Spatial and temporal variations of albedo on nine glaciers in western China from 2000 to 2011

This research demonstrates the spatiotemporal variations of albedo on nine glaciers in western China during 2000–2011, by the albedo derived from two types of datasets: Landsat TM/ETM + images and MOD10A1 product. Then, the influence factors of glacier albedo and its relationship with glacier mass balance are also analyzed by the correlation approach, which is frequently used in geostatistics. The paper finds that there are different spatiotemporal variations over the glaciers in western China: (1) For a single glacier, the albedo varies gently with altitude on its tongue and increases fast in the middle part, while in the accumulation zones, the albedo value appears in the form of fluctuation. This could provide a quantitative method to retrieve the snowline by determining the threshold albedo value of snowpack and bare ice. (2) For the glaciers in western China, the albedo decreases with distance to the center of Tibetan Plateau (TP). This may relate to the elevation of glacier, for the speed of glacier retreat highly depends on air temperature. (3) In the summer period, albedo on most glaciers declines over the last 12 years, and it decreases much faster in southeastern TP than other regions, for which air temperature overwhelms the black carbon concentration. In addition, the trend of glacier albedo in summer is greatly correlated with that of measured glacier mass balance, which implies that the long‐term albedo datasets by remote sensing technology could be used to monitor and predict the change of glacier mass balance in the future. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Ensemble simulation of land evapotranspiration in China based on a multi-forcing and multi-model approach

In order to reduce the uncertainty of offline land surface model(LSM) simulations of land evapotranspiration(ET), we used ensemble simulations based on three meteorological forcing datasets [Princeton, ITPCAS(Institute of Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Sciences), Qian] and four LSMs(BATS, VIC, CLM3.0 and CLM3.5), to explore the trends and spatiotemporal characteristics of ET, as well as the spatiotemporal pattern of ET in response to climate factors over mainland China during 1982–2007. The results showed that various simulations of each member and their arithmetic mean(Ens Mean) could capture the spatial distribution and seasonal pattern of ET sufficiently well, where they exhibited more significant spatial and seasonal variation in the ET compared with observation-based ET estimates(Obs MTE). For the mean annual ET, we found that the BATS forced by Princeton forcing overestimated the annual mean ET compared with Obs MTE for most of the basins in China, whereas the VIC forced by Princeton forcing showed underestimations. By contrast, the Ens Mean was closer to Obs MTE, although the results were underestimated over Southeast China. Furthermore, both the Obs MTE and Ens Mean exhibited a significant increasing trend during 1982–98; whereas after 1998, when the last big EI Ni ?no event occurred, the Ens Mean tended to decrease significantly between 1999 and 2007, although the change was not significant for Obs MTE. Changes in air temperature and shortwave radiation played key roles in the long-term variation in ET over the humid area of China, but precipitation mainly controlled the long-term variation in ET in arid and semi-arid areas of China.     

西藏夏季降水的季节内变化特征及其影响系统

利用西藏地区1980-2013年夏季降水量资料、NCEP再分析资料等,分析了西藏地区夏季降水主模态季节内变化特征,尤其是盛夏7和8月降水异常对应的大尺度环流特征和影响系统。结果表明:西藏夏季降水存在明显的季节内变化,6和7月降水主模态的时间系数变化具有较好的持续性,而7和8月降水主模态的时间系数的相关关系明显减弱。西藏地区7和8月降水偏多年,西藏地区上游低层纬向风场均呈西风异常,但是水汽来源有差异;同时欧亚中高纬地区对流层中高层环流存在显著差异。西藏7月降水与南亚高压强度存在显著负相关关系,南亚高压偏强/弱时,降水偏少/多。西藏8月降水与南亚高压的位置关系更密切,南亚高压偏南/北,降水偏多/少。     

