中国天山西部季节性森林积雪物理特性

积雪特殊的物理特性对冰雪水文过程、积雪生态系统、不同尺度的气候系统有重要影响。目前对林下积雪物理特性缺乏系统性研究,因此对天山雪岭云杉林下季节性积雪深度、沉降速率、密度和含水率进行观测分析。结果表明：林下积雪深度小于开阔地;林下积雪沉降速率和新雪密实化率小于开阔地,且稳定期沉降速率小于融雪期。稳定期林下积雪密度小于开阔地,林下雪层密度最大值位于中粒雪层,开阔地则位于粗粒雪层;融雪期则全层密度趋于一致。稳定期林下雪层含水率随深度递减,开阔地雪层最大值出现粗粒雪层;融雪期雪层汗水峰值出现在细粒雪层,新雪层最小,林下雪层由细粒雪层到深霜层始终呈减小趋势,开阔地雪层由细粒雪层至中粒雪层逐渐减小,粗粒雪层至深霜层逐渐增大;稳定期雪层含水率日变化随深度的递减逐渐减小,开阔地大于林下;开阔地的新雪层和细粒雪层含水率的日变化大于林下,粗粒雪层到深霜层则小于林下。     

气流输送对乌鲁木齐市PM10、PM2.5和PM1.0质量浓度的影响

应用聚类分析法,对乌鲁木齐市2009-2010年逐日气流72 h后向轨迹按季节进行分类,结合对应时段的PM10、PM2.5和PM1.0观测数据,分析了不同气流输送轨迹对研究区3粒径段气溶胶浓度的影响.结果表明:冬季,气流对研究区气溶胶的搬运、稀释作用明显,气溶胶浓度平均值与对应气流移动速度成反比;春季,流经沙漠区的气流分组对应气溶胶浓度平均值偏高,且气溶胶谱分布向粗模态移动;夏季,大气清洁,携带城市气溶胶的西北气流对研究区气溶胶浓度平均值影响较大,未携带外源物质的几组气流流速与气溶胶浓度基本呈负相关;秋季,研究区受外源气溶胶影响不大,且气流对污染物的输送、稀释作用也不强烈,各分组气溶胶浓度差别不大.     

中国天山西部季节性森林积雪雪层温度时空分布特征

利用2009年12月27日～2010年4月2日天山积雪站站区内开阔地和雪岭云杉(Picea schrenkiana)林下6次降雪过程后雪层内时间间隔10 min的温度数据,探讨雪层温度变化特征。结果表明,越接近地表雪层温度越高,且在雪层表面形成冷中心和(局部)暖中心;在积雪稳定期林下雪层温度高于开阔地,融雪期林下低于开阔地;林下雪层冷、暖中心出现时间晚于开阔地,其强度也小于开阔地。林下雪层温度振幅小于开阔地,林下温度振幅拐点以上雪层温度振幅随深度和时间的递减率小于开阔地,拐点以下无明显差异。初冬,林下和开阔地雪层均为较小的正温度梯度,随着气温急剧下降,温度梯度逐渐增大,且从雪表向雪底递减,林下雪层负温度梯度出现时间晚于开阔地。开阔地和林下积雪表层正温度梯度最大值分别达到0.95℃/cm和0.82℃/cm,负温度梯度大值分别达到-0.84℃/cm和-0.35℃/cm;但开阔地全雪层日平均温度梯度小于林下雪层。     

天山西部季节性积雪密度及含水率的特性分析

利用Snow Fork雪特性分析仪采集积雪物理特性(积雪深度、积雪密度、体积含水率)数据,分析了天山积雪雪崩站稳定积雪期和非稳定积雪期雪物理特性的时间变化特征及其在垂直剖面上的廓线分布.结果表明:1)稳定期积雪深度随时间缓慢减小,体积含水率垂直廓线随积雪深度变化呈单峰曲线,峰值距雪表面约33cm,雪密度垂直廓线为中部大、积雪表层和底部较小;2)非稳定积雪期积雪迅速沉陷,体积含水率相对于雪层温度的变化有滞后效应,滞后时间约为2h,雪密度垂直廓线与稳定期相同.整个非稳定积雪期的日平均雪密度与日平均含水率、日平均温度均呈显著正相关.     

