西北干旱区荒漠生态系统通量贡献区模型研究

涡度相关仪通量值所代表的通量贡献区范围,对于通量观测塔的选址、仪器安装高度的确定以及通量观测数据的质量控制等具有重要的指导意义。利用通量贡献区模型对位于古尔班通古特沙漠试验场通量观测资料的空间代表性进行初步分析。结果表明：该荒漠区在大气稳定条件下90%的通量贡献区最远可以达到686.40 m,通量贡献函数最大点的位置在162.50 m;大气稳定时各风向的通量贡献区范围在生长末期均达到最大,生长初期和中期的源区变化因受到各风向风速和植被下垫面的影响而有差异;大气不稳定时不同生长时期各风向通量贡献区没有固定变化规律;通量源区大约有58.71%的信息来自于荒漠区通量观测塔西南至西北方,整个生长季生长末期通量贡献最多,所占比例为40.16%。由FSAM模型测得的通量贡献区范围可以较准确地反映荒漠生态系统下垫面的通量信息。     

西北内陆河流域典型生态系统通量数据空间代表性研究

涡度通量数据的空间代表性问题是影响其数据质量不确定性的重要原因。选取了我国西北地区具有代表性的四个通量观测站生长季数据,采用FSAM模型对各站点通量贡献源区范围以及通量贡献最大值点进行了计算,给出了在不稳定与稳定两种大气层结条件下各站点源区的主要分布范围(P=80%):盈科站源区范围相对最小(90~200 m);阿柔站源区范围约为(120~140 m);关滩站源区范围约为(500~600 m);敦煌站源区范围约为(140~280 m)。同时结合各站点仪器架设高度以及不同的下垫面生态环境等因素,对通量源区的变化进行了初步分析,仪器的架设高度直接影响涡度源区范围;不同的下垫面生态环境形成不同的近地面湍流状态进而对通量源区的分布产生间接影响。结果表明各站点观测的通量信息基本均来源于所感兴趣的研究区域。     

塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO_2通量特征

利用世界上唯一深入流动沙漠腹地200 km以上的塔克拉玛干沙漠塔中站所采集的2011年4月、7月的气象资料,分析了塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO2通量的变化特征及影响因素。结果表明:塔克拉玛干沙漠腹地CO2通量表现为白昼地表吸收CO2,夜间地表排放CO2,且地表吸收强度明显大于地表排放;塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO2平均净吸收速率分别为0.93μmol·m2·s-1和0.82μmol·m2·s-1;CO2通量受大气稳定性影响较大,稳定大气条件利于沙漠地表CO2的释放,不稳定大气条件有利于沙漠地表CO2的吸收;此外,地表温度、土壤湿度、风速均与CO2通量呈不同程度的负相关关系。     

基于TRMM卫星探测的南海及周边地区春夏季降水日变化特征

利用1998―2012年TRMM卫星资料,对南海及周边地区春季和夏季的降水日变化特征进行了研究。为了便于比较分析,把南海及其周边地区分为4个区域:华南地区、中南地区、马来群岛地区、南海地区。结果表明:1)南北半球低纬地区降水在春夏季呈反位相变化模态,南海季风爆发前后,马来群岛及周边海域的降水变化小于另外3个区域。2)昼夜差异最显著的地区是南海地区。华南地区夏季昼夜差异也较为显著。从春季到夏季,昼夜差异减小的有马来群岛和南海地区,而华南地区和中南地区都表现为增大。3)夏季,中南半岛和菲律宾岛2个区域表现出一种同步的日变化规律,降水峰值都发生在T 17:00―20:00,相比春季的降水峰值要提前;夏季南海地区的降水大值区也相比春季提前。4)中南地区和南海的降水谷值变化都非常平稳,但中南地区降水峰值在夏季年际变化较为显著,而南海地区的降水峰值在春季年际变化比较显著。     