贵州辐射雾的时空变化特征及其气象要素分析

选取2008—2012年贵州省3646站次的辐射雾天气过程,根据08时能见度大小将其划分为4级雾、3级雾、2级雾和1级雾四个等级,利用常规地面观测资料分析其时空变化特征,并根据辐射雾多发生区选取出修文、三穗和凤冈3个分布在贵州省高速干道上的站点,利用相应地面气象观测台站的逐日逐时实测气象要素资料,分析其不同等级的气象要素特征。结果表明:各等级辐射雾在10月—次年1月发生较多;空间分布呈"东多西少"格局,4级雾主要分布中心为修文和岑巩,其余等级辐射雾主要分布中心为三穗、凤冈、平塘、正安、松桃和锦屏;修文站的4级雾偏多与其平均相对湿度明显偏高、风速小于3 m/s和风向主要为偏东风相关性较高;三穗站和凤冈站的平均相对湿度与当日08时和前一日20时的气温差相对利于雾的生成,但其风速较小,垂直混合较弱,故其主要为较低等级雾。     

冬季东亚高空副热带急流和温带急流协同变化与中国南方地区降水的关系

利用NCEP/NCAR再分析数据和中国台站降水资料研究冬季东亚高空副热带急流和温带急流协同变化特征及其与中国南方地区降水的关系,发现冬季东亚高原急流与温带急流同期反向协同变化特征最为显著。即高原急流增强,同时温带急流减弱(SW型)和高原急流减弱,同时温带急流增强(WS型)。当高原急流增强(减弱)而温带急流减弱(增强)时,中国南方地区降水显著增加(减少)。合成分析表明,不同急流协同变化型态下冷暖空气活动特征存在较大差异,高原急流与温带急流的反向协同变化可以真实反映与冬季中国南方地区降水相关联的冷暖空气活动特征,进而导致不同降水形态的产生。     

气候变化情景下黄淮海区域热量资源及夏玉米温度适宜度

利用黄淮海区域90个站点1971—2000年逐日气象资料以及国家气候中心发布的未来气候变化情景(A1B)下区域气候模式(Reg CM3)模拟的黄淮海区域1951—2070年0.25°×0.25°格点气象资料,结合夏玉米主要生育期对温度的需求,构建了黄淮海区域的温度适宜度和变异系数模型,并对1951—2070年黄淮海区域热量资源、夏玉米主要生育期的温度适宜度及其变异系数的时空变化特征进行分析。结果表明:1)黄淮海区域≥10℃积温和80%保证率下日平均温度≥10℃的初日均呈现由北向南依次增加的趋势,且随时间推移,分别呈增加和提前趋势。2)黄淮海区域夏玉米播种—出苗期的温度适宜度随时间整体呈逐渐上升的变化趋势、其变异系数随时间呈降—升—降的变化趋势;出苗—抽雄期的温度适宜度随时间呈先降后升的变化趋势、其变异系数呈降—升—降—升的变化趋势;抽雄—成熟期的温度适宜度空间上呈现2010年前北低南高、未来情景下中部低四周高的分布趋势,时间上呈2010年前稳定、未来情景下先降后升的变化趋势,其变异系数呈相反变化趋势;3)黄淮海区域夏玉米温度适宜度及其变异系数从播种—出苗期—出苗—抽雄期—抽雄—成熟期均呈反相位的变化关系。     

