干旱、半干旱沙区营林技术研究

分析了乌兰布和沙漠东北边缘造林立地条件,1979年大面积营造了梭梭等20多个固沙树种的林地,并总结了乌兰布和沙区营林工作中的一些技术性问题。     

西北干旱区土壤资源特征与可持续发展

分析了干旱区主要土壤类型、分布规律,土壤的理化性状、养分特征以及在盐碱化、沙化和灌耕条件下的变化,并论证了干旱区土壤资源的基本特征对区域可持续发展的影响。认为干旱区土壤分布具明显的空间垂直地带性及径向分布规律。极端干旱条件下的暖温带棕漠土的资源性能最差,其他土壤的资源性能排序依次为灰棕漠土<灰漠土<灰钙土(棕钙土)<灌耕土<草甸土类。土壤资源性能在灌耕、风沙及盐碱化条件下发生显著变化,在干旱区广为分布的荒漠土壤多数具有显著的中深部盐化表现和易于沙化的条件。干旱区可持续发展依赖于绿洲灌耕土壤资源的稳定发展、高生产力水平及可持续利用,在明确土壤资源特性与分布规律的基础上,土壤资源的合理利用与保护及其与生态环境的可持续协调是关键问题。     

我国西北半干旱区气溶胶类型的地基激光雷达判别

气溶胶类型的准确识别是进一步研究其气候与环境效应的重要前提。基于兰州大学半干旱气候与环境观测站2009年10月至2012年11月地基双波长偏振激光雷达观测资料,分别在清洁天、人为污染物、沙尘事件和强沙尘暴事件4种典型情形下挑选若干个例,对其气溶胶消光系数、体积线性退偏比、气溶胶退偏比等进行统计分析,明确不同气溶胶类型的判定阈值。结果表明：清洁天该区域气溶胶消光系数小于0.085 km^-1。在消光系数大于该阈值的污染情形下,人为污染物的体积线性退偏比小于0.07,相应的气溶胶退偏比小于0.09;污染沙尘的体积线性退偏比介于0.07和0.22之间,气溶胶退偏比为0.09～0.31;纯沙尘的体积线性退偏比大于0.22,气溶胶退偏比大于0.31。当出现强沙尘暴时,体积线性退偏比大于0.35,气溶胶退偏比大于0.49。     

风沙地貌学的世纪总结—— 吴正等著《 风沙地貌与治沙工程学 》评介

我国风沙地貌学开拓者吴正教授从20世纪50年代开始潜心调查、研究中国西北地区广袤的干旱区、半干旱区的内陆风沙地貌和治沙工程,80年代又移师东南沿海研究海岸风沙地貌和“老红砂”的成因及其发育模式等。20年前(1984年)他已为南京大学师生讲课并编写《风成地貌概论》讲义,     

内蒙古半干旱区沙尘天气特征及其与地表特征的关系

利用2002-2010年朱日和气象站观测资料,结合同期归一化植被指数(NDVI),叶面积指数(LAI),植被净初级生产力(NPP)资料,分析了内蒙古半干旱区朱日和地区2002-2010年的沙尘天气特征。结果表明：朱日和地区临界起沙风速为9.4 m·s-1,2002-2010年沙尘天气频率和大于临界起沙风速频率呈波动变化,沙尘天气频率和大于临界起沙风速频率有很好相关性,超过18 m·s-1的强风极易导致沙尘天气的发生;定义标准化的沙尘天气频率（NfDO）为沙尘天气频率与大于临界起沙风速频率之比,当夏季降水量大于100 mm,夏季最大NDVI、最大LAI和最大NPP分别大于0.24、0.3 g·m-2·d-1和0.6 g·m-2·d-1（以碳计算）时,次年春季NfDO较低,沙尘天气不易发生;反之沙尘天气较易发生。对沙尘天气发生机制的分析发现,夏季有效的降水促进了植物生长,夏季降水量、最大NDVI、最大LAI和最大NPP增大,来年春天土壤不容易侵蚀,沙尘天气不易发生。     

