青藏高原隆升对西北干旱气候形成影响的模拟(Ⅰ):对大气环流影响

青藏高原隆升对西北干旱区大气环流影响的研究,对于理解西北干旱区的成因有重要的意义.本文通过三个数值试验,初步探讨了高原隆升前和隆升至临界高度时,北半球特别是我国西北地区大气环流场与现在的差异.结果表明,青藏高原隆升对北半球特别是西北地区海平面气压场、500 hPa高度场、100 hPa高度场有明显的影响;高原隆升前和隆升至临界高度时,北半球绝大部分地区海平面气压场、500 hPa高度场、100hPa高度场都比现在偏低.不同季节时,各环流场变化的情况也基本一致.高原隆升至临界高度时已经对北半球特别是西北地区的环流形势产生了较大的影响,这将导致西北地区气候条件发生较明显的变化.     

干旱区内陆河流域生态水文综合集成研究

针对干旱区内陆河流域生态环境问题,面对国家重大需求及地球系统科学发展方向,指出内陆河流域生态水文综合集成研究的必要性,旨在为精细管理水资源,提高单方水产出效益（经济效益和生态效益）提供思路。以黑河流域为例,追踪流域研究历程,目前从野外调查试验观测,模型模拟到研究平台建设,黑河流域的数据知识的积累已基本具备开展流域生态水文综合集成的条件,但仍然存在着巨大的挑战。根据存在的问题,提出未来进行集成研究应加强的3个方面：①加强综合观测;②强调人文因素的定量研究和人文过程的研究;③重视模型、模拟方法在描述和反演地理真实中的应用。     

冻融作用对土工程性质影响的研究现状

冻融过程中土结构受冷生作用的影响，可导致土的工程性质发生变化。在冻土地区进行路堑开挖、新消边坡的加固和路基修建时，由于新近暴露的土受到冻融风化作用，在相关的变形和稳定性分析中，选择土性参数时必须考虑土工程性质的变化。在查阅大量文献的基础上，从试验仪器和研究方法、冻融作用下土的物理性质和力学性质的变化及其机理等几个方面，对土的工程性质受冻融循环影响而改变的研究现状进行了总结和分析，列出了典型的研究成果。文献研究表明，土经过冻融后，渗透性会增大；松散土和密实土的密度具有不同的变化趋势；原状超固结土的结构性受到破坏，因而三轴试验的应力应变曲线峰值受到削弱，一维压缩试验中表现为前期固结压力降低；强度的变化则有诸多不同的试验结果。针对目前的研究现状并根据作者的相关工作，提出了进一步研究的思路。     

利用建阳新一代天气雷达观测夏季对流云特征

每年６月中一下旬华南前汛期结束后，影响华南天气系统主要是副热带高压。在这一天气形势下，主要降水云系是对流云，它是人工催化增雨的主要对象。为揭示夏季对流云结构特征及降水机制，许多研究者作了大量研究。２０世纪７０年代湖南省气象局用双经纬仪配合常规雷达对对流云宏观特征进行过观测。２００１年福建省气象局陈秋萍、曾光平等人利用“７１３”雷达对夏季对流云回波特征、生命史进行初步探讨。     

2005~2015年青藏高原多年冻土稳定性制图

连续性分类系统的适用性与数据匮乏是过去青藏高原多年冻土制图的两个主要问题.文章基于高海拔多年冻土稳定性分类体系,在模型对比基础上,利用支持向量回归模型集合模拟了划分多年冻土稳定性的年平均地温,生产了空间分辨率为1km的青藏高原多年冻土稳定性分布图.制图中使用了青藏高原2005~2015年间共237个钻孔年平均地温(年变化深度处温度)观测数据,利用统计学习方法融合了地面观测与遥感冻结指数、融化指数、积雪日数、叶面积指数、土壤容重、高程和高质量的土壤水分再分析资料.该图显示,青藏高原多年冻土面积约115.02(105.47~129.59)×10⁴km²,其中,极稳定型(?0.5℃)多年冻土面积分别为0.86×10⁴、9.62×10⁴、38.45×10⁴、42.29×10⁴和23.80×10⁴km²,分别占青藏高原多年冻土的0.75%、8.36%、33.43%、36.77%和20.69%.以模拟的多年冻土稳定性分布图为基础,定义了划分多年冻土稳定型的遥感年平均地表温度和冻结数标准,这两个标准对于多年冻土稳定型的划分结果一致性分别达到69.6%和75.3%,对于多年冻土范围划分的一致性分别达到了90.1%和91.8%.     

