祁连山区风速和风向时空变化特征

分析山地的风速和风向,对认识山地地区的气候变化和合理利用风力资源具有重要的意义。本文基于祁连山区11个气象站点的平均风速、最大风速和最大风速的风向数据,利用多种数学方法和ArcGIS空间分析法对风速和风向的时空变化分布规律作了探讨。结果表明:(1)祁连山区春季的平均风速和最大风速是年内风速变化的峰值区,其中中段和东段的最大风速出现在冬季。(2)全区的平均风速和最大风速年变化整体均呈下降趋势,下降率分别为-0.07和-1.56 m·s~(-1)·(10a)~(-1)。(3)1970—1979年风力资源最丰富;年际和季节(冬季除外)平均风速的突变均发生在1993年,东段和中段的平均风速均在1990—1999年发生突变,全区和各个区段平均风速的周期均为22a。(4)祁连山区平均风速自西向东呈递减趋势。(5)最大风速的风向以西南风为主,而东段则以偏东南风为主。     

自动连续称重式集沙仪设计及野外应用

集沙仪是定量监测风沙活动的重要工具。设计了一种自动连续称重式集沙仪,可以根据试验需要采集不同高度沙样,每分钟收集一次质量数据,实现高频连续集沙。试验结果显示,自动连续称重式集沙仪在15、30、60 cm高度的集沙量满足随高度增加呈指数减少的规律;在15 cm高度,风速与输沙通量呈指数函数关系(y=6E-05·e0.8417x,R2=0.6042),随集沙高度升高输沙通量与风速相关性减弱。自动连续称重式集沙仪与新型平口式集沙仪所测的输沙通量具有很好的一致性(y=0.8119x+0.2645,R2=0.7481)。自动连续称重式集沙仪虽然在稳固性方面需要改良,但能够很好地捕捉高度在15 cm以下沙物质的输移信息,野外应用效果良好,是一种适合野外高精度风沙活动自动监测的新型测量工具。     

BJ-RUC在内蒙古某风电场的风速预报检验分析

采用趋势性及误差、偏差频率、误差反位相等分析方法,以2011年6月1日~2012年5月31日内蒙古某风电场风机轮毂高度逐小时风速资料为实况数据,对9 km×9 km BJ-RUC风速预报产品的连续变化趋势及误差分布进行了初步评估,发现:(1)预报风速与实况风速在夏季的相关性较差,其余3季预报风速的连续变化趋势性能较好。(2)平均误差在各月均以正为主,即预报风速总体较实况风速偏大,两者存在明显的系统性误差,春夏两季误差大于秋冬两季。(3)随着预报时效的延长,预报性能总体呈下降趋势。     

鄂尔多斯高原油蒿(Artemisia ordosica)灌丛沙堆风沙气流结构及其地貌学意义

鄂尔多斯高原广泛分布的油蒿(Artemisia ordosica)灌丛与风沙流相互作用形成灌丛沙堆,其形态发育主要受控于周围风沙输移状况.利用EC9-1型风向风速传感器和阶梯式集沙仪对平坦覆沙地上油蒿灌丛沙堆周围的风沙气流进行了观测,系统地分析了近地表水平流场、风速廓线和输沙率的分布和变化特征.结果 表明:气流结构和输...     

敦煌和酒泉夏季晴天和阴天边界层气象要素特征分析

利用国家重点基础研究发展规划项目《中国西北干旱区陆-气相互作用观测试验》2000年加强观测期(2000年5月29日～6月9日)敦煌探空观测资料和国家自然科学基金重点项目《绿洲系统能量与水分循环过程观测与数值研究》2004年加强观测期(2004年6月1日～7月16日)酒泉探空观测资料,分析了敦煌和酒泉地区夏季典型晴天和阴天天气下有关气象要素如风、温、湿的时空分布和变化特征,得到了以下结论:夏季,敦煌和酒泉地区大气边界层的东西分量风速(切变)晴天比阴天大;南北分量风速(切变)阴天比晴天大;东西分量风速(切变)比南北分量风速(切变)大。敦煌地区夏季晴天和阴天的风速比酒泉地区的大,但风速切变酒泉地区的要比敦煌地区的大。两地白天(晚上)的对流(稳定)边界层特征在晴天和阴天均很明显;阴天稳定边界层厚度和对流边界层的高度较晴天时的都低。比湿夜间比白天的大,阴天比晴天的大;在敦煌地区和酒泉地区都出现了逆湿现象;强逆湿主要出现在夜间,白天虽然也出现逆湿,但强度普遍较弱。     

