关于干旱和半干旱区陆面水分过程的研究

简要阐述了陆面水分过程的内涵,论述了干旱半干旱区陆面水分过程的独特性,提出了干旱半干旱区生态和土壤特性对陆面水分过程的敏感性。并且,总结了国内外陆面水分过程的研究现状,分析了干旱半干旱区陆面水分过程研究的不足之处,讨论了进一步开展干旱半干旱区陆面水分过程研究的思路。     

黄土高原半干旱区陆面温度和能量的气候特征分析

利用黄土高原半干旱区＂定西陆面过程综合观测试验站＂2004年11月至2005年10月的各种陆面物理量综合资料,比较系统地研究了黄土高原半干旱区土壤温度、降水量、地表反照率、地表辐射分量和能量平衡分量的年变化和日变化特征及其影响机制。结果显示,黄土高原陆面过程特征与其他地区有很大不同。土壤温度变化向下传播速度约为2.5~3.5 h/10cm;地表反照率随土壤湿度的增大而减小,两者的相关系数达到了0.5338;而地表反照率随降雪量增大而增大,与降雪量的相关系数为0.6645;长波辐射年最大值出现的时间比总辐射迟1个月左右,年平均日变化中地表和大气对太阳辐射加热大约需要1个小时的响应时间;潜热通量夏季是冬季的5倍多,感热通量有了两个比较明显的峰值,潜热通量、感热通量和土壤热通量的日峰值比净辐射滞后30 min~1 h。     

陆面过程模式LPM-ZD及其对我国中东部地区陆面特征的模拟

该文利用陆面过程模式ＬＰＭ┐ＺＤ和一套观测分析资料对我国中东部地区的陆面特征进行了模拟研究．模拟结果表明：模式ＬＰＭ┐ＺＤ比较好地模拟了该区域内不同类型植被和土壤的温、湿变量以及陆气间通量交换的日变化特征；能够合理地模拟我国中东部区域的陆面过程特点分布，很好地反映了我国南北方区域气候特点的差异和我国夏季风气候特点     

2008年夏季中国干旱-半干旱区陆面主要物理参数的平均特征

采用2008年7-9月观测的中国干旱-半干旱区试验观测协同与集成研究资料,选取12个测站(涵盖不同气候环境区的草地、农田、果林和森林等下垫面)比较分析了干旱-半干旱区的动力、热力和水汽粗糙度长度、总体输送系数、反照率以及土壤热传导率和热扩散率的夏季平均特征,并与陆面模式的理论参考值进行了对比。结果表明,植被下垫面的水、热特性和植被高度对主要陆面参数有重要影响,但植被下垫面的土壤热传导率和扩散率与下垫面类型之间无明显关系。动力学粗糙度长度与下垫面的植被高度呈正相关关系,无论是稳定还是不稳定层结下,动量拖曳系数都随着植被高度的增大而增大,而反照率随植被高度的增加而降低。在研究区的下垫面中,草地下垫面动力学粗糙度长度的实测值比模式理论参考值偏小,但农田和果林下垫面的实测值比理论参考值偏大;草地下垫面动量拖曳系数理论的参考值比实测值高,但其他下垫面的实测值高于理论参考值;实测反照率处于可见光反照率和近红外光反照率之间,但反照率的理论参考值比实测值偏高。     

陆面过程模式LPM—ZD及其对我国中东部地区陆面特征的模拟

该文利用陆面过程模式ＬＰＭ－ＺＤ和一套观测分析资料对我国中东部地区的陆面特征进行了模拟研究，模拟结果表明，模式ＬＰＭ－ＺＤ比较地模拟了该区域内不同类型植被和土壤的温，湿变量以及陆气间能量交换的日变化特征，能够合理地模拟我国中东部区域的陆面过程特点分布，很好地反映了我国南北方区域气候特点的差异和我国夏季风气候特点。     

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。     

黄土高原半干旱区夏季晴天陆面特征模拟与观测对比分析

以甘肃定西为例,利用中尺度模式MM5模拟了黄土高原半干旱区夏季晴人的陆面特征,并与观测资料进行对比分析。结果表明,对气温、土壤热通量、辐射、感热通量的模拟结果与观测比较一致,而对比湿、地表温度、潜热通量的模拟结果与观测偏差稍大。夏季晴天,定西地区的地表温度日最高值出现时间较13最高气温出现时间早了3h,但两者日最低值出现时间相同;10cm深度处的土壤温度存在明显的日变化,而40、80cm深度处无明显的日变化;空气湿度较低,夜晚比湿的变化与露水的凝结量变化时间一致;土壤热通量呈典型的单峰型日变化特征,日最大值出现在13：00,与太阳短波辐射与地表反射辐射日最大值出现的时间相同;在半干旱区感热通量明显大于潜热通量,热通量以感热通量为主;边界层高度最高可达到2100m左右,比干旱区敦煌的低1000m左右。     