TRMM降水数据在中天山区域的精度评估分析

 遥感降水产品能反映降水的时空分布变化,对于资料稀缺的西北干旱区生态水文研究有重大意义。TRMM卫星降水资料在热带湿润地区有大量应用,但要将其用于我国西北干旱半干旱气候地区,还需对该数据产品在质量进行评估。选择干旱区内陆的新疆天山中部为研究区,并以周边15个台站的实测数据为依据对TRMM3B42降水数据质量进行评价。结果表明：（1）TRMM3B42数据对日降水事件的估计准确率较低,但是总体上暖季好于冷季,相对于较大的降水,对发生量小的降水估计更为准确;在暖季高估量小降水,低估量大降水,冷季则相反;（2）月降水情况来看,天山南坡两站与北坡的规律不符;对北坡山区降水估计的精度好于平原区,并且精度与海拔呈抛物线分布,降水越大的区域精度越高;偏差量的年内分布在各海拔区域之内一致性较好,但区域之间规律各有特点;（3）从年降水量来看,TRMM降水整体低于站点观测值,并且差量随着高程具有抛物线分布的特征。总之,该降水产品的质量总体上不高,但是其偏差在时间和空间上具有一定的规律性,该数据在干旱区的应用需要进一步校准处理。     

一种基于植被指数-地表温度特征空间的蒸散指数

利用遥感获取的植被指数和地表温度信息,进行地表能量和水分平衡过程研究是目前陆表过程研究的前沿。根据地表能量和水分平衡原理,对地表温度(Ts)、植被指数(VI),地表蒸散发(ET)之间的空间关系进行了分析,并基于假设条件,构建了温度植被蒸散指数(TVETI)。为验证TVETI表征地表蒸散的能力,利用环境卫星数据和SEBAL模型,对SEBAL模型中各能量通量构建的蒸散指数与TVETI进行线性回归分析,从2012年4~9月6个不同日期的确定性系数分别为:0.838、0.935、0.912、0.921、0.926、0.825, TVETI能很好的表征地表蒸散能力。通过对SEBAL模型估算的ET和TVETI估算的ET进行交叉验证发现,两者大小一致性显著, TVETI可以实现区域尺度地表蒸散发的快速估算。     

数据填补及能量闭合对半干旱区生态系统年净碳交换的影响

基于半干旱区2种不同下垫面(草地和旱作农田)2005和2008年涡动相关法取得的通量资料,分析了数据填补、能量收支闭合率以及摩擦风速(u*)阈值等对生态系统年净碳交换的影响.通过加入4种不同长度的人工空缺(空缺长度从0.5 h~12 d),比较了平均日变化法(MDV)、边缘分布抽样法(MDS)和非线性回归法等6种填补方法的填补效果.结果表明,MDS的整体表现最好,特别是对长空缺的填补效果优于其他方法,估算的年NEE偏差在5 g C m-2 a-1以内.非线性回归法估算的夜间NEE具有较大的正偏差,表明非线性回归法估算的夜间生态系统呼吸偏高.4种非线性回归法估算的年NEE偏差在8.0~30.8g C m-2 a-1.由于在半干旱区土壤含水量是生态系统碳交换的重要限制因子,非线性回归法中综合考虑土壤温度和土壤含水量影响的Non_linear3和Non_linear4表现较好.MDV对白天NEE空缺的填补优于夜间,估算的年NEE偏差在-2.6~-13.4 g C m-2 a-1.总体上,数据填补的精确度受下垫面类型、空缺长度以及空缺出现时间(白天、晚上)影响.2个观测站点的能量收支闭合率在80%左右.能量收支闭合率受湍流强度影响显著;当夜间摩擦风速较低时,湍流混合不充分,能量收支闭合率也较低.生态系统在某个风向的累积通量印痕较大时,有效能量和湍流通量源区的不匹配造成这一风向上的能量收支闭合率也较低.通过假设能量收支不闭合全部由感热通量和潜热通量的低估引起,评估了能量闭合订正对生态系统CO2通量的影响.结果表明经过订正后的草地、农田的年净碳交换量平均增加近10 g C m-2 a-1.此外当u*阈值从0.1增加到0.2 m s-1,年净碳交换平均增加37.5 g C m-2 a-1,这表明u*阈值的设定对生态系统的年净碳交换影响较大.