普里兹湾区域风和温度资料对比分析: 以2007 年为例

通过分析再分析资料与站点观测资料的差异评估了普里兹湾区域5 套再分析资料的风速、风向以及 温度产品。这5 套再分析资料包括欧洲中心再分析资料(ERA-I)、日本25 年再分析资料(JRA-25)、日本55 年再分析资料(JRA-55)、美国国家环境预报中心再分析资料(CFSR)和美国国家航空航天局再分析资料 (MERRA)。采用的观测资料来自两个人工观测站和三个自动气象站。月平均和季节差异分析结果表明, Mawson 站点再分析资料的风速一般小于站点风速, 其他站点再分析资料一般风速过大, 所有的站点风向与 再分析资料风向差异不大, 再分析资料的2 m 温度总体低于人工观测站的温度, 自动站和再分析资料的差 异则没有一致的差异特征。通过6 h 风速资料对比, 发现当Mawson 站点风速低于5 m·s^–1 时, 再分析资料偏 高, 当站点风速高于15 m·s^–1 时, 再分析资料偏低, 且该站点记录的极端强风次数远多于再分析资料。     

阿尔金山国家级自然保护区东北部风况及输沙势特征北大核心CSCD

利用阿尔金山国家级自然保护区依协克帕提保护站实测的2017—2021年风速、风向数据,对阿尔金山国家级自然保护区东北部风况与输沙势进行了分析。结果表明:(1)阿尔金山国家级自然保护区东北部近5年年均风速和年均起沙风速起伏变化不大,年均风速为3.10 m·s^(-1),年均起沙风速为7.67 m·s^(-1),年均起沙风频率为8.57%,春夏季起沙风频率高于秋冬季。(2)起沙风风向的季节变化差异大,冬春季主导风向为W、SW和WSW,夏季风向以NE和E为主。(3)年输沙势(DP)均值为580.23 VU,属高风能环境(>400 VU);年合成输沙势(RDP)均值为266.69 VU,合成输沙方向(RDD)季节性差异大,年输沙势的方向变率指数(RDP/DP)均值为0.36,属中等方向变率的锐双峰风况。(4)全年输沙势季节差异较大,春季输沙势最大,夏季和冬季次之,秋季最小。冬春夏季输沙势的方向变率指数分别为0.90、0.41和0.20,分别属于低变率、中变率和高变率。     

河西走廊风能时空特征

利用河西走廊地区1970-2004年风速气候资料和2004年9月-2005年8月周年风塔精细资料,采用气候订正和即时风速订正,得到接近自然的风速,依此研究了该区域近地面70 m层内风能分布。结果表明:河西走廊区域风速变幅较小、气候变化趋势较稳定;有效风速(≥3 m/s)时数在6 000 h/a,10 m高度风能大多在150 w/m2以上,风能随高度线形增长(在70 m高度层内),平均每升高10 m风能增加28 w/m2;10~70 m层内总风能年储量相当丰富,普遍在1.5×1016kWh/m2(千瓦时/平方米)以上,潜在年产值达千万亿元。河西走廊风能存在明显周日和月季变化,风能和有效风速时数存在空间差异,其时空差异与河西走廊独特的戈壁下垫面关系密切。     

阿拉尔——和田沙漠公路风沙运动若干规律监测研究

以塔克拉玛干沙漠为研究区域,将覆盖塔克拉玛干沙漠的17个气象站近50 a(1961-2010年)历史资料与沙漠公路沿线近3 a(2007年4月~2010年4月)5层梯度风短期监测资料,以及沙漠公路7种防风阻沙体系下典型横断面5层梯度风监测资料进行信息化整编和规范化计算,对阿和沙漠公路风沙运动若干规律进行了系统研究。结果表明:(1)阿和沙漠公路沿线气象站10 m高度最大瞬时风速与沿线梯度风监测站及短期监测站距路面4 m高度最大瞬时风速具有空间相关性,平原路段空间代表性为20~40 km;特殊路段空间代表性为5~10 km;(2)沙漠公路沿线迎风侧最大瞬时风速比背风侧偏大1.15~1.30;(3)沙漠公路沿线2 a一遇最大瞬时风速水平分布规律是以沙漠公路中部向南北递减,最大值出现在k66.7~k326区间;(4)沙漠公路北部强风主风向WNW和N风,次强风主风向ENE和NE风;沙漠公路中部全年强风主风向ENE和NE风,次强风主风向为NNW风;沙漠公路南部全年强风主风向W风,次强风主风向为WNW风;(5)沙漠公路沿线起沙风是随7种防风阻沙体系的作用存在明显差异,以芦苇、草帘子方格防风阻沙体系下2 m高度的起沙风速和沙粒过路临界风速为最大,分别为8.0~9.0 m/s和10.0~11.0 m/s,对输沙贡献最大的有效瞬间风速在8.0~15.0 m/s之间;黑土工袋方格防风阻沙体系下起沙风速为4.0~5.0 m/s,沙粒过路临界风速为5.0~6.0 m/s,防风阻沙效应最差,建议更换。     