广西官村岩溶溪流中生物地球化学控制的DIC和NO3-昼夜变化研究

为了解岩溶区控制溪流中溶解无机碳(DIC)和NO_3~-昼夜变化的生物地球化学过程以及DIC和NO_3~-日变化量,于2014-07-22~2014-07-24期间,在广西壮族自治区融安县官村溪流中包括地下河出口(CK)和下游雷崖村(LY)设置两个监测点同时对水体物理化学参数以及C、N同位素(δ~(13) CDIC、δ~(15) N-NO_3~-和δ~(18) O-NO_3~-)展开了为期2d的高分辨率昼夜监测采样工作。结果发现CK点各物理化学参数没有表现出昼夜变化,但是LY点Ca2+、DIC以及PCO2表现出明显的昼夜变化规律,即白天下降夜间上升且与DO和pH表现出明显的负相关关系。相对于CK点,在白天水生光合生物光合作用导致LY点DIC下降的同时δ~(13) CDIC上升,而在夜间呼吸作用导致LY点DIC上升的同时δ~(13) CDIC下降且部分时间段要低于CK点δ~(13) CDIC值。溪流中的NH4+在监测期间基本上都在下降而NO_3~-离子在夜间和上午时间段都在上升,δ~(15) N-NO_3~-却表现出下降的趋势,且比较接近δ~(15) N-NO_3~-初始值,而NO_3~-离子在下午时间段出现下降的趋势。结果表明溪流中DIC昼夜变化主要受到水生植物的光合作用和呼吸作用控制,且通过质量平衡方程计算得知溪流中由于光合作用吸收无机碳而转为有机碳的量为0.94kgC/d,这部分有机碳可以形成相对长期稳定的自然C汇。溪流在夜间和上午时间段发生了N的硝化作用,增长量为2.08kgN/d,但在下午时间段(12:00~18:00)发生了N的同化作用,损失量为0.42kgN/d。溪流输出的NO_3~--N的量为1.66kgN/d,表明在富碳、富钙的岩溶溪流中,有利于水生光合生物的生长,促进N的同化作用的发生,从而减少溪流输出NO_3~--N的量,说明岩溶区溪流N的生物地球化学过程可能在昼夜尺度上改变水质。     

总电子含量赤道异常变化特性分析

利用国际GNSS服务组织提供的总电子含量格网数据,从全球角度分析了电离层赤道异常的变化规律,并结合相关研究结论做了比较分析。首先,利用2011年3月21日(春分)的总电子含量格网数据分析了电离层赤道异常区域随时间变化的规律;然后,利用2000—2012年的总电子含量格网数据和太阳黑子数据,统计分析了120°E上空电离层赤道异常出现的地理纬度和强度的变化规律,并以2002年(太阳活动高年)和2008年(太阳活动低年)为例做了进一步分析。结果发现:电离层赤道异常区域随太阳直射点位置的变化,自东向西移动,分布在地磁赤道的两侧,具有南北半球的非对称特性;电离层赤道异常出现在当地时间T 12:00:00—T 16:00:00,日落后持续2~3h;电离层赤道异常峰值强度与太阳活动强度存在正相关关系;电离层赤道异常具有明显的季节变化规律,表现出了"半年度异常"和"冬季异常"现象。     

变化环境下石羊河流域年径流频率计算

受气候变化与人类活动的影响,水文序列一致性遭到破坏,传统的频率计算方法受到挑战。针对石羊河流域8条河流年径流量序列,在基于水文变异诊断系统进行变异分析的基础上,采用条件概率分布法和混合分布法进行了变化环境下的年径流频率计算。结果表明,石羊河流域年径流量序列以向下跳跃变异为主,变异年份多集中在1960年附近;变异序列的两种分布均通过K-S检验,最优分布的拟合效率系数均大于0.97;对比由考虑变异的理论分布与不考虑变异的一致性P-III型分布确定的设计年径流量,当设计频率高于90%时,大靖河与西营河的设计年径流量值相差较大。因此,石羊河流域新建水利工程的规划设计,应适当考虑水文资料的变异特性,选择合理的频率分析方法确定设计年径流量。     

珠江流域降水集中度时空变化特征及成因分析

基于珠江流域内43个常规气象站点1960~2012年的逐日降水资料,计算了流域内各站点长期降水集中度(LCI)和逐年降水集中度(ACI);采用Mann-Kendall趋势检验法和Sen’s坡度检验法检测ACI时间上的变化趋势;同时采用反距离权重插值法(IDW)对LCI的区域特征和ACI的变化趋势进行空间插值以分析降水集中度的时空分布规律;采用随机森林(RF)算法对降水集中度的影响因子进行重要度分析。结果表明:(1)珠江流域逐年降水集中度ACI的年际变化不明显,东南部呈上升趋势,西北部呈下降趋势;(2)珠江流域西北部长期降水集中度LCI值偏小,即降水分布较平均;东南部长期降水集中度LCI值偏大,即降水较集中,表明该地区降水极值情况发生的几率相对较高,该空间分布趋势可能是受距离海洋的远近及海拔的影响;(3)众多气候影响因子中,东亚夏季季风(EASMI)对珠江流域的降水集中度影响最明显。