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中国地理学会沙漠分会2014年学术研讨会

作者：李万元吕世华董治宝范广州陈雷华中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙漠与沙漠化重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙漠与沙漠化重点实验室甘肃兰州730000 成都信息工程学院高原大气与环境四川省重点实验室四川成都610225 陕西省气象局陕西西安710014

分析了巴丹吉林沙漠周边17个常规气象测站1951-2005年的逐月降水量及沙尘暴频次和东亚夏季风指数.(1)沙漠周边地区降水量的空间分布明显受地形影响:紧靠沙漠的区域地势低、干旱,各季降水量都小;沙漠外围较远处(特别是受祁连山影响的西南... 详细信息

分析了巴丹吉林沙漠周边17个常规气象测站1951-2005年的逐月降水量及沙尘暴频次和东亚夏季风指数.(1)沙漠周边地区降水量的空间分布明显受地形影响:紧靠沙漠的区域地势低、干旱,各季降水量都小;沙漠外围较远处(特别是受祁连山影响的西南边)地势高、湿润,各季降水量都大;地形增高会使降水量增多1个量级以上,但对其季节配额无明显影响.夏季降水量配额最大,平均高达61.6％.(2)依据各站降水量年际变化间的相关系数及测站间的地域关系和地貌相似程度,可将该区域划为4个分区:一为地势较低、紧挨沙漠、极为干旱的沙漠西北缘区,二为气候较湿、受祁连山影响的沙漠西南缘区(或称祁连山影响区),三为位于巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠之间的民勤区,四为远离沙漠、但与其周边地区地貌相似的沙漠东侧区.(3)1951-2005年的各个年代,4个分区各季降水量由大到小的顺序均为:祁连山影响区、沙漠东侧区、民勤区和沙漠西北缘区,与其平均海拔由高到低的顺序一致;就各季降水量及其配额的年代际演变位相而言,祁连山影响区可以代表整个区域.(4)1971-2005年各分区年降水量呈增大趋势,春季降水量增加尤为显著(增幅约为0.41mm·a-1),夏季降水量有减小趋势;随海拔增高,春季及年降水量增幅加大,夏季降水量减幅减小;祁连山影响区对全区年降水量增大的贡献最大.(5)各季及年降水量与东亚夏季风的强弱间均呈复相关;其中冬、夏季及年降水量与夏季风间的负相关随海拔升高而加大,说明夏季风对沙漠以南高海拔处的降水影响更为显著.(6)各季沙尘暴与降水量间以负相关为主,各分区冬、春季降水量偏多时,其冬、春季及夏季沙尘暴的发生频次一般偏少.

关键词：降水量降水季节年代际变化空间差异沙漠地区

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青藏高原高寒草原生态系统CO2净交换特征及其影响因子

青藏高原高寒草原生态系统CO2净交换特征及其影响因子

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第一届中国大地测量和地球物理学学术大会

作者：朱志鵾马耀明李茂善胡泽勇徐超张烺韩存博王永杰中国科学院青藏高原研究所中国科学院青藏高原环境变化与地表过程实验室北京100101 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室甘肃兰州 730000 中国中国科学院青藏高原研究所中国科学院青藏高原环境变化与地表过程实验室北京100101 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室甘肃兰州 730000 中国科学院青藏高原研究所中国科学院青藏高原环境变化与地表过程实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

在青藏高原纳木错地区的高寒草原,中国科学院青藏高原研究所建立了纳木错多圈层综合观测站,并对该生态系统的CO2 净交换(NEE)进行了观测.分析2008 和2009 年的高寒草原生长季CO2 通量的观测数据,发现CO2 最大吸收速率均出现在8 月份,分... 详细信息

