Soil Moisture Effects on Sand Saltation and Dust Emission Observed over the Horqin Sandy Land Area in China

In this study, the effects of soil moisture on sand saltation and dust emission over the Horqin Sandy Land area are investigated, based on observations of three dust events in 2010. The minimum friction velocity initiating the motion of surface particles, namely, the threshold friction velocity, is estimated to be 0.34,0.40, and 0.50 m s-1under the very dry, dry, and wet soil conditions, respectively. In comparison with the observations during the dust events under the very dry and dry soil conditions, the dust emission flux during the wet event is smaller, but the saltation activities of sand particles(d 50 μm) are stronger. The size distributions of airborne dust particles(0.1 d 20 μm) show that concentrations of the finer dust particles(0.1 d 0.3 μm) have a secondary peak under dry soil conditions, while they are absent under wet soil conditions. This suggests that the surface soil particle size distribution can be changed by soil moisture. Under wet soil conditions, the particles appear to have a larger size, and hence more potential saltating particles are available. This explains the occurrence of stronger saltation processes observed under wet soil conditions.     

干旱半干旱区土壤湿度数值模拟研究进展

总结和回顾了干旱半干旱地区土壤湿度研究在区域气候变化研究过程中的重要性,详尽描述了干旱半干旱区土壤湿度数值模拟的研究现状。在过去几十年里,大型地面观测试验计划的开展、卫星遥感监测能力的加强促进了干旱半干旱地区陆面模式模拟土壤湿度能力的提高,推动了干旱半干旱地区土壤湿度数值模拟的研究进程。尤其是干旱半干旱地区气候观测站的建立,积累了长期宝贵的连续性观测数据,增强了检验卫星反演方法的能力,促进了陆面模式的参数化改进。近年来随着气象学、生态学以及水文学、土壤学等学科之间交叉合作的加强,气候变化背景下土壤湿度对碳、氮循环的影响研究得到越来越多的重视,尤其在干旱半干旱地区,局地碳通量和水分供应存在密切联系。因此,未来半干旱地区土壤湿度的研究不仅要开展观测计划,积累长期连续的高质量数据,改进卫星反演能力和模式参数化方案,而且要进一步深化和加强学科交叉内容的研究,分析气候变化背景下土壤湿度在生态学、水文学、土壤学等学科的变化形式和特点,多角度、多方向地开展和改进干旱半干旱地区土壤湿度的数值模拟研究。     

POSSIBLE RELATIONSHIPS AMONG SOUTH CHINA SEA SSTA, SOIL MOISTURE ANOMALIES IN SOUTHWEST CHINA AND SUMMER PRECIPITATION IN EASTERN CHINA

By using 1958-2001 NOAA extended reconstructed sea surface temperature(SST) data, ERA40 reanalysis soil moisture data and precipitation data of 444 stations in China(east of 100°E), the possible relationships among South China Sea(SCS) SST anomaly(SSTA), soil moisture anomalies(SMA) and summer precipitation in eastern China as well as their possible physical processes are investigated. Results show that the SSTA of SCS bears an evidently negative correlation with spring soil moisture in the east part of Southwest China. More(less) precipitation happens in the Yangtze River basin and less(more) in the Southeast China in summer when the SSTA of SCS is higher(lower) than normal and the soil in the east part of Southwest China is dry(wet) in spring. Further analysis shows that when the SSTA of SCS is high(low), the southwesterly wind at low level is weak(strong), decreasing(increasing) the water vapor transport in South China, resulting in reduced(increased) spring precipitation in the east part of Southwest China and more(less) soil moisture in spring. Through the evaporation feedback mechanism, the dry(wet) soil makes the surface temperature higher(lower) in summer, causing the westward extension(eastward retreat) of the West Pacific Subtropical High, eventually leading to the summer precipitation anomalies.     

山东省干湿转换期土壤水分MODIS遥感监测

由于2012年春夏过渡时期山东省降水时空分布不均,前期全省大部分地区出现旱情,后期降水偏多。为及时掌握干旱分布及变化情况,利用MODIS地表温度数据(MOD11A2)和植被指数数据(MOD13A2),结合土壤水分自动站的实测数据,采用温度植被干旱指数法,构建了LST-NDVI、LSTEVI特征空间,反演了2012年6~7月山东省干湿转换期的土壤水分,分析了干旱空间分布及变化特征。结果表明:LST-NDVI特征空间反演精度为82.95%,LST-EVI特征空间反演精度为84.33%,精度提高了1.66%。前期山东省中南部、西部出现旱情并以轻旱为主,后期由于降水旱情明显缓解,干旱面积减少了65 427 km2。基于MODIS数据利用温度植被指数法在本区域进行干旱监测是可行的。     

