沙漠地区春季近地层气象要素分布规律的观测研究

利用2005年1月至2006年4月朱日和地区20 m气象塔的风向、风速、气温、相对湿度的观测资料,分析沙漠地区春季近地层气象要素的分布规律。结果表明: 春季温度回升,风速最大,相对湿度最小,利于起沙,故沙尘天气频繁。风速满足幂指数率分布规律,并且幂指数m能够很好的反映出风速梯度的变化情况;在沙尘暴、扬沙、背景、浮尘的天气条件下,春季近地面层风速梯度依次增大,湍流动量、热量交换系数依次减小;风向以西南为主。浮尘、扬沙天气各气层平均增温率分别大于或小于同时段的背景大气;沙尘暴期间温度下降,平均降温率为0.61 ℃\5h-1。春季相对湿度的平均递减率(递增率)与平均增温率(降温率)的大小正相关。浮尘天气相对湿度的平均递减率大于同时段的背景大气;扬沙天气相对湿度的平均递减率小于同时段的背景大气;沙尘暴天气相对湿度增大,平均增大率为2.80%\5h-1。     

1992—2018年中国旱作农田土壤湿度的时空模式及气象驱动因素

土壤湿度作为影响陆气水热交换的重要变量,指示了干旱的演变特征。为揭示中国旱作农田土壤湿度的变化特征及其气象驱动要素,本文利用站点数据研究了1992—2018年中国旱作农田土壤湿度变化趋势的时间和空间特征,采用相关性、敏感性分析等方法探究了土壤湿度的驱动机制。结果表明：2001年中国旱作农田土壤湿度的变化趋势发生转折,土壤湿度年际变化普遍由下降趋势变为上升趋势,主要由夏季和秋季土壤湿度主导。而且土壤湿度的变化存在空间异质性,2001年后东北地区的土壤湿度在显著增加,而西南地区在显著下降。降水量和蒸散发的时空变化是土壤湿度趋势发生时空变化的主要原因,二者存在协同作用,北方地区由降水主导,南方地区由蒸散发主导。     

基于GIS和遥感的中国城市分布与自然环境关系的定量研究

利用ArcGIS10、ENVI4.5、Visual FoxPro6.0等软件,采用空间分析技术手段,定量分析了中国655个建制城市的空间分布与河流、植被、地形起伏度、高程4种自然环境因素的关系,结论如下:①城市对水的依赖程度高,城市等级越高,依赖程度越强;②总体趋势上,植被状况越好,城市分布数目越多;城市对植被的依赖程度高,城市等级越高,依赖程度越强;③总体趋势上,地形起伏度越大,城市分布数目越少;地形起伏度对城市分布有较大影响,城市等级越高,影响程度越大;④高程对城市分布有较大影响,城市等级越高,影响程度越大。综合评价全国不同区域的城市发展适宜度,分析了适合城市发展的区域。     

Partial derivatives of surface wave phase velocities for flat anisotropic models

Summary. Surface wave behaviour in flat anisotropic structures is first illustrated by performing an exact computation on a simple two-layer model. The variational procedure of Smith & Dahlen is then used to compute the partial derivatives of surface wave phase velocities with respect to the elastic parameters in more realistic earth models. Linear relationships between the partial derivatives for a general anisotropic structure and those for a transversely isotropic structure are derived. When considering waves propagating in a fixed direction, there are only four independent derivatives for Rayleigh waves, and two for Love waves. To avoid the lack of resolution in an inverse method, we propose to use physically constrained models. These results are illustrated by using a model with hexagonal symmetry and a symmetry axis oriented either vertically or horizontally. Quasi-Love- and quasi-Rayleigh-wave partial derivatives are computed for both axis orientations. Modes up to the second overtone and periods ranging between 45 and 130 s have been considered. Finally, anomalies of phase velocity are computed in an oceanic model made of 1/6 oriented olivine crystals with horizontal or vertical preferred orientations of the a -axis.     

1957-2014年库布齐沙漠地面风场特征

风对沙漠化过程具有重要影响,起沙风是塑造沙漠地貌格局的主要动力。根据1957-2014年库布齐沙漠周边4个基准气象站的地面风资料,从风速、风向和输沙势等方面分析库布齐沙漠的地面风场特征。结果显示：（1）库布齐沙漠的起沙风频率与平均风速有很高的相关性;（2）年平均风速为2.7 m·s^-1,全年盛行风向为WNW-NW,为中等变率锐双峰风况,合成输沙风向约为310°。4月风速最大,为中等变率环境;8月风速较小,为高变率环境;1月风速最小,为低变率环境。3-6月风速最大,风向集中度一般;11月至翌年2月风速较大,风向集中度高;7-10月风速最小,风向集中度差;（3）20世纪80年代中后期和2007年前后风速、起沙风频率和输沙势发生了较大变化,尤其是2007年前后由减小向增大发展;（4）大气环流和地表粗糙度的改变是库布齐沙漠地面风场变化的重要原因。     

土壤粒径空间预测方法研究综述

土壤粒径（砂粒、粉粒和黏粒）是各种陆表过程和生态系统服务评估等模型的关键参数。作为一种土壤成分数据,土壤粒径的空间预测方法有和为1（或100%）等特殊要求,其空间分布精度受预测方法影响较大。本文针对土壤粒径相较于其他土壤属性的特殊性,提出了土壤粒径空间预测方法框架,综述了土壤粒径数据变换、空间插值和精度验证等系列方法,总结了提升土壤粒径空间预测精度的各种途径,包括通过有效的数据变换改善数据分布、结合数据分布特点选择合适的预测方法、结合辅助变量提升制图精度和分布合理性、使用混合模型提升插值精度、使用多成分联合模拟模型提升预测的系统性等。最后,提出了今后土壤粒径空间预测方法研究的未来方向,包括从考虑数据变换原理和机制角度改善数据分布、发展多成分联合模拟模型和高精度曲面建模方法,以及引入土壤粒径函数曲线并与随机模拟结合等。     

