ChinaFLUX CO2通量数据处理系统与应用

CO₂通量观测数据的规范处理及其高质量数据产品的发布,是CO₂通量及其相关领域研究的前提和基础。为解决目前通量观测数据处理工作中存在的过程繁琐、方法不统一、处理不及时等问题,本研究以MATLAB为开发工具,利用其强大的数学计算功能和可视化GUI技术,集成目前主要的通量数据处理方法,开发了一套具有自主知识产权的中国通量网(ChinaFLUX)通量观测数据处理系统。该系统的处理对象为30min的CO₂通量观测数据,其主要处理步骤包括湍流通量计算、观测数据的质量控制/质量保证、缺失观测数据的插补,以及不同时间尺度下碳交换量的分解和计算等。该系统自动化程度高、可视化程度强,为ChinaFLUX通量观测数据处理及服务提供了一个良好的平台。     

Deduction of the Sensible Heat Flux from SODAR Data

A new method for deduction of the sensible heat flux is validated with three sets of published SODAR （sound detection and ranging） data. Although the related expressions have previously been confirmed by the author with surface layer data, they have not yet been validated with observations from the boundary layer before this work. In the study, selected SODAR data are used to test the method for the convective boundary layer. The sensible heat flux （SHF） retrieved from SODAR data is found to decrease linearly with height in the mixed layer. The surface sensible heat fluxes derived from the deduced sensible heat flux profiles under convective conditions agree well with those measured by the eddy correlation method. The characteristics of SHF profiles deduced from SODAR data in different places reflect the background meteorology and terrain. The upper part of the SHF profile （SHFP） for a complicated terrain is found to have a different slope from the lower part. It is suggested that the former reflects the advective characteristic of turbulence in upwind topography. A similarity relationship for the estimation of SHFP in a well mixed layer with surface SHF and zero-heat-flux layer height is presented.     

Variation of Radio Refractivity with Respect to Moisture and Temperature and Influence on Radar Ray Path

In this study, the variation of radio refractivity with respect to temperature and moisture is analyzed. Also, the effects of vertical gradients in temperature and moisture on the propagation paths of electromagnetic waves of weather radar are examined for several sites across the United States using several years of sounding data from the National Weather Service. The ray path is important for identifying storm characteristics and for properly using the radar data in initializing numerical weather prediction models. It is found that during the warm season the radio refractivity gradient is more sensitive to moisture gradients than to temperature gradients. Ray paths from the commonly accepted vertical ray path model are compared to a ray path computed from a stepwise ray tracing algorithm using data from actual soundings. For the sample of about 16 000 soundings examined, we find that only a small fraction of the ray paths diverge significantly from those calculated using a ray path model based on the US Standard Atmosphere. While the problem of ray dueting in the presence of a temperature inversion is fairly well known, we identify the presence of a strong vertical moisture gradient as the culprit in the majority of the cases where significant deviations occurred.     

玄武岩柱状节理成因性状研究及其对岩体质量的影响

峨眉山玄武岩中普遍发育柱状节理,表现为岩体破碎不完整,其明显受各种原生构造、表生改造、构造的影响.文章结合拟建的西南某水电工程对玄武岩柱状成因分析及性状研究,进一步研究其对岩体质量的影响.     

耦合模式长期积分资料所揭示的华南春季降水及环流特征的年际变化

利用一个全球海洋-大气-海冰耦合模式的300年控制试验资料,针对东亚区域雨带移动和大气环流特征演变的研究发现,华南春季降水是位于副热带的雨带的一部分,而且华南地区4、5月的降水异常具有明显的年际变化特征。在华南4、5月降水偏多年份,前期3月阿留申低压加强,北半球西风减弱,西太平洋海表温度出现负异常,导致冷暖空气在这里相遇造成降水异常。     

近20年华北地区土壤水储量变化趋势及水分管理与调配对策

从35个台站土壤湿度实测资料出发,探讨了近20年华北地区土壤水储量变化趋势及时空特征。结果表明:全区年平均0~50 cm土壤水储量总体呈减少趋势,但区域差异明显。土壤变干最显著的两个中心区域分别为京津塘地区和山西西部,次显著中心为内蒙古东部。在0~50 cm深度范围内,从地表面开始,随深度增加,土壤水储量的减少幅度逐渐增加,且季节特征明显,即春秋季减少幅度大于夏冬季。各分区土壤水储量的变化趋势呈现出显著的年代际特征,就0~50 cm土壤水储量而言,各分区存在一个共同特点:1995~2002年均呈明显的波动下降变化趋势。土壤变干的趋势,对华北地区农业和生态具有一定的不利影响,因此结合区域实际提出相应的水分管理与调配措施。     