耦合冻土方案的大气模式对祁连山区春季土壤状况的模拟

对黑河流域上游山区水源涵养林区2003年春季土壤温度、湿度变化进行分析,运用耦合冻土参数化和没有耦合冻土参数化的大气模式MM5对该区春季过程进行了模拟,并与观测值进行对比,对模拟的产流量做了初步分析.结果显示:考虑冻土参数化方案对土壤温度模拟的改进主要体现在表层土壤,对深层土壤温度的模拟没有大的改进;考虑冻土参数化方案改进了对100 cm深度以内的土壤含水量的模拟,很大程度上缩小了模拟值与观测值之间的绝对误差.总体来讲,考虑了冻土参数化的模拟结果在一定程度上改进了模式对黑河流域上游季节冻土区土壤温、湿状况的模拟,在一定程度上逼近祁连山区的春季土壤状况.考虑冻土参数化和没有考虑冻土参数化对产流量的模拟表明,冻土参数化对产流量模拟有很大影响,冻土形成的不透水层可以产生更多的地表径流.尽管考虑冻土参数化过程对模拟结果有一定程度的改进,但模拟结果与实测结果还是有一定差距的.因此,进行寒区冻土过程模拟时,还需要进一步对土壤信息、模式物理过程,大气背景场驱动数据以及局地因素进行详细而精确的考虑,以期进一步提高模式在寒区的模拟性能,特别是为高寒山区无观测地带陆气相互作用研究提供依据.     

祁连山区草原畜牧业的可持续发展问题与发展模式

以祁连山区的肃南县为实验基地,通过对山区生态保护和经济发展之间现存问题的分析,提出了以草原管理、牲畜繁育和产业发展为主要内容的山区草原畜牧业发展模式。它突破了山区的地域限制,将山区与山下绿洲作为一个完整的生态-经济耦合系统,使用跨学科的方法,将山区草原的生态保护与农户的经济增长兼容起来,从而成为山区草原畜牧业的一个可持续发展模式。     

土体冻结过程中的热质迁移研究进展

土体的冻胀，融沉问题归根结底是热质迁移问题，文章概述了近年来在国际上有关这方面研究的新成果，总体上讲，冻结缘的厚度，分凝冰形成温度以及冰透镜体形成条件等作为热质迁移试验研究的重点受到关注，质的迁移研究不仅仅限制在水分的迁移，而且对于矿物质，溶质，气体等的迁移以及对水分迁移的影响都有不同程度的研究，对于冻胀预报模型，已从经验型过渡到依据基本物理，力学，热动力学理论而建立的理论模型，今后的研究发展方向是加强室内参数测试水平以及对理论模型的普遍性验证。     

青藏铁路路基表面温度及融冻指数预测

利用青藏铁路沿线沱沱河和那曲气象站的历史气温资料, 采用趋势和波动外推方法预测2010年代两站气温, 以此作为青藏铁路路基表面热力学模式的输入, 计算输出路基表面辐射温度, 然后采用年振幅方法计算2010年代融化指数和冻结指数及融冻比. 结果表明: 与1990年代相比, 2010年代除沱沱河冬季月平均路基表面温度稍有下降外, 沱沱河和那曲地区路基表面温度预测值都有较大幅度的上升. 其中, 沱沱河地区是夏季温度上升较大, 升幅达到0.8 ℃;而那曲地区则是冬季温度上升较大, 升幅达到0.6 ℃. 沱沱河夏季路基表面融化指数明显增大, 冬季冻结指数略有减小, 预测融冻比的升幅在8%以上, 达到0.85;融冻比目前仍然保持在1以下, 表明其冻结能力依然占优势, 但其优势已经在明显减弱, 即多年冻土在向退化的方向发展. 那曲路基表面融化指数增大而冻结指数减小, 使得融冻比大幅度跃升, 融冻比的升幅超过10%, 达到1.79. 总之, 与1990年代相比, 2010年代沱沱河和那曲地区路基冻土有明显向融化方向发展的趋势.     

基于地下水陆面过程耦合模型的黑河干流中游耗水分析

耗水分析能够直接揭示水资源利用的本质, 蒸散发是流域尺度耗水的主体. 将一个典型的陆面过程模型和一个地下水模型紧密耦合, 从而在地下水模型中增加具有物理机理的蒸散发描述, 同时改进陆面过程模型中地下水的动力过程, 由此在发挥这两类模型各自优势的基础上, 构建了一个地下水-陆面过程耦合模型. 利用该模型模拟了黑河干流中游2008年逐小时的蒸散发过程. 结果表明: 黑河干流中游2008年总耗水量约为35.7×10⁸ m³, 耗水最大的地表类型是农作物为19.3×10⁸ m³、 裸地和戈壁为7.2×10⁸ m³、 草地为6.0×10⁸ m³、 稀疏植被为3.1×10⁸ m³, 其中, 不同地表类型的年蒸腾量分别为8.8×10⁸ m³、 0.02×10⁸ m³、 2.2×10⁸ m³以及0.4×10⁸ m³, 对应它们的年蒸散发强度分别为: 580 mm、 117 mm、 331 mm以及202 mm. 通过耗水平衡分析也得到2008年黑河干流中游地下水呈负平衡状态, 全年地下水超采约0.9×10⁸ m³, 其中区内地下水储量在7—11月间呈增加趋势, 其他各月呈减少趋势.