泥河水库春季水-气界面二氧化碳通量与其影响因子的相关性分析

利用静态箱-气相色谱法对泥河水库春季水-气界面二氧化碳通量值进行连续24h观测,对其变化趋势及影响因素加以分析。结果表明:泥河水库24h均为大气CO2的源,其碳通量均值为26.50mg/(m2·h),全天源的极大值出现在1∶00为32.38mg/(m2·h),源的极小值出现在13∶00为20.15mg/(m2·h)。在春季影响泥河水库水-气界面CO2通量变化的主要因素是气温、叶绿素和风速,相关系数分别为0.671、0.625、0.253。结论:水库水-气界面CO2通量的变化是多种因素共同作用的结果,春季水库是大气CO2主要碳源之一。     

宁夏春季降水及其典型年份水汽通量特征分析

选用1961—2006年宁夏19个主要站降水量分析宁夏春季降水的气候特征,得出其存在16 a左右的长周期和8 a左右的短周期,但年际、年代际变化特征不明显。宁夏春季降水量与春季首场透雨出现日期存在显著的负相关关系,春季如果出现首场透雨,其降水量对整个春季降水量贡献很大。研究春季降水典型旱涝年850—700 hPa水汽通量场的分布,发现影响宁夏春季降水的水汽有两支,一支是来自于孟加拉湾洋面上向东北方向输送的水汽,一支是从里海沿我国新疆地区向东输送的水汽,典型涝年这两支水汽带汇合区域明显向北抬,且汇合区域大,中心值大;典型旱年这两支水汽带汇合区偏西、偏小,中心值也较平均年减小。典型旱涝年水汽通量在u方向差别不大,但在v方向上呈反位向分布,典型涝年宁夏为正距平控制,典型旱年为负距平控制。     

科尔沁沙地梯级生态带水热通量变化特征及气候学足迹

荒漠化地区水热通量变化特征和气候学足迹对理解干旱、半干旱区气候变化及水分循环具有重要意义。以科尔沁沙地一条梯级生态带为研究区,运用2017年3-12月大孔径闪烁仪和自动气象站数据对研究区不同时间尺度水热通量和通量源区的动态变化特征进行分析。结果表明：水热通量日变化特征明显,各分支能量占比不同。晴天近地表能量各项分支曲线均呈显著单峰状,多云天水热通量变化无显著规律;水热通量季节变化显著,夏季显热通量值小于春季、秋季和冬季,潜热通量夏季最大,其次为春季和秋季,冬季最小;小时尺度和日尺度上源区变化较大;季节尺度上,源区面积春季 > 秋季 > 夏季,季节尺度间源区差异较小时尺度和日尺度降低;结合梯级生态带内下垫面类型看,生长季源区以光径中段的玉米农田占比最大,沙丘和草甸下垫面次之,光径内小型湖泊所占源区比例较小。不同月份各下垫面类型占比略有不同。     

绿化对冬季山谷城市边界层结构影响的数值模拟研究

利用RAMS模式模拟了兰州南北两山绿化对冬季兰州城市边界层结构的影响。结果表明:两山绿化改变了近地面的温度场和风场,从日平均温度来看,绿化在兰州冬季表现为明显的增温效应;从风场来看,白天14:00南山的谷风环流增强,北山变化不明显;晚上02:00北山的山风环流明显增强,南山则出现相反的情况;绿化改变了地表能量平衡,绿化后由于地表反照率的减小,使得到达地面净辐射增加,增加的净辐射其中一部分以感热的形式来加热大气;绿化后地气之间的湍流交换增强,增加了大气不稳定度,减弱了白天城市上空的悬浮逆温;本文还讨论了不同绿化布局对白天悬浮逆温的影响。     