零平面位移高度的Marquardt算法

对数风速廓线中的零平面位移高度(d)是描述和估计地表粗糙元的空气动力学特征及其对地表风蚀抑制效应的重要参数之一。本文设计了用以计算对数风速廓线中非线性参数d的计算机非线性回归法——Marquardt法,并用砾质床面上风速廓线的风洞模拟实验资料加以验证。结果表明,用Marquardt法计算出的d/h(即d与砾石高度h之比)与砾质地表起伏度(Dv),d与风速(u)之间存都在较好的相关性,从而表明,Marquardt法是计算风速廓线非线性参数d的理想方法。     

Forecasting climate changes and the permafrost thickness for Central Yakutia into the year 2200

The method of harmonic analysis has been used to study the patterns of air and permafrost temperature changes across time for the city of Yakutsk spanning the previous 200 years of observation. The analysis revealed three harmonic functions which describe this temperature trend in a generalized form. These functions were used to develop the formula for calculating the temperature variation over time, and to predict the changes of climate and of the permafrost thickness in Central Yakutia into the year 2200.     

中国太阳总辐射的气候学计算法研究(英文)

Angstrom-Prescott公式的气候学计算法是应用较广的太阳辐射模拟方法,其系数一般通过线性回归确定。近年来,许多研究显示该系数存在明显的空间变异性,常见的解决方法是将研究区划分子区域逐个拟合。本研究采用1961-2010时段日照时数与太阳辐射站点资料,以天文辐射为起始值,基于地理加权回归得到全国尺度连续变化的Angstrom-Prescott系数。通过高精度曲面建模方法(HASM)构建的日照时数资料和天文辐射曲面,得到国家尺度太阳辐射曲面。空间非平稳和误差比较检验等结果表明,系数存在显著的空间非平稳性;与已有研究相比,本研究的模拟方法效果较好。     

水汽吸收和下垫面发射率对晴空大气红外窗区遥感影响的综合分析

从数学上探讨了晴空大气红外窗区通道遥感陆面特性水汽吸收和陆面发射率的综合影响。首先,基于辐射传输方程推导出大气水汽含量和陆面发射率(ε)引起红外窗区通道遥感陆面亮温(Tg)变化的数学表达式,指出红外辐射在传输过程中水汽吸收衰减的影响主要是引起大气透过率的变化;分析了在高温高湿和低温干燥等不同地区,红外窗区通道的大气透过率所受到的不同程度的衰减,以及水汽吸收衰减和陆面发射率对不同的红外窗区通道的影响。此外,还建立了一个红外窗区通道遥感陆面温度与地面亮温差ΔT=(Ts-Tg,imax)与水汽含量变化Δq和陆面发射率ε的二元多项式拟合方程,进一步分析大气水汽含量和陆面发射率对不同的红外窗区通道遥感的影响;指出红外短波窗区通道不但受太阳辐射污染严重,而且受陆面发射率变化的影响激烈,特别是在寒冷干燥的亚北极冬季。最后强调,为了精确地反演陆面温度,最好采用热红外窗区通道;必须考虑大气订正,特别是在高温高湿区;同时应该考虑陆面发射率等因子的作用。     

