Agriculture development-induced surface albedo changes and climatic implications across northeastern China

To improve the understandings on regional climatic effects of past human-induced land cover changes,the surface albedo changes caused by conversions from natural vegetation to cropland were estimated across northeastern China over the last 300 years,and its climatic effects were simulated by using the Weather Research and Forecasting (WRF) model.Essential natural vegetation records compiled from historical documents and regional optimal surface albedo dataset were used.The results show that the surface albedo decreased by 0.01-0.03 due to conversions from grassland to cropland in the Northeast China Plain and it increased by 0.005-0.015 due to conversions from forests to cropland in the surrounding mountains.As a consequence,in the Northeast China Plain,the surface net radiation increased by 4-8 W/m 2,2-5 W/m 2,and 1-3 W/m 2,and the climate was therefore warmed by 0.1℃-0.2℃、0.1℃-0.2℃、 0.1℃-0.3 ℃ in the spring,autumn and winter,respectively.In the surrounding mountain area,the net radiation decreased by less than 1.5 W/m 2,and the climate was therefore cooled too slight to be detected.In summer,effects of surface albedo changes on climate were closely associated with moisture dynamics,such as evapotranspiration and cloud,instead of being merely determined by surface radiation budget.The simulated summer climatic effects have large uncertainties.These findings demonstrate that surface albedo changes resulted in warming climate effects in the non-rainy seasons in Northeast China Plain through surface radiation processes while the climatic effects in summer could hardly be concluded so far.     

中国地区三种地表反照率产品比较

利用2007—2011年MODIS、GlobAlbedo和ERA-Interim的3种地表反照率产品,借助地理信息系统(Geographic Information System, GIS)空间化技术,对中国地区3种地表反照率产品进行了对比分析。结果表明：3种产品与气象站观测值的时间分布趋势一致,冬季高夏季低,且相关性较高。3种产品中,MODIS与GlobAlbedo的绝对差异值最小,ERA-Interim与MODIS、GlobAlbedo的绝对差异值较大。3种产品在青藏高原和西北山地区域表现出较大的差异,且差异表现为冬半年高,夏半年低。3种产品之间相关性最高的是MODIS与GlobAlbedo,最低的是MODIS与ERA-Interim, 3种产品在40°N以北具有较好的相关性。且在夏季和冬季地表反照率均值的表现说明,ERA-Interim相比MODIS、GlobAlbedo难以反映地表反照率受地形和土地覆被的影响。     

基于干涉仪原理的甚高频雷电单站预警

针对目前闪电单站探测与预警装置的局限性,设计了一套基于闪电宽带干涉仪原理的甚高频单站雷电预警装置.该装置通过测量雷电(包括云闪与地闪)起始时刻的辐射信号到达竖直天线阵列的相位差,计算得到该信号的仰角,根据仰角估算雷电的距离,进而根据雷电的距离和活动特征进行雷电报警.单站测距误差分析结果表明,单站系统对半径50 km范围内闪电测距误差在25％以内,半径100 km范围内的闪电测距误差在30％以内.雷电单站预警装置对一次雷暴过程进行了观测,观测结果表明,该装置能有效探测半径100 km范围内的闪电活动状况,探测到的闪电频次分布、闪电距离与多站闪电定位结果保持较好一致性,证明其能有效探测周围闪电活动状况,起到提前预警雷暴的作用.     

青藏高原唐古拉山多年冻土区夏、秋季节总辐射和地表反照率特征分析

根据青藏高原唐古拉山多年冻土区2005年6月24日~10月16日的总辐射、分光辐射和分光反照率观测资料,利用总辐射和大气层顶太阳辐射的比值——日有效透射率T_eff,用聚类分析法将资料划分为晴天、多云和阴天三类天气,分析了该地区夏、秋季节总辐射、分光辐射比例和分光反照率的日变化和季节变化规律.结果表明,夏季总辐射与大气层顶的差值和日际变化幅度最大,秋季以后这种差值和日际变化幅度减小.天空状况对分光辐射比例和地表反照率均有影响,表现为近红外辐射比例晴天比阴天大,可见光比例晴天比阴天小,各波段反照率晴天均比阴天大.反照率在夏季最低,秋季较高,反照率的日变化有依存分光辐射比例的关系,这大致可以解释地表反照率依存太阳高度角而变化的现象.无积雪地面反照率近红外波段大于可见光波段,地表有积雪时,反照率明显不同,其可见光波段反照率大于近红外波段反照率.功率谱分析表明,日有效透射率T_eff存在着2~3 d的周期,它是该地区天气系统活动影响太阳辐射收入的一个反映,指示出唐古拉山地区天气系统亦有2~3 d的周期性.     