库姆塔格沙漠北部三垄沙地区风沙运动特征

风沙地貌发育受控于近地表风沙运动,目前这一领域的研究较多关注短时期内（几分钟至几小时）、单一方向（正对主风向）的风沙流结构特征,结果难以与长期的地貌过程联系起来。为此,我们采用八方位四层梯度集沙仪,于2014年5月至2015年5月,在库姆塔格沙漠北部三垄沙地区进行了一个完整年度的风沙运动观测。经过6个时段的连续观测,获取了不同方向、不同高度的192个运动沙粒样品。结果表明：（1）近地表1 m高度内,收集的样品总质量为405.2 kg,其中约75.3%集中在近地表0~0.2 m,反映了近地表输沙特征。（2）平均输沙率为55.2 kg·m^-1·d^-1,风沙运动的风向以北风、东北风和西北风为主;不同季节差异明显,春季输沙率最大,是年均输沙率的2.5倍,夏季次之,冬季最小。（3）年度平均输沙通量廓线（风沙流结构）呈指数函数递减趋势,部分通量廓线出现了戈壁风沙流的"象鼻效应"。（4）平均净输沙率1.159 kg·m^-1·d^-1,随高度增加呈递减趋势,合成输沙方向为193.2°;不同时段净输沙率随高度的变化基本与全年一致,合成输沙方向随高度增加有从东北向北偏的趋势。综上所述,该区域输沙强度以春季最为强烈,输沙方向以N、NE和NW方向为主,且春、夏两季节分别有一个次输沙方向,为S方向。本研究对于深入理解三垄沙地区风沙运动特征和揭示库姆塔格沙漠沙物质来源有重要意义。     

巴丹吉林沙漠西缘不同地表沙尘水平通量北大核心CSCD

巴丹吉林沙漠西缘是黑河中下游冲洪积平原地表风沙输入沙漠内部的重要断面。在沙漠西缘选择干涸湖床、芦苇滩地、盐碱滩地、流动沙地、灌丛沙堆5种典型地表,利用MWAC沙尘收集器,开展近地表沙尘输移通量的野外观测,分析不同高度(10、25、50、85 cm)沙尘水平通量及分布特征,计算观测期间不同地表沙尘水平通量。结果表明:不同地表沙尘水平通量随高度增加而减小,与高度呈指数型函数关系。0~85 cm高度的5种典型地表沙尘水平通量存在明显差异,流动沙地>干涸湖床>芦苇滩地>盐碱滩地>灌丛沙堆,0~10 cm高度层内沙尘通量占比最大。流动沙地和干涸湖床为巴丹吉林沙漠西缘主要输沙地表。植被覆盖度、裸露空间面积以及地表物质层特性,直接影响地表沙尘的输送通量。风速会影响沙尘水平通量分布,较大风速的地表风蚀起沙的粒径较大,地表沙尘水平通量也较大。研究结果有助于了解沙漠西缘输沙断面不同地表的沙尘输移规律与区域风沙过程。     

半干旱地区大气颗粒物浓度及粒径谱特征的观测研究

采用兰州大学半干旱气候和环境观测站（SACOL）2007年11月1日至2008年10月31日的APS-3321粒径谱仪的连续观测资料,对该地区大气颗粒物的浓度变化和粒径分布特征进行分析研究。结果表明,该地区颗粒物浓度年变化呈单峰值型,无论是数浓度还是质量浓度峰值均出现在12月,数浓度6月最低,质量浓度9月最低;和其他地区相比,无论数浓度还是质量浓度,均低于污染较严重的城市,但高于内陆清洁地区。数浓度和质量浓度平均日变化均呈单峰值型,都在上午11：00BST左右达到峰值,下午18:00BST左右达到谷值,但质量浓度峰值出现时间随季节而有所差异。颗粒物浓度的年变化和背景风场主导风向的年际变化有一定关系,而局地垂直风速及水平风向的昼夜转换对颗粒物浓度的日变化有较大的影响。数浓度粒径谱分布特征呈单峰值型,主要集中在0.673 μm左右;质量浓度粒径谱分布特征呈双峰值型,第一个峰值出现在0.777 μm左右,第二个峰值出现在5.048 μm左右。降水对大于1 μm的粒子的去除效果非常明显。当沙尘天气发生时,数浓度和质量浓度与背景天气条件下相比增大了22%和127%。     