在青藏高原纳木错地区的高寒草原,中国科学院青藏高原研究所建立了纳木错多圈层综合观测站,并对该生态系统的CO2 净交换(NEE)进行了观测.分析2008 和2009 年的高寒草原生长季CO2 通量的观测数据,发现CO2 最大吸收速率均出现在8 月份,分别为3.7 和3.4 μmol CO2·m-2·s-1.而日最大吸收值,2008年出现在7 月中旬(1.19 g C m-2 day-1),在2009 年却晚了一个月,出现在8 月中旬(1.12 g C m-2day-1).高寒草原在2008 和2009 年的生长季,分别固定了63.17 和 35.51 g C m-2,表现为较弱的碳汇.相比于前人研究报道的草地生态系统的结果,该草原具有较低的碳固定能力.在这两个生长季,降雨量及其分配有很大不同,2009 年生长季降雨量为327mm,而且主要集中在8 月,比2008 年少了166mm.干旱使得高寒草原在2009 年7 月份表现为弱的碳源(0.48 g C m-2).降水格局使生态系统碳吸收或排放呈现年际差异.温度和水分是影响高寒草原呼吸作用的主要因子,在土壤水分适宜时,NEE 和光合有效辐射(PAR)有较好的直角双曲线关系,利用Michaelis-Menten 模型拟合得到高寒草原的表观光量子效率α 可以达到0.0379,而且生态系统呼吸对温度变化的敏感性Q10 较大;当土壤水分低时,Q10 值明显降低,α 值降到0.0084,并且NEE 和光合有效辐射的关系也变得不显著.

关键词：高寒草原二氧化碳净交换青藏高原

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青藏高原地区闪电辐射脉冲功率的分布特征

青藏高原地区闪电辐射脉冲功率的分布特征

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第31届中国气象学会年会

作者：刘妍秀张广庶王彦辉李亚珺武斌张荣余海中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室中国科学院大学地球科学学院中国气象科学研究院海南省气象局防雷中心

基于GPS同步和时差法定位技术的闪电VHF辐射源三维定位和闪电辐射脉冲功率接收系统(中心频率为270MHZ,3dB带宽6MHZ),对青藏高原东部青海大通地区的闪电过程的辐射脉冲峰值功率分布进行了同步观测研究。利用辐射脉冲接收系统,即斜率为24 ... 详细信息

基于GPS同步和时差法定位技术的闪电VHF辐射源三维定位和闪电辐射脉冲功率接收系统(中心频率为270MHZ,3dB带宽6MHZ),对青藏高原东部青海大通地区的闪电过程的辐射脉冲峰值功率分布进行了同步观测研究。利用辐射脉冲接收系统,即斜率为24 mV/dB,截距为-108dBV的对数放大器,根据输出电压的值求出输入功率的值,然后利用闪电辐射脉冲功率的计算公式对一次正地闪、一次负地闪以及一次云闪的辐射脉冲峰值功率进行了计算,同时对7个站同步接收的闪电辐射脉冲峰值功率值应用了几何平均的处理方法,从而得到了天线中心频率为270MHZ,3dB带宽6MHZ的正地闪,负地闪以及云闪的辐射脉冲功率的值。并结合地面的快电场变化资料,分析了功率分布三维时空发展特征,同步得到了闪电辐射源峰值功率随高度以及时间的分布图。结果显示,正地闪的辐射脉冲峰值功率的最小值是23.68mW,最大值是5.22×104mW,平均值为1.64×103mW。负地闪的辐射脉冲功率的最小值是11.10mW,最大值是7.23×104mW,平均值为1.58×103mW。云闪的辐射脉冲功率的最小值是13.41mW,最大值是8.28×104mW,平均值为3.11×103mW。同时对闪电辐射源的功率进行了统计,结果显示,在0-3W之间发生的辐射源,正负地闪占了90%多,云闪占了80%多,而在10W以上的辐射源中正负地闪占了约1%,云闪却占了约4%,说明在一次闪电发生的过程中地闪和云闪辐射源的功率值分布是不同的。并且对闪电放电过程的辐射源峰值功率的分布进行了分析,发现最强的辐射源峰值功率倾向于发生在雷暴云的上部,即负极性击穿发生的位置。而在闪电放电过程中,高峰值功率的辐射源倾向于出现在上部正电荷区和下部正电荷区,而中部主负电荷区的辐射源峰值功率一般低于正电荷区。