青藏高原地区地-气系统的辐射平衡特征

本文利用1982年8月—1983年7月青藏高原热源野外考察期间的Nimbus7卫星观测资料,分析了高原及其邻近地区行星反照率、大气顶的射出长波辐射和地-气系统辐射平衡的区域分布及季节变化特征以及它们对天气气候的影响。同时配合同期的地面辐射观测资料,讨论了卫星资料与地面实测资料间的相互关系,为探索卫星资料的应用等作了尝试。     

中国短期气候变化的一个重要原因——青藏高原地表反射率的变化

通过数值试验对高原地表反射率变化的气候效应进行了敏感性研究,同时对观测的近４０年中国区域气候变化趋势作了对比分析。结果表明,高原主体地表反射率增加是我国短期气候变化的重要控制因子之一,它能造成东亚夏季风和高原夏季风的显著减弱,使夏季我国东部季风区北方变暖,南方变冷,季风降水普遍减少。     

土壤湿度和地表反射率变化对中国北方气候影响的数值研究

本文利用ＯＳＵ两层大气环流模式来考察土壤湿度和地表反射率变化对中国北方气候的影响。在（３０—４６°Ｎ，９０—１２０°Ｅ）的区域上进行了３个试验，结果表明干土壤对我国东部季风区和西部非季风区有不同的影响特征。高反射率造成降水减少。并指出地表过程的作用可能是经常发生在华北的春夏连旱现象的重要原因之一。     

积雪升华过程对高寒湿地陆气相互作用的影响

利用青海玉树隆宝地区2014年12月积雪升华过程的观测资料,分析了积雪升华过程中高寒湿地陆气相互作用特征及积雪深度对陆气相互作用的影响。结果表明：在降雪和积雪升华过程中,高寒湿地浅层土壤温度在短时期内有所升高,而深层土壤温度和土壤体积含水量对降雪过程的响应不敏感。积雪升华过程中净辐射、感热通量和潜热通量的日平均值增加,向上短波辐射的日平均值减少。积雪逐渐升华导致地表吸收的能量增加,同时地表向大气传递的能量也随之增加。随着积雪的逐步升华,感热占比和潜热占比逐渐升高,而土壤热通量占比和热储存占比逐渐降低。积雪深度增加会导致地表反照率和地表比辐射率增大,感热输送系数减小。     

从NOAA卫星AVHRR资料反演中国区域地表反照率

由NOAA卫星AVHRR短波通道1、2反射率反演地表反照率需要3个反演模式,分别是窄-宽波段反射率转换模式、大气顶双向反射模式、大气订正模式.基于模式和国家卫星气象中心接收处理的NOAA-18 AVHRR1B数据,处理了2006年1月至2010年12月的中国区域地表反照率,由于云的影响,15天合成技术用来形成周期为15天的地表反照率数据文件.2006年、2010年2年的处理结果与MODIS同类产品对比,RMS为0.028～0.074、相关系数为0.76～0.93,误差较大出现在冬季,原因是两者15天合成方法不同;5年的日平均地表反照率与21个中国地面气象一级辐射站的观测测值作对比,结果是：RMS为0.053、相关系数为0.88.反演模式系统误差以及云和气溶胶影响是卫星反演地表反照率的主要误差来源.     

黑碳气溶胶辐射强迫全球分布的模拟研究

利用一个改进的辐射传输模式,结合全球气溶胶数据集（GADS）,计算晴空条件下冬夏两季黑碳气溶胶的直接辐射强迫在对流层顶和地面的全球分布。计算结果表明,与温室气体引起的整层大气都是正的辐射强迫不同,黑碳气溶胶的辐射强迫在对流层顶为正值,而在地面的辐射强迫却是负值。作者从理论上解释了造成这种结果的原因。对北半球冬季和夏季而言,在对流层顶黑碳气溶胶的全球辐射强迫的平均值分别为0.085W/m2和0.155 W/m2,在地面则分别为-0.37 W/m2和-0.63 W/m2。虽然气溶胶的辐射强迫主要依赖于其本身的光学性质和在大气中的浓度,太阳高度角和地表反照率对黑碳气溶胶的辐射强迫会产生很大的影响。研究指出:黑碳气溶胶在对流层顶正的辐射强迫和在地面负的辐射强迫的绝对值都随太阳天顶角的余弦和地表反照率的增加线性增大;地表反照率对黑碳气溶胶辐射强迫的强度和分布都有重要影响。黑碳气溶胶的辐射强迫分布具有明显的纬度变化特征,冬夏两季的大值区都位于30°N~90°N之间,表明人类活动是造成黑碳气溶胶辐射强迫的主要原因。