银川市雾霾天气的气象条件分析及概念模型建立

利用银川气象站1981-2013年逐时地面气象资料及探空资料,统计分析了不同季节影响大气扩散能力的静小风频率、逆温厚度强度、混合层高度等的差异。结果表明：雾主要出现在傍晚～夜间～第二天上午12：00之前,高峰期出现在07：00～09：00;霾主要出现在08：00～14：00,11：00前后最多,其他时间段相对较少;1981-1995年间,霾日数呈明显的下降趋势,1996年后呈明显的上升趋势,2013年达高峰。秋冬季是一年中浓雾-强浓雾及重度霾的多发季节,特别是夜间出现浓雾和强浓雾时,对应混合层高度均≤150 m,占比达100%;有霾出现时,污染潜在等级以2级为主,混合层高度在150< H≤ 350之间的占比达75%。小风条件下出现轻中度霾的概率比静风大,静风条件下出现重度霾的概率比小风大。雾霾天气时,大气稳定度以中性（D类）为主,其次是较稳定类（E类）。     

Natural Infrasound as an Atmospheric Probe

Summary For four years continuous recording of infrasonic signals in the frequency range 0.1 to 1 Hz, known as microbaroms, has been conducted at Palisades, New York. The microbaroms we recorded are radiated into the atmosphere by interfering ocean waves in the North Atlantic as far as 2000 km away. A characteristic diurnal variation in the amplitude of the received signal has been noted, independent of any variation in the source. We conclude that the variation is due to variations of the factors affecting atmospheric sound propagation, namely wind and temperature.
In winter a semidiurnal variation in signal amplitude is observed, with maximum reception around 11 : 00 and 22; 00 local time. Reference to wind and temperature observations in the literature shows that at these times the lowest level of reflection of the vertically propagating signal occurs between 100 and 110 km due to the presence of strong east winds. At 18 : 00, time of minimum amplitudes, the reflection level rises to about 115 km because of a change in tidal wind phase. Viscous dissipation associated with the changed reflection height can account for the observed signal weakening. A third maximum, a less regular effect, is found to be related to more variable winds between 95 and 105 km.
In summer, reflection is found to occur from about 50 km due to the presence of stratospheric easterlies. The summer diurnal variation, different from that of the winter, exhibits only a weak minimum about 20 : 00. This appears to result from a diurnal temperature variation superimposed on a diurnal wind variation. Abnormally high microbaroms were recorded at times that can be related to an atmospheric event known as a stratospheric warming. Microbaroms thus provide a continuously available natural mechanism for probing the upper atmosphere. We conclude that the establishment of microbarom observation systems could give a comprehensive technique for monitoring several upper atmospheric parameters.     

新疆大气可降水量的气候特征及其变化

利用1961—2000年NCEP/NCAR再分析逐日资料,分析了新疆地区不同季节大气可降水量（APW）的气候分布特征和变化趋势。结果表明:新疆夏季APW小于季风区界限25 mm,从该角度表明新疆为非季风区。APW空间分布呈塔里木盆地和准格尔盆地为高值区,海拔高的阿勒泰山、天山和昆仑山为低值区。APW夏季最大,但小于同纬度东部季风区,春、秋次之,冬季最少,春、秋和冬季APW与同纬度东部季风接近。APW的地理分布与实际降水量分布相反,其最大（最小）区域却为降水量最小（最大）区,受西风带影响,新疆APW模态主要表现全疆一致变化,分布稳定,与降水模态分布差异性大有显著不同,且近40 a来无显著变化趋势,表明决定新疆降水差异的根本原因不在于水汽的多少,而是由降水产生的动力条件、水汽辐合和其他因素差异决定的。     

