒸发量在以35．8mm／10a的速率下降,年蒸发总量在1964年发生了突变,1968年显著减少;春、夏、秋三季季蒸发量20世纪60年代初期发生了突变,夏季突变最为明显;低云量、平均气温逐年递增、日照显著减少的变化趋势是蒸发量减少的最重要影响因子,相对湿度、水汽压、降水量对蒸发量影响不可忽视,风速对蒸发量的影响作用不大。     

英吉沙县1 965~2009年蒸发量变化特征及原因分析

利用英吉沙国家气象观测站二级站1965-2009年小型蒸发皿蒸发量资料,采用气候倾向率和气候趋势系数方法分析了英吉沙蒸发量的变化趋势及引起蒸发量变化的气象因子,结果表明,英吉沙年和各季蒸发量均存在明显的减小趋势。影响蒸发量变化的因子主要有日照、风速、相对湿度和降水量。     

WRF_Lake湖气模式对我国太湖的湖温模拟应用评估

文章把一维热扩散湖模式成功地耦合到中尺度天气研究和预报模式WRF3.2中,建立了湖气耦合模式。并用太湖区梅梁湾获得的2010年8月11—28日的观测资料对该耦合模式模拟湖温的能力进行了初步评估。设计了3组方案进行对照试验,分别为:(1)没有加入湖模块的WRF模式试验(WRF);(2)没有对参数进行优化的原始耦合模式试验(WRF_Lake_Old);(3)对3个参数进行优化后的耦合模式试验(WRF_Lake_New)。结果表明耦合了湖泊模块并且参数优化后的湖气耦合模式(WRF_Lake_New)比没有包含湖面方案的WRF模式对太湖水温的模拟能力有了很大的改进。WRF_Lake_New能够合理地模拟出太湖梅梁湾上湖表温度的日变化,模拟的湖表温度误差范围平均在±1℃左右,模拟的空气温度平均误差范围在±0.5℃以内,模拟的感、潜热通量也与观测更为接近。该耦合模式在太湖的初步评估结果表明,该湖气耦合模式为下一步研究湖泊过程和湖气相互作用提供了重要的工具。     

太湖区域三维湖陆风场数值模拟

本文考虑太湖周围实际地形，建立了一个适合太湖区域复杂地形，满足静力平衡条件的三维非定常大气边界层数值模式，计算表明:模式运行十分稳定，与实际观测资料吻合较好。     

Impact of Taihu Lake on City Ozone in the Yangtze River Delta

The lake-breeze at Taihu Lake generates a different specific heat capacity between the water body and the surrounding land. Taihu Lake has a significant impact on the atmospheric conditions and the air quality in the Yangtze River Delta. This phenomenon is referred to as the Taihu Lake effect. In this study, two simulations were conducted to determine the impact of the Taihu Lake effect in the reference experiment(R-E) and sensitivity experiments(NO TH). The control simulations demonstrated that the meteorological field and the spatial distribution of ozone(O3) concentrations over Taihu lake obviously changed once the land-use type of water body was substituted by cropland. The surface temperature of Taihu Lake was reduced under the impact of Taihu Lake, and a huge temperature difference caused a strong lake-breeze effect. The results also showed that the difference in the average concentrations of O3 between the R-E and NO TH experiments reached 12 ppbv in most areas of Taihu Lake, all day, on 20 May 2014. During daytime(0800–1600 LST, LST=UTC+8), the influence of the Taihu Lake effect on O3 in the Suzhou region was not significant. However, the influence of the Taihu Lake effect on O3 in the Suzhou region was obvious during nighttime(1800–2400 LST). The larger changes in the physical and chemical processes were horizontal and vertical advections under the influence of the Taihu Lake effect in Taihu Lake.     

太湖北岸太阳辐射的影响因子研究

利用2 a的太阳辐射资料,对太湖北岸城乡的太阳辐射特征进行了对比分析。发现:(1)城市太阳总辐射较郊区明显偏低,偏低幅度达到13 %以上。(2)太阳辐射量最小值一般发生在冬季,但最强太阳辐射却不一定发生在夏季。这正好与6月中下旬到7月上中旬江南梅雨相对应。(3)太阳辐射率随云量增加而降低,5成云以下太阳辐射率变化不大,天空云量达到5成以上时对太阳辐射有较强的阻挡作用。晴到少云天气,霾的严重程度对太阳辐射率影响较大,重度霾太阳辐射率不到无霾日的75 %。(4)降水对太阳辐射影响很大,但降水量级对太阳辐射的影响却很小。气温与太阳辐射的关系很小,但白天平均气温＜0 ℃和≥30 ℃时太阳辐射率却最大。太阳辐射随日照减少而降低,但在日照时数为0时仍有太阳辐射率存在。太阳辐射基本上随能见度的增加而增加。在晴朗少云的天气里,由于能见度的影响太阳辐射率最大值是最小值的1.53倍。     