1971-2010年若尔盖湿地潜在蒸散量及地表湿润度的变化趋势

利用若尔盖、红原、玛曲3个气象站1971-2010年的地面气象观测资料,根据Penman-Monteith模型计算了若尔盖湿地的潜在蒸散量,发现若尔盖湿地年潜在蒸散量呈明显上升的趋势,上升趋势为9.1 mm/10a;若尔盖湿地潜在蒸散量在2001年出现了增大突变,2001-2010年平均潜在蒸散量比1971-2000年上升了28.6 mm;各季节潜在蒸散量均呈上升趋势,其中以秋季上升最明显,上升趋势为4.3 mm/10a。导致若尔盖湿地潜在蒸散量上升的主要气象因子是温度上升、相对湿度下降和降水量的减少,虽然日照时数减少和风速减小有利于潜在蒸散量的下降,但由于气温上升的趋势更明显,影响更大,所以若尔盖湿地潜在蒸散量呈明显的上升趋势。近40 a若尔盖湿地地表湿润度以-0.03/10a的趋势减小,其中2001-2010年比1981-1990年下降了0.11,下降十分明显;与此同时,年平均气温以0.41℃/10a的趋势上升,降水量以-13.5 mm/10a的趋势减少,虽然若尔盖湿地仍属于湿润区,但出现了明显的暖干化趋势。     

Diurnal surface temperature difference index derived from ground-based meteorological measurements for assessment of moisture availability

Droughts have become widespread in the Northern Hemisphere, including in China, where they have affected farmland resources on the Loess Plateau. Given this background, we proposed a new index, the Normalized Day-Night Surface Temperature Index (NTDI), to estimate moisture availability (m_a), defined as the ratio of actual to reference evapotranspiration. The NTDI is defined as the ratio of the difference between the maximum daytime surface temperature and the minimum nighttime surface temperature, to the difference between the maximum and minimum surface temperatures estimated from meteorological data by applying energy balance equations.To calculate the index, we used data of 20 clear-sky meteorological observations made during the 2005 growing season at a natural grassland station in the Liudaogou River basin on the Loess Plateau. The NTDI showed a significant inverse exponential correlation with m_a (R² = 0.97, p < 0.001), whereas the numerator of the index (the maximum daytime surface temperature minus the minimum nighttime surface temperature) was only weakly correlated with m_a (R² = 0.24, p = 0.03). This result indicates that normalization relative to the index denominator (maximum surface temperature − minimum surface temperature) dramatically improved the accuracy of the estimate.     

2011年春季中国北方沙尘天气过程及其成因

2011年春季,中国共出现了7次沙尘天气过程,其中沙尘暴4次,强沙尘暴2次,沙尘天气频次总体偏少、强沙尘暴偏多,影响范围较广。通过对2010/2011年冬季及2011年春季天气气候特征的分析表明:①2010/2011年冬季,冷空气偏强,气温偏低,有利于土壤冻结,同时新疆大部、内蒙古西部及东北部分地区降水偏少,使得前期地面植被状况偏差,进入2011年春季,中国北方大部地区降水仍偏少,地面植被状况虽未得到改善,但气温仍偏低,土壤解冻较晚,而2011年春季冷空气较常年偏弱,使得2011年沙尘暴发生时间较常年偏晚,且沙尘天气过程偏少;②中国北方沙尘天气常发区域土壤湿度较常年偏高,土壤状况良好,土质不够疏松,是2011年春季沙尘天气偏少的一个重要因素;③2011年春季蒙古国及内蒙古大部地区纬向风为偏西风的负距平区,不利于起沙及沙尘粒子向东输送。     

伊犁河谷2001-2014年地表温度时空分异特征

地表温度是地表能量平衡、区域和全球尺度地表物理过程的一个重要因子。为了辨析中国西北干旱区“天山湿岛”——伊犁河谷的地表温度时空分异,采用趋势分析法和空间数据统计法,探讨了2001-2014年不同土地利用/覆盖类型下地表温度时空变化规律,分析地表温度的时空分异特征及原因。结果表明：（1） MODIS LST产品的精度（平均R²=0.90）能够满足伊犁河谷地表温度时空变化分析的要求;（2）空间上,地表温度呈现出中部高四周低的变化趋势,高温区面积约占总面积的41%,低温区面积约占总面积的23%;时间上,伊犁河谷平均地表温度的年际波动较大,以2013年、2006年、2007年和2008年尤为突出;地表温度的年内变化呈现出单峰型分布,地表温度高值集中在3-8月,最高值出现在7月;（3）不同土地利用/覆盖类型下年均地表温度分布的总体特征为建设用地最高,稀疏草地、旱地等次之,冰川/积雪最低;（4）伊犁河谷地表温度变化趋势呈严重减少、基本不变和轻微增加区域面积分别占5%、37%和26%,以基本不变和轻微增加为主。伊犁河谷地表温度时空变化不仅受大尺度气候变化影响,还受土地类型差异影响,两者共同构成了不同地理区域及景观的温场格局,绿色植被对地表温度时空分布具有重要的调节作用。