关键词：闪电闪电VHF辐射源三维定位辐射脉冲峰值功率青藏高原

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荒漠植物沙拐枣群体光合作用及土壤呼吸研究

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北京林业大学学报 2013年第3期35卷 56-64页

作者：苏培玺周紫鹃张海娜李善家解婷婷中国科学院寒区旱区环境与工程研究所临泽内陆河流域研究站中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室

为了探讨荒漠植物群体光合作用和干旱荒漠区碳源汇特征,联合利用改进同化箱和LI-8100土壤CO2通量自动测量系统,选择高温强光和适宜环境期,连续2年进行了观测研究。结果表明:沙拐枣群体光合速率(CAP)在不同年份、不同月份差异较大,土壤... 详细信息

为了探讨荒漠植物群体光合作用和干旱荒漠区碳源汇特征,联合利用改进同化箱和LI-8100土壤CO2通量自动测量系统,选择高温强光和适宜环境期,连续2年进行了观测研究。结果表明:沙拐枣群体光合速率(CAP)在不同年份、不同月份差异较大,土壤水分改善可显著提高群体光合能力,高温强光期和适宜环境期日平均(08:00—18:00)CAP分别为1.82和2.89μmol/(m2·s);用同化枝水平光合速率(Pn)计算群体水平光合速率时,高温强光期和适宜环境期分别用公式CAP=0.12Pn+0.39(r=0.86,P<0.0001)和CAP=0.18Pn+0.28(r=0.92,P<0.0001)。沙拐枣生长期植冠下土壤CO2释放速率平均为0.29μmol/(m2·s),荒漠裸地为0.15μmol/(m2·s)。沙拐枣群体生长期固定碳为3.82g/(m2·a);相应时期植冠下土壤释放碳为1.03g/(m2·a),荒漠裸地为0.53g/(m2·a)。研究表明:在水分短缺的荒漠地区,荒漠植物沙拐枣群体光合速率提高幅度超过根系主要分布层土壤水分提高幅度,适宜环境期可提高近1倍。荒漠生态系统土壤呼吸速率较低,荒漠裸地土壤呼吸速率约为植冠下的50%。荒漠植物沙拐枣种群区为弱碳源。

关键词：荒漠群体光合速率土壤CO2释放速率碳平衡

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巴丹吉林沙漠西南缘不同强度降水的空间差异及其季节变化

巴丹吉林沙漠西南缘不同强度降水的空间差异及其季节变化

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第31届中国气象学会年会

作者：李万元吕世华范广州李跃清陈雷华中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室成都信息工程学院高原大气与环境四川省重点实验室中国气象局成都高原气象研究所陕西省气象局

本文通过分析巴丹吉林沙漠西南缘8个测站在1951-2005年间各季各级强度降水的雨量和频次,以及该区域降水范围与降水强度间的关系,主要得出以下结论:1)各级强度降水的频次和雨量均以夏季最大,冬季最小,春、秋季相当;四季越强的降水越少发... 详细信息