近50年来中国冬季风寒温度的变化

风寒温度是冬季表征人体热舒适度常用的参数,也是气候变化影响研究中关注的要素。本文利用中国地面国际交换站气候资料月值数据集的气温和风速,分析1956-2005年中国冬季风寒温度的时间和空间变化特征。结果表明,近50年来中国冬季风寒温度普遍呈上升趋势,全国平均升高3.2 ^oC,变化速率达0.64 ^oC/10a;西北、华北、东北和青藏地区的上升速率分别为0.79 ^oC/10a、0.84 ^oC/10a、0.81 ^oC/10a、0.80 ^oC/10a,其中华北北部农牧交错带地区上升趋势最为强烈,超过1 ^oC/10a;35^oN以南的我国南方地区上升速率较低,为0.39 ^oC/10a。风寒温度的这种变化特征是近50年来气温升高和风速下降综合作用的结果。其中气温变化造成的风寒温度上升是2.4 ^oC,而地表风速下降对风寒温度的贡献为0.8 ^oC。东亚气温和风速的变化受诸多大气环流系统的影响,分析表明影响东亚气候的几个主要环流因子中,西伯利亚高压、北极涛动、西太平洋遥相关型和欧亚遥相关型等与风寒温度有显著相关。这四个环流因子一起能解释50年来全国平均风寒温度方差的46.7%。全国平均气温与这四个环流因子的相关分别达到-0.65,+0.49,+0.31和-0.32;而平均风速与北极涛动的相关最显著,达-0.51。     

基于台站和MOD16数据的山东省蒸散及潜在蒸散时空变化

蒸散发的时空格局分析对理解气候变化与水资源之间的相互影响具有重要的作用。本文基于Penman-Monteith公式,利用MODIS全球蒸散发产品(MOD16)及气象站点的蒸发皿观测数据,先对数据精度进行评价,再从空间和时间两个尺度上对数据进行统计分析,系统阐释了2000-2014年山东省地表蒸散(ET)及潜在蒸散(PET)的时空分布特征及其与气象因子的相关性。主要结论为：①山东省不同区域蒸散分布差异明显,地表植被对ET的月际变化趋势有重要影响;②山东省ET及PET年际波动不大,全省ET均值为1529 mm,PET均值为2178 mm,年均ET与PET相对较大的差值说明该省整体相对缺水。③ET及PET的时空变化与诸多气象因子相关,其中与降水及温度的关系最为密切。     

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。     

京津唐地区水面蒸发估算及其分布特征

本文根据官厅蒸发站20米²蒸发池的观测资料与气象要素特征值之间关系,建立道尔顿类型的水面蒸发计算模式,计算了京津唐地区60个气象站的年、月蒸发值,并绘制年、季(典型月分)的蒸发分布图。     

永定河北京段蒸散发研究

永定河北京段蒸散发研究对永定河生态走廊建设有着重要的支撑作用。本文采用多种方法计算了永定河北京段的水面蒸发、潜在蒸散发和实际陆面蒸散发,结果显示:北京段水面蒸发为1182 mm,潜在蒸散发为969mm,1999-2009年北京市实际蒸散发494 mm。对各种水面蒸散发计算结果比较,并通过相关分析和RMSE分析发现,利用中国科学院地理研究所方法计算永定河北京段水面蒸散发较为合理,施成熙方法、前苏联扎依可夫方法计算结果相近,但彭曼公式结果偏大。潜在蒸散发采用Presley-Taylor公式,而联合国粮农组织(FAO)修正的彭曼公式和Hargreaves公式结果都偏大。研究区的实际蒸散量使用傅抱璞方法计算,结果得到了相同研究时段北京市水量平衡研究成果的验证。相比而言,张鲁公式和Turc公式结果偏大,而高桥公式所得结果与傅抱璞方法最为接近。     

福建古田站水面蒸发计算方法的探讨

本文以器测法和经验公式法,从物理成因和公式的确定,探讨了古田站用蒸发器测量的水面蒸发量,换算为自然水体蒸发量,及以水文气象因子的资料,计算水面蒸发量. 在器测法中,以折算系数和统计相关两种不同方法,探讨折算系数的确定、时空变化规律、及其影响因素,分升、降温期,用数学函数建立蒸发池、器蒸发量间的关系公式. 在经验公式法中,探讨水面蒸发与湿度梯度、温度梯度和风速的关系,并建立其与水文气象因子的关系公式. 本文可供研究确定水面蒸发量参考.在同一个气候区内,以各已知要素资料,用其相应公式,计算水面蒸发量,可以得到满意的成果.     

黄河中游龙口—天桥段封冻期的河床演变

本文根据黄河河曲段六个封冻期的原型观测资料,对该冰塞河段冰期的河床演变及水内冰花在冰塞下的堆积——冰塞演变,进行了分析研究。总结出冰塞河段的河床演变特点与冰塞演变的相互关系,得出了河床冲淤及水内冰堆积计算的经验关系式及河床冲淤平衡的临界水力参数。文中还对有关冰期输沙的若干问题进行了讨论。