融雪期中国天山西部山地表层积雪能量收支特征

表层积雪的能量收支特征对积雪物理特性变化和融雪等过程具有重要影响。本研究利用2010年融雪期在中国科学院天山积雪雪崩研究站内的雪层密度、含水率、雪层温度以及热通量等观测数据,分析在距雪表40 cm范围内雪层能量收支的时空变化特征。结果表明:表层积雪的能量交换主要发生在距雪表20 cm范围内,短波穿透辐射是表层积雪最重要的能量来源。热传导、短波穿透辐射和潜热均随时间逐渐增加。在过渡期和融雪前期,表层积雪的平均总能量为负,融雪主要发生在积雪表层。由于夜晚潜热影响使得融雪后期表层积雪总能量为正值。融雪能影响整个雪层。     

乌鲁木齐降雪与非降雪天气边界层结构变化特征

利用Vaisala系留探空仪系统在2008年1月乌鲁木齐探测所得资料,分析了降雪和非降雪过程中温度、湿度和风的垂直结构及其变化特征。结果表明：降雪和非降雪天,白天对流边界层特征均较明显,但在暖气团影响下,对流边界层特征消失,出现深厚平流逆温,夜间多出现贴地逆温。白天平流逆温强度较夜间逆温更强,白天逆温层出现湿中心,上部出现干中心。降雪天湿中心高度低于非降雪天。夜间近地层出现微弱的逆湿现象,上部出现干中心,降雪天近地层逆湿现象比非降雪天弱;降雪天和非降雪天近地层风向分布均较散乱,主导风向为偏北风,高空主导风向为东南风。风速多因风向改变而出现极大值或极小值,其值常以“高-低-高-低”形式出现于特定高度,风速因风向变化呈波动状随高度递增。     

融雪期天山西部森林积雪表面能量平衡特征

通过对2013年春季中国科学院天山积雪与雪崩研究站站区内阳坡开阔地和阴坡雪岭云杉80%和20%开阔度林冠下气温、大气湿度、风速以及雪面短波和长波辐射的观测研究,分析了融雪期不同开阔度林冠下积雪表面能量平衡特征。结果表明:由于植被影响,阴坡雪岭云杉林冠下积雪表面净短波辐射和显热明显小于阳坡开阔地,但净长波辐射损失小于阳坡开阔地。阴坡林冠下积雪表面总能量明显小于阳坡开阔地,因此阴坡森林积雪融雪开始消融和结束时间明显晚于阳坡开阔地。在阴坡,林冠开阔度越大,雪面获得的净短波辐射和显热越大,但损失的净长波辐射和潜热也越大。不同开阔度林冠下和阳坡开阔地积雪表面的净短波辐射、显热和潜热有相同的日变化特征,但是森林积雪表面夜晚的显热和潜热多为0 W/m2;阴坡森林积雪表面长波辐射日变化特征明显不同于阳坡开阔地雪面。     

1961-2004年新疆降水极值概率分布特征

 根据1961—2004年新疆地区55个气象站逐日降水观测资料和PRECIS (Providing Regional Climates for Impacts Studies) 区域气候影响模式(1961—2004年)逐日降水模拟资料,建立年最大降水AM(annual maximum)序列及日降水量小于0.05 mm 的年连续最长干旱天数AMCD(Annual Maximum Consecutive Dry Days)序列,分析了新疆地区降水极值序列的时空分布特征和概率分布模式。结果表明:①新疆地区降水事件的强度和概率最大的地区位于阿合奇、巴里坤、昭苏、乌鲁木齐等地,干旱事件强度和概率最大的地区位于且末、若羌、吐鲁番等地;②PRECIS区域气候影响模式模拟的新疆地区AM事件的多年平均值普遍高于观测值,且离差系数也普遍高于观测值;③PRECIS区域气候影响模式模拟结果与观测的降水极值空间分布有一定的差异,需要进行改进,但具有实际参考价值。对于实际观测的降水极值概率分布的拟合,证明了GEV分布函数能够较好地拟合降水极值的概率分布。     

中国区域PRED系统研究进展

在对区域PRED系统内涵理解的基础上,比较了它与区域可持续发展的异同。区域PRED系统是以区域人口、资源、环境和发展四个子系统的协调发展为目标,可持续发展是一个宏观的概念,区域PRED系统的协调发展是可持续发展的前提条件．而可持续发展是区域PRFD系统的协调发展最终目标。在对比分析了前人研究区域PRED系统的指标体系和量化方法,结合新疆的实际,对原先较适用于工业发达、环境污染严重的大中型城市的可持续度模型进行了改进。针对西部干旱区特殊的地理环境和农牧业为主体的经济结构,将水资源总量和生态环境因子引入可持续度模型,分别替代模型中原有的资源消耗因子和环境质量因子。水资源总量是制约以农牧业为主的干旱区中小绿洲经济协调发展的重要因子．对于以农牧业为基础产业的干旱区域来说能源的需求远不及对水资源的需求．将水资源总量作为一个指标引入评价模型。同时生态环境变化引起的区域协调发展问题对干旱区尤为重要,西部地区生态环境的脆弱性成为制约经济协调发展的重要因子,是将生态环境引入可持续度模型中的原因。结果表明改进后的可持续度模型用于评价工业不发达、生态环境脆弱的西部干旱区所得结果与该地区的现实基本相符。