典型干旱区荒漠戈壁陆面参数的观测研究

根据目前流行的陆面过程模式的需要，利用２０００年５－６月敦煌陆面过程野外观测实验加强期的观测资料，分析了西北典型干旱区荒漠戈壁的一些关键陆面过程和土壤参数的特征和规律。并且利用相对反射为权重加权平均，计算得到典型干旱区敦煌荒漠戈壁的平均反射率为０.２５５±０.０２１；剔除建筑物干扰后，利用对数平均法计算的粗糙度长度平均值为０，００１９±０。０００７１ ｍ；剔除绿洲影响后，用无降水影响的资料确定出土壤湿度影响因子为０．００４５；剔除降水影响后，用观测资料计算的敦煌典型干旱区荒漠戈壁的热容量平均值为１．１２×１０~６ｍ~（－３）Ｋ~（－１），比“黑河试验”在戈壁和在其它沙漠观测的有关值略小一些，但热扩散率和热传导率都比“黑河试验”在戈壁观测的值小一倍左右；观测的敦煌戈壁典型天气条件下的土壤含水量非常小，基本上不超过１％。     

陆面特征对初夏华南冷锋过程影响的数值研究

利用ＲＡＭＳ模式，对１９７９年６月一次冷锋过程进行了数值模拟，讨论了不同陆面对冷锋南下变性过程的影响，几组异常试验的结果表明，地形因素对华南地区降水有较大的影响，去掉南岭地形的动力作用后，华南到东南沿海一带低层气旋性涡度明显减小，降水量减少，而青藏高原东部和华东地区受地气交换过程和下垫面热力状况影响较显著。     

黑河地区绿州和沙漠地面辐射收支的若干特征

利用HEIFE中在绿州和沙漠两个测站所取得的资料。分析了两种不同下垫面辐射收支及其季节变化特征。结果表明：绿州区地表反射率明显小于沙漠区,季节变化明显;地面向上长波辐射绿州小于沙漠,地面有效辐射绿州小于沙漠。且季节变化明显;地表净辐射绿州大于沙漠,其能量以潜热为主输入大气;干旱地区的绿州光合有效辐射年总量大于河北、山声等地。光合有效辐射资源极为丰富。     

河西东部绿洲农作物生物量变化特征初探

利用地处干旱绿洲的河西走廊东部武威农业气象试验站1994—2001年农作物玉米生物量观测资料,分析了河西走廊东部绿洲农作物生物量年际、年内变化特征。结果表明：玉米叶面积、叶面积指数及叶、穗、株干重的年内变化呈S型曲线,叶、叶鞘、茎、穗、株鲜重及叶鞘、茎干重的年内变化表现为缓慢增长快速增长一缓慢增长一下降的趋势;各生物量数值在不同生长发育期存在不一致的年际变化,而生物量年内变化趋势在不同年份基本保持一致,但阶段变化速率有一定的年际差异。研究认为：在全球气候变化大背景下,农作物生物量变化的基本特征没有改变,但全球气候变化对农作物生物学进程及其生物量积累产生了一定的扰动．并且在不同生物量的不同生长时段产生不同的影响。     

西北干旱区地表辐射特性的初步研究

利用2000年5－6月敦煌（戈壁）陆面过程野外观测实验加强期的地表辐射观测资料以及HEIFE中绿洲（张掖）和沙漠两站1991年同期的地表辐射观测资料，分析了三种不同下垫面晴天地表辐射各分量的日变化特征。结果表明：绿洲地区和沙漠区总辐射略高于敦煌戈壁区；地表反射率沙漠区和敦煌区明显高于绿洲区，地面有效辐射戈壁区最大，张掖绿洲区最小，地表净辐射张掖绿洲区明显大于沙漠和戈壁区。     

河西地区地表感热特征分析

利用河西地区13个测站的资料和金塔试验资料,通过聚类分析和小波分析等研究方法,分析了河西地区地表感热的变化特征,结果表明:河西地区13个站感热输送的最大值一般出现在5月或6月,最小值出现在12月。3~4月份普遍急剧增大,在10~11月急剧减少。近50年间,河西地区大部分台站春季感热输送呈上升趋势,夏季呈明显的下降趋势。春季感热通量的主要显著性周期为3年。河西地区中部春季感热变化与风速、地气温差变化的相关关系都比较好,在河西西部春季感热变化与风速的相关关系较好,而在河西东部春季感热变化与地气温差的相关关系较好。     