沈阳城区一次暴雨过程的水汽条件分析

利用Micaps实况资料、东北区域中尺度数值模式分析场资料和常规观测资料,对2013年8月16日沈阳城区暴雨的水汽条件进行了分析。结果表明：850 hPa以下城区上空水汽含量占整层的80％以上,地面比湿呈现快速增加后减少的变化,比湿峰值对应的并不是强降水的最强时刻。强降水发生前,城区地面周围的湿度分布不均匀,水汽输送主要以南北向为主。比湿的迅速增加主要是由于降水前风向和风速的快速变化,其中主要是南风分量的贡献。城区上空垂直方向上水汽主要是850 hPa向上输送,850 hPa以下输送强度逐渐减弱。伴随着强降水的开始,水汽的垂直输送转为高度层越低,输送强度越大。强降水发生时,地面U、V方向上水汽通量快速减小。强降水发生后,地面和高空水汽输送均发生了变化。大气可降水量与降水量之间具有一定的对应关系,可降水量的大小主要是取决于水平水汽通量辐合的大小,水汽局地变化对可降水量的贡献较小。水汽通量的辐合、辐散的大小主要取决于水平风场引起的辐合、辐散的大小。     

2011年长江中下游地区旱涝急转成因分析

利用NCEP和国家气候中心提供的再分析资料,对2011年发生在长江中下游地区的旱涝急转事件的成因进行了初步分析。结果表明:此次旱涝急转发生在特定的大尺度环流背景下,5月极涡偏强,而南亚高压和西太平洋副热带高压均偏弱、偏南;6月极涡强度变弱、范围偏小,而南亚高压增强、西移,西太平洋副热带高压加强、西伸。季风活动异常是引发此次旱涝急转的重要因素,前期南海夏季风强度弱,且中间一度中断,6月初突然增强并北推至长江中下游地区。前期我国主要的3条水汽输送带均明显偏弱,6月初又明显加强,导致大量暖湿气流汇集于长江中下游地区并与南下的冷空气交汇,为旱涝急转的发生提供了良好的水汽条件。2010年7月开始至2011年4月结束的拉尼娜事件是此次旱涝急转事件可能的重要外强迫条件之一。     

郑州市夏玉米生长季土壤水分变化特征分析

利用线性趋势估计、Mann—Kendall检验等方法对1981—2010年郑州市夏玉米生育期内土壤湿度的年际及垂直变化特征进行了分析,结果表明：近30a来郑州地区夏玉米生长季土壤水分呈显著的下降趋势,0—40cm、40—100am下降速率分别为-3．34％／10a和-5．94％／10a;0—40em在1986年形成一个突变点,40一100CIYI在1998年形成一个突变点,突变点后土壤湿度下降明显;夏玉米生育期内,土壤湿度随生育进程的推进不断增加,到乳熟期后维持在较高水平,同一生育阶段由浅及深各层土壤湿度变异系数逐步减小;各层次土壤湿度的垂直分布基本呈现上干下湿的状态,各生育阶段各层土壤湿度多表现为乳熟期的〉抽雄期的〉拔节期的〉出苗期的。     

土壤水分测定技术探讨

从土壤水分取样测定、土壤水文常数测定、观测簿的填写等各方面对土壤水分测定技术做一探讨,提出正确开展土壤水分测定应注意的问题,以供各土壤水分测定站观测人员参考。     

陆面过程模式CLM4.5在半干旱区退化草原站的模拟性能评估

利用国际协同强化观测期(CEOP)在中国半干旱区退化草地站——通榆站的观测资料,对一个较为完善的陆面过程模式NCAR_CLM4.5(Community Land Model 4.5)的模拟性能进行检验。模拟结果与观测资料的对比表明,CLM4.5能很好地模拟出观测站点的辐射通量、水热交换、土壤温湿的空间分布和时间变化特征。但地表吸收的辐射模拟值略低,土壤湿度偏低,地表吸收的辐射及土壤温度等日变化略大;大气强迫变量处于某些特定的形势下时,模拟存在较大误差,如8月底的模拟。此外,冬季辐射通量、水热交换以及土壤温湿的模拟均存在较大误差,说明CLM4.5模式在冬季地表物理过程的参数化方案上需要进一步改进。     

青藏高原多雪年与少雪年土壤水热特征模拟分析

利用耦合了陆面过程模式(CLM4.5)的区域气候模式(RegCM4)分别对青藏高原的一个多雪年和少雪年进行了数值模拟.通过对比模拟雪深与遥感雪深、土壤温湿度的模拟值与观测值、多雪年与少雪年的土壤温湿度模拟值,结果表明,RegCM4-CLM4.5可以有效模拟出高原的多雪年与少雪年特征,模拟雪深大值中心比遥感雪深高10～2...