太湖及与湖岸城市间大气颗粒物分布特征分析

利用冬季连续2 d在两种气象条件下分别环绕太湖对湖泊近无锡区域、湖心区域、近西山岛区域和近苏州区域近湖层的PM0.5、PM2.5和PM10进行质量浓度观测,并通过分析同期相应气象资料(包括高空和地面风场、流场以及湖面站点的水平垂直风向风速等气象数据),探讨湖泊区域内外颗粒物浓度变化的时空特征以及受气象条件变化的影响。研究表明:第1天当天气为晴转阴且无雾时,由于湖面本身缺乏密集强排放源,以及因湖面大气上升运动较强使颗粒物容易被扩散稀释,且受偏东转东南气流所带来的气团较干净影响,湖面湖心区域和离岛区域颗粒物浓度明显低于上游城市;而在第2天当天气为雾时情况则相反,由于湖面大气较弱的上升运动使得大气颗粒物不容易被扩散稀释,且湖泊强大的水汽源影响有助于气溶胶和颗粒物的生成进而使得湖面颗粒物浓度大于周围城市。此外还发现在两种天气下,颗粒物浓度都存在无锡区域最高,湖心区域次之,苏州区域较低的特征。并且,在雾天不同粒径颗粒物间变化的相关系数更高。     

一维热扩散湖模式在太湖的应用研究

利用在太湖获得的2010年8月11-28日的观测资料研究了一维热扩散湖模式在太湖的适用性,通过对比模拟进一步研究了影响太湖湖表温度模拟的主要因子。该湖模式对太湖最初的模拟结果并不理想,模拟的湖表面温度与观测有较大的系统性偏差,温度的日变化幅度与观测相比也偏小。通过分析该模式对太湖的模拟效果不理想的可能原因,针对太湖的生态环境和污染情况,设计了18个测试参数的敏感性试验,从敏感性试验的结果分析得到,适用于太湖的、依赖于湖泊类型的3个参数应做如下修改:消光系数（η₀）应放大3倍,湖泊表层吸收的太阳辐射系数（β）应取0.8,粗糙长度（z₀）采用公式计算得到。用新得到的适用于太湖的3个参数,模拟得到的结果与最初的模拟结果和观测资料对比,发现采用新的参数后,模拟结果比最初的模拟结果有了很大的改进,模拟的湖表温度基本接近观测,模拟的湖水垂直剖面时间序列图也跟观测吻合得较好,随之的感热、潜热通量的模拟也都与观测接近。最后,对输入湖模式的主要大气参量（太阳辐射、2 m气温及风场）±10%的误差引起的模式模拟的湖表面温度误差进行分析,结果表明该湖模式对大气强迫场的误差敏感度不高;相比之下,模拟结果对风场敏感性最小,对辐射和气温的敏感度相当。     

太湖水体势能异常及水体层化的特征及其机制

大型浅水湖泊的水体势能异常和层化对水生生态环境演变、局地天气及气候系统有着重要的影响。基于2009年8月11—22日和3月17—28日的气象数据及水温廓线,探讨了太湖水体势能异常和表层混合层深度的变化规律及其机制。结果表明:太湖水体势能异常呈现明显的日变化特征,晚间水体势能异常消失,而白天逐步凸现出来;水—气之间的热量交换是影响水体势能异常和水体层化程度的关键性因子;夏季水体势能异常和层化程度远强于春季,其主要原因是夏季风场引起的混合作用比春季弱,而夏季水—气热量交换对水体势能异常的增强作用比春季强;水体势能异常程度与表层混合层深度存在显著的指数关系。     

太湖沿岸湿沉降的化学特性及水体酸化的趋势

通过对太湖沿岸湿沉降的实际监测，运用统计学方法研究了太湖沿岸3个测点自2002年7月至2003年6月大气降水pH值和化学离子组成，并结合文献和太湖水体的常规观测资料，分析了太湖流域大气降水酸化的趋势及地表水酸化的状况。结果表明：太湖地区的酸雨比较严重，沿岸酸沉降具有普遍现象；大气降水中主要阴离子是SO4^2-，约占全部测定阴离子的48％。Ca^2＋是主要的阳离子，约占全部阳离子的37％；太湖酸雨频率及酸雨强度近20a来有增强的趋势，但水体pH变化不大，水体有轻微酸化的迹象。     

太湖底泥中重金属污染及潜在生态危害评价

以太湖底泥为研究对象，分析太湖底泥中重金属的含量分布及富集状况，采用Lars HǎKanson潜在生态危害指数法对重金属的生态危害进行了评价。结果表明：各种重金属的含量分布呈现一定的区域特征，太湖湖岸区平均含量明显高于湖心区，从富集系数来看，Pb的富集程度最高，其次是Zn、Cu、As、Cr、Hg、Cd。太湖底泥重金属的潜在生态危害评价显示，除无锡片区犊山口Hg的污染属于中等生态危害外，其他各点重金属的生态危害都相对轻微，污染程度顺序为Hg〉Cd〉Pb〉As〉Cu〉Zn〉Cr．