青海湖东克土沙区风沙运动规律及防治对策

起沙风况、输沙势和输沙量是反映风沙活动强度的3个重要指标。以青海湖东克土流沙区的风况资料为依据,结合实地风沙观测数据,分析了区域的风沙活动特征。结果表明:(1)3\,4\,5月(主要风沙活动期)起沙风出现的比率分别是0.40、0.47\,0.53,起沙风速集中于6~16 m·s^-1,占统计时段的91%,高能起沙风速(达到16 m·s^-1及其以上的风速)集中在16:00-20:00。(2)研究区域总体上属于高能风况环境,3月和5月输沙势的风向变率都小于0.3,表明风向变幅大,风能不集中,对于沙区周围公路和草原的危害从不同的方向推进。(3)观测期间各方位输沙量总和为503.67 kg,NE、ENE、E和ESE 4个方位的输沙量最大,占总输沙量的43.56%。     

西北地区东部季风摆动区大气边界层高度对夏季风 活动和季风降水的响应特征

大气边界层高度影响着近地层能量、水分的发展变化,而季风摆动区边界层受夏季风活动 和季风降水影响很大,变化特殊,但其边界层高度的响应特征并不清楚。应用西北地区东部 5 站民 勤、榆中、平凉、银川和延安 2006—2016 年 5～9 月逐日 19 时每隔 10 m 高度高空加密观测资料,以 及民勤 2006—2016 年逐日 07 时探空规定层和特性层资料,结合地面逐日观测资料,对比计算多种 资料找到合适的边界层高度。进一步运用 NCEP、EC 再分析资料,分析夏季风对季风摆动区的影 响,得出边界层高度与夏季风、季风期降水影响的关系。结果表明：基于每隔 10 m 加密压温湿风探 空资料,确定了 9 点平均位温梯度法作为边界层高度的最佳计算方法,该区边界层高度 5～6 月较 高,7～9 月逐渐降低,5～9 月平均高度由非季风影响区的 2 600 m、季风摆动区的 1 800 m 逐渐降低 到季风影响区的 1 500 m 以下。边界层高度与地面相对湿度、地温和风场关系密切,湿度越大、风 速越大,边界层高度越低,相反,近地面地气温差越大,气温越高,吹西北风时,边界层高度越高。 在不受夏季风影响时,边界层高度较高,有夏季影响风时,边界层高度较低。夏季风持续时间越 长,边界层高度越低,当夏季风持续时间为 0 候、1～4 候和≥ 5 候时,边界层高度分别为 2 000 m 左 右、1 600～1 900 m 和 1 300～1 400 m。APO 季风强度指数与季风影响区边界层高度有显著的负相 关,APO 季风强度指数越大,季风影响区边界层高度越低。边界层高度与季风期降水性质、强度关 系较为密切,从大到小为无降水、对流性降水和稳定性降水;随着降水强度增强,边界层高度降低, 边界层高度中非季风影响区较高,季风摆动区次之,季风影响区最低。降水日数越多,边界层高度 越低。夏季风反过来对降低边界层高度,增多增强季风期降水起着积极作用。     

中国西北干旱区沙尘暴源地风沙大气边界层特征

应用西北干旱区沙尘暴源地甘肃省民勤县1971-2008年共1 811个大风/沙尘暴个例的逐日08：00和20：00高空资料、降水、日最高气温以及沙尘暴实时资料,详细探讨了不同月份和季节干湿变化、沙尘暴强度、沙尘暴出现时间和持续时间的大气边界层垂直结构变化特征。结果表明：（1）沙尘暴发生时4-5月最大混合层较厚,在2 500 m以上;而强沙尘暴发生时6-7月较厚,7月最厚为2 530 m。3-8月沙尘暴发生时最大混合层厚度低于大风发生时的200～400 m;4-5月下午沙尘暴发生时最大混合层较深厚,在2 700 m左右。沙尘暴持续时间与最大混合层厚度成反比。（2）沙尘暴发生时扰动和锋面逆温频次多而强,扰动逆温明显较强,达2.5 ℃/100m,锋面逆温高度在700～1 000 m,扰动逆温高度在150～400 m之间;而大风发生时辐射和锋面辐射逆温频次多而强,强沙尘暴发生时锋面逆温明显较强,这说明沙尘暴多由风场的剧烈扰动和锋面过境引起。（3）白天800 hPa以上有干气层存在,夜间干暖和逆湿现象显著。近地层越干冷、西北风越强,强沙尘暴持续时间越长。     

东北印度洋大气粉尘现代沉积过程分析

海洋大气粉尘是海气相互作用的桥梁。由于现代大气粉尘沉积在时空尺度上具有广泛性和可观察性,使其成为研究海洋海气相互作用的重要基础和手段。而位于世界屋脊青藏高原南翼的东北印度洋,是全球海洋生产力最强和生物多样性最丰富的海域之一,然而,关于海洋现代粉尘的研究还未见相关的报道。文章通过对东北印度洋2020年9―11月的大气粉尘进行走航收集,分析大气粉尘样品沉积通量,利用空气粒子模型模拟粉尘传播途径,对粉尘石英颗粒进行扫描电镜及能谱分析;再结合全球遥感数据,首次对东北印度洋大气粉尘沉积的现代过程进行探讨。研究发现,东北印度洋大气粉尘沉积通量变化在221~1 221 mg/cm²/d之间,研究期内粉尘日沉积通量最高值出现在冬季风盛行的11月中旬,而最低值则在夏季风控制的9月下旬,前者通量约是后者6倍;粉尘沉积通量变化主要受粉尘源区距离的影响,而粉尘粒径大小和风力强度有关。空气粒子模拟结果显示,粉尘的传播过程受大气环流系统的季节性和区域性控制,结合大气气溶胶数据可进一步探讨粉尘的源汇过程。此外,现代粉尘石英颗粒表面结构具有明显的风成环境沉积特征,石英颗粒磨圆度较好,具有蛇曲脊或“U”型坑,明显区别于水成环境下石英颗粒磨圆度差,具有贝壳状断口及“V”型坑等特征,可作为在沉积物中区分不同搬运动力组分的依据。     

福州风向变化与应用

本文分析了福州风向的季节变化和２４小时风向的日变化，并按海陆风定义分析各月海陆风出现日数以及各月海陆风出现时刻，并根据风向风速资料计算了四季和全年各方位的污染系数，提出了福州工业区和居民区设置最佳方位。     

莫高窟PM10浓度与气象要素的关系

采用2018年敦煌莫高窟第16窟窟内与窟区PM₁₀浓度及气象数据,分析PM₁₀时空分布特征及其影响因素。结果表明：（1）两处监测点PM₁₀浓度主要分布在50 μg·m^-3以下,受重污染天气影响较小;春、冬、秋、夏季依次降低,窟区PM₁₀浓度在春、冬季高于窟内,夏、秋季反之。（2）PM₁₀浓度3月最高,9月最低,5—9月窟内月均值高于窟区。PM₁₀污染日数窟内5月最多,而窟区3、5月较多。（3）PM₁₀浓度日变化曲线在春季和秋季呈“双峰”型,夏季和冬季呈“单峰”型。（4）在半封闭环境的洞窟内,沙尘暴发生前后,PM₁₀浓度达到极值及恢复至原来水平的时间均滞后于窟区。（5）在不同季节PM₁₀浓度与气温、风速和降水呈负相关。除秋季外,PM₁₀浓度与相对湿度、气压呈正相关。（6）窟区全年主风向为ESE,在冬春两季,此风向PM₁₀浓度最高,PM₁₀主要来自三危山前的戈壁滩、干涸的大泉河河道以及窟前裸露的地表积尘。