本文通过分析巴丹吉林沙漠西南缘8个测站在1951-2005年间各季各级强度降水的雨量和频次,以及该区域降水范围与降水强度间的关系,主要得出以下结论:1)各级强度降水的频次和雨量均以夏季最大,冬季最小,春、秋季相当;四季越强的降水越少发生,与之相似,冬季越强的降水所致雨量越小,但春、夏、秋季及全年都以中雨雨量为最大,强度在弱降水以上中雨以下,以及中雨以上的降水都是强度越强所致雨量越小;各季各级雨量和频次都随海拔升高而增加。2)就降水对各季及全年雨量的贡献而言,除冬季降水越强、贡献越小外,春、夏、秋季及全年都是中雨贡献最大,强度在弱降水以上中雨以下、以及中雨以上的降水都是强度越强、贡献越小;而对于频次贡献,四季和全年都是降水越强、贡献越小;在暖季,海拔越高,小雨(较强降水)雨量和频次的贡献越小(大)。3)各级降水在频次和雨量上的季节配额相当一致,都以夏季最大,冬季最小,春、秋季相当;降水越强,频次和雨量的夏(冬)季配额越大(小),即较强降水发生在夏(冬)季的可能性更大(小)。4)该区域降水范围在夏季最大,秋季次之,冬季最小;各季都是范围越大的降水越少发生,夏季小(大)范围降水发生的频率小(大)于冬、春季;所有尺度的降水都以夏季配额最大,冬季最小,春、秋季相当,范围越小(大)的降水在冬、春(夏)季的配额越大。5)各站在任何季节都可能成为降水中心,海拔越高、越易成为降水中心,最高处民乐在各季成为降水中心的可能性远高于其它测站。6)四季都是降水中心强度越大降水范围越大,降水范围越大,中心发生较强(弱)降水的频率越大(小),但中心强度越大的降水发生频次越少;冬季降水中心发生弱降水的频率远高于其余三季。

关键词：降水强度级别降水频次雨量降水范围季节变化

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巴丹吉林沙漠西南缘降水的季节、年和年代际变化规律及其空间差异

巴丹吉林沙漠西南缘降水的季节、年和年代际变化规律及其空间差异

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第31届中国气象学会年会

本文分析了巴丹吉林沙漠西南缘降水的季节、年和年代际变化特征及其空间差异,结果表明:1)该区域降水的强度和频次、雨量及其季节配额都以夏季最大、冬季最小,前者远大于后者;各季降水的频次、雨量和强度均随海拔升高而增大,夏季增幅最大... 详细信息

本文分析了巴丹吉林沙漠西南缘降水的季节、年和年代际变化特征及其空间差异,结果表明:1)该区域降水的强度和频次、雨量及其季节配额都以夏季最大、冬季最小,前者远大于后者;各季降水的频次、雨量和强度均随海拔升高而增大,夏季增幅最大,冬季最小。2)弱降水(强度小于1mm day-1)的频次和雨量也以夏季最大,冬、春、秋季相当,但其对总降水频次和雨量的贡献却以冬季最大、夏季最小;各季弱降水的频次和雨量都随海拔升高而增加,但其对总降水的贡献都随海拔升高而下降,说明较高地形更利于发生较强降水;弱降水对频次的贡献总是显胜于对雨量的贡献。3)各季是否干旱主要取决于较强降水(强度不小于1mm day-1);四季较强降水的强度、频次和雨量及其对总降水的贡献均以夏季最大、冬季最小,且都随海拔升高而加大,证实海拔越高越易发生较强降水,但冬季较强降水的强度及其对总降水的贡献均随海拔升高而下降。4)1971-2005年,冬、春季及全年的弱降水、较强降水及总降水的雨量和频次都显呈增加趋势(高处尤为显著),秋季的略显增加,夏季的却有所减少;较强降水对总降水变化趋势的贡献远胜于弱降水,各季及全年降水量的变化趋势完全取决于较强降水,但弱降水对总频次的贡献也不能忽视。5)1951-2005年间较强、弱降水与总降水频次和雨量的年代际序列均呈总体上升趋势;夏、春、秋季的较强降水决定着总降水量的年代际变化;弱降水对总降水频次变化的贡献也不容忽略。6)1971-2005年各季及全年较强、弱降水及总降水的雨量和频次与东亚夏季风指数的年际变化间均以负相关为主,说明随着夏季风的总体减弱,各季及全年的雨量和降水频次均有所增加(冬、春季尤为显著),总体而言,东亚夏季风减弱有利于该区域发生降水。7)沙尘暴与降水间以相互抑制为主,降水越多,越不利于当季和下季发生沙尘暴,随着冬、春季降水增多,冬、春和夏季沙尘暴明显在减少;夏季降水与当季和秋季沙尘暴间显著的正相关表明夏季降水和夏、秋季沙尘暴一致减少的变化趋势掩盖了二者间的相互抑制。