我国华北地区春季降水的年代际变化特征及其可能成因的探讨

利用我国160个台站1951~2000年逐月和华北地区80个台站逐日降水观测资料,分析了我国,特别是华北地区春季降水的年代际变化特征。分析结果表明:华北地区春季降水具有明显的年代际变化,1951~1965年华北地区春季降水略偏少,1966~1976年华北地区春季降水更加偏少,春旱较严重,1977~2000年为华北春季降水明显偏多,这时期5~6月降水比1966~1976年有明显增多;并且,分析结果也表明了华北地区和黄河流域春季降水存在着与夏季降水相反的年代际变化特征。另外,作者还利用欧洲中心ERA40资料集的1958~2000年月平均700 hPa风场再分析资料,分析了东亚上空春季700 hPa风场的年代际异常情况,从而来探讨华北地区春季降水年代际变化的成因。其分析结果表明:1965年以前,蒙古高原上空存在着明显的反气旋距平环流,我国华北地区有偏北风距平,这使得我国华北地区在1965年以前春季降水偏少;1966~1976年,我国华北地区仍为偏北风距平,且我国东部沿海到南海上空的偏北风距平增强,这使得华北地区春季降水进一步减少;1977~2000年,东亚上空700 hPa环流场发生了一个明显的变化,华北地区出现偏南风距平,且我国东部沿海到南海上空的偏南风距平增强,这使得我国南方暖湿气流易输送到华北地区,从而造成我国华北地区春季降水增加。     

地球化学揭示早—中侏罗世陆相地层气候环境变化特征——以滇中川街盆地老文村剖面为例

侏罗纪温室气候是中生代以来重要的气候变暖事件,全球关于该事件的研究主要集中在海相地层中,关于陆相地层的研究较少,滇中禄丰川街盆地沉积了完整的侏罗纪地层,为研究侏罗纪温室地球气候环境提供了良好的载体。本次工作通过对川街盆地早—中侏罗世陆相红层的岩石地层、微量元素地球化学研究认为,滇中地区早侏罗世早期主要为高温、湿润的气候环境,早侏罗世晚期气候波动剧烈且频繁,湖泊盐度急剧上升,气温缓慢下降,在即将进入中侏罗世时气温骤然上升,水体盐度快速降低,发生“T—OAE事件”,之后则保持较为稳定的高温、干燥的气候环境。通过对滇中侏罗纪恐龙埋藏层位的研究发现,早侏罗世晚期气候环境的突变层位与该层位位置相当,沉积特征及地球化学特征表明恐龙的集群性埋藏与该事件有着密不可分的关系。     

海南岛4—9月短时强降水的天气型和环境参数特征

利用海南岛加密自动站逐小时降水资料、ERA5再分析资料,对海南岛短时强降水日环流配置进行了天气学分型,并进一步探讨了各天气型下海南岛短时强降水的时空分布、环流形势和关键环境参数特征。结果表明：(1)海南岛短时强降水有明显的日变化特征,呈单峰型,主要出现在15:00—19:00。(2)海南岛短时强降水的天气型主要有南海低压槽、华南沿海槽、西南低压槽和冷锋型。(3)南海低压槽、华南沿海槽、西南低压槽和冷锋型短时强降水分别占37%,31%,16%和16%。南海低压槽和华南沿海槽型主要出现在7、8和9月;西南低压槽型除9月外,其余各月份均可能出现;冷锋型绝大多数出现在4、5月。(4)南海低压槽和华南沿海槽型整层湿度条件都较好,不稳定能量较大,垂直风切变较弱。西南低压槽型不稳定能量较大,湿度条件一般,垂直风切变较弱。冷锋型存在明显的上干下湿特征,垂直风切变最大,0～6 km风速差75%分位大于10 m/s,不稳定能量最小。     

上海青浦CINRAD/SAD雷达和南汇WSR-88D雷达数据对比分析

上海青浦CINRAD/SAD雷达和南汇WSR 88D雷达型号不同,并且采用不同的双偏振技术升级方案,实际业务运行中2部雷达存在一定的数据偏差。为了对雷达的探测性能进行定量评估,在共同探测区域遴选2022年7—9月及2023年6月共30个过程3933个时次数据,以稳定性降水与对流性降水分类并按强度分级进行对比,评估了反射率因子ZH,差分反射率ZDR,相关系数CC和差分传播相移ΦDP的水平分布特征及随方位变化趋势,雷达灵敏度随仰角变化趋势以及ZH和ZDR偏差的定量统计。结果表明：2部雷达ZH的观测结果接近,青浦CINRAD/SAD雷达的ZH,CC和ΦDP受地物及避雷针影响较大,随方位变化不稳定,青浦CINRAD/SAD雷达在低层的非气象回波滤除效果较南汇WSR 88D雷达差。2部雷达ZH和ZDR的偏差在ZH大于40 dBz的区域较大,ZH平均偏差为0.9 dB,ZDR为-0.14 dB。本文基于台风、冰雹、短时强降水和梅雨降水数据,定量化评估了上海2部S波段双偏振天气雷达数据之间的差异,为后续算法改进以及数据订正提供参考。