我国西北典型干旱区和高原地区地表辐射能量收支特征的比较

利用“中国西北干旱区陆气相互作用观测试验(NWC-LAIEX)”所获取一年的地面辐射观测资料(2000年5月~2001年4月),比较分析了我国典型干旱区敦煌戈壁、临泽沙漠和藏北高原五道梁地区地表辐射能量的收支特征。结果表明:3个地区各辐射分量季节变化明显,春季一般为跳跃式增加,而秋季则急剧减小,敦煌和临泽地区总辐射月总量几乎全年都小于藏北高原的五道梁地区,冬季最为明显。五道梁和临泽地区的地表反照率有较明显的季节变化和日变化,季节变化是夏季较小,冬季大;而敦煌戈壁地区的反照率不论是季节变化还是日变化,都比较平缓;3个地区相比,临泽沙漠地区的反照率最大,五道梁地区次之,敦煌戈壁地区最小。敦煌戈壁和临泽沙漠地区的地面向上长波辐射和大气逆辐射都比藏北高原的五道梁地区大。地面有效辐射在敦煌戈壁和临泽沙漠地区是夏季大,冬季小;而在藏北高原的五道梁地区则是春秋季大,冬夏季小。地面有效辐射与地面吸收辐射之比敦煌戈壁和临泽沙漠地区量值相近,藏北高原的五道梁地区较小,夏季尤为突出。在夏季,五道梁的地表净辐射要远远大于其他两个地区,冬季3个地区量值相当。与地表净辐射相对应,五道梁地区的地面热源强度在夏季大于敦煌戈壁地区,在冬季相差不大。     

河西走廊大风持续时间的气候特征

分析了河西走廊1980~2010年一日大风持续时间的气候特征。结果表明:河西走廊一日大风平均和最长持续时间的空间分布特征与大风日数基本一致,总体上自东向西、自南向北增多,且随海拔高度的升高而增多。全区年大风平均持续时间在7~207 min之间,平均为65 min。大风一日最长持续时间是1 390 min。酒泉市大部、永昌、民勤和乌鞘岭年大风平均和最长持续时间偏长,其余地方偏短。各季大风平均和最长持续时间,春季最长、冬季次长、夏季最短、秋季次短。年一日大风持续时间的频率为偏态分布,在0~2 h的累积频率为0.67。风速偏小站大风的持续时间基本为0~12 h,风速偏大站大风的持续时间在12~24 h,这说明风速越大,大风的持续时间越长。     

气候变暖对河西走廊中部农业的影响

选取河西走廊中部张掖市6县（区）1961～2006年日平均气温、日最低气温、年降水资料。计算历年各地气温、积温、无霜冻期和农业气候生产力,分析河西走廊中部气候变暖对农业生产的影响。结果表明：20世纪80年代末期以来,河西走廊中部气温呈持续升高趋势,1987～2006年的平均气温明显增高,且冬季升温幅度最为显著,秋季次之,春、夏季升温幅度较小;≥0℃和≥10℃积温增多,无霜冻期延长,气候生产力增加。80年代后期气候明显变暖,喜温作物面积扩大,复种指数提高,有利于冬季大棚蔬菜等设施农业的生产;干旱发生频率加大,病虫越冬存活率上升,导致农业生产成本增加。     

河西走廊太阳辐射时空分布特征及太阳能资源评估研究

利用1961—2020年河西走廊3个太阳辐射站和19个气象站资料,推算河西走廊各站太阳总辐射量,得出该地区太阳总辐射空间分布和时间变化特征,进一步采用相关系数法分析了太阳总辐射的气候影响因素。结果表明：(1)太阳总辐射空间分布在年及春、夏、秋季呈西北向东南递减,冬季呈西北向东南增加。(2)太阳总辐射在月际和季节分布上呈单峰型,5月最强,12月最弱,夏季最强,冬季最弱。(3)年太阳总辐射呈增加趋势,其线型倾向率为6.3 MJ/(m²·10 a),其中夏、秋、冬季总辐射呈减少趋势,夏季下降最明显,而春季呈明显增加趋势。(4)年、季总辐射都表现出2～3、5～6 a短周期及8～10 a长周期振荡。(5)太阳总辐射量与相对湿度、降水量、总云量、低云量及浮尘、扬沙、沙尘暴日数总体呈负相关,与气温和日照时数呈正相关。(6)河西走廊太阳能资源丰富程度和稳定度表现一致,都呈现为由西北向东南递减的趋势,资源相对丰富的地区稳定度也相对较高。     

河西走廊沙尘暴特征及气候成因分析

本文主要分析了河西走廊春季沙尘暴多发的原因,指出河西走廊所处的特殊的地理位置和独特的地形地貌以及干旱少雨的气候背景是沙尘暴频繁发生的主要原因。河西走廊的沙尘暴过程次数自1955年以来总体呈减少趋势,上世纪70年代最多,90年代最少。研究发现,河西走廊沙尘暴发生与东亚冬季风的强弱有直接关系．并且与前期秋、冬季赤道中东太平洋海温关系密切．海温偏高时,东亚冬季风较弱,河西走廊发生的沙尘暴较少,海温偏低时,东亚冬季风较强,河西走廊春季容易发生沙尘暴。