关键词：巴丹吉林沙漠西南缘较强/弱降水时空变化特征东亚夏季风强度沙尘暴

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基于微波遥感参数估算区域蒸散发的方法研究

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高原气象 2013年第6期32卷 1651-1657页

作者：张堂堂文军李振朝田辉刘蓉席家驹中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室甘肃兰州730000

利用主动微波遥感资料(ENVISAT/ASAR)估算的表层土壤湿度和光学遥感资料(EOS/MODIS)的地表温度信息,结合气象站常规观测的气象要素,利用土壤水热耦合及水分蒸发模型对黄土高原典型塬区进行了蒸散发量的估算。将估算的蒸散发量与实际观... 详细信息

利用主动微波遥感资料(ENVISAT/ASAR)估算的表层土壤湿度和光学遥感资料(EOS/MODIS)的地表温度信息,结合气象站常规观测的气象要素,利用土壤水热耦合及水分蒸发模型对黄土高原典型塬区进行了蒸散发量的估算。将估算的蒸散发量与实际观测对比表明,两者之间绝对误差最大为117W·m-2,最小为0.6W·m-2,平均为24W·m-2。基于微波遥感参数估算蒸散发量的方法为估算区域蒸散发量提供了一种新的思路。

关键词：微波遥感土壤水热传输区域蒸散发黄土高原

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20cm蒸发皿蒸发量的数学物理模型研究

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地球物理学报 2013年第2期56卷 422-430页

作者：陈伯龙左洪超高晓清杨兴国任鹏程陈继伟半干旱气候变化教育部重点实验室兰州大学大气科学学院兰州730000 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室兰州730000 甘肃省气象信息与技术装备保障中心兰州730020

本文以能量守恒原理和边界层梯度输送理论为基础,应用Monin-Obukhov相似函数计算蒸发皿水面感、潜热通量,参数化蒸发皿侧壁热传输能量,建立了一个单层的20cm蒸发皿蒸发模型.之后利用"古浪非均匀近地层观测试验"中连续14天观... 详细信息

本文以能量守恒原理和边界层梯度输送理论为基础,应用Monin-Obukhov相似函数计算蒸发皿水面感、潜热通量,参数化蒸发皿侧壁热传输能量,建立了一个单层的20cm蒸发皿蒸发模型.之后利用"古浪非均匀近地层观测试验"中连续14天观测的每小时20cm蒸发皿数据对所建模型进行检验.研究分析结果表明:模型能够很好地反映蒸发皿水面与地表之间所形成的非均匀性,合理地概括蒸发皿与周围环境之间的相互作用和蒸发皿蒸发的物理过程.另外,模型成功模拟了蒸发皿蒸发的日变化过程,模拟的日蒸发量均方根误差(RMSE)和平均相对误差(MRER)分别为0.44mm.d-1和3.7%,日蒸发量观测值与模拟值的相关系数为0.998.

关键词：能量守恒非均匀下垫面蒸发皿蒸发数值模拟

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东亚季风区植被变化对局地气候的短期影响

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科学通报 2013年第18期58卷 1661-1669页

作者：马迪刘征宇吕世华 MICHAEL Notaro 容新尧陈广善王富瑶中国科学院寒区旱区环境与工程研究所中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室兰州730000 中国科学院大学北京100049 University of Wisconsin MadisonWI 53706USA 北京大学气候与海-气实验室北京100871 中国气象科学研究院北京100081

利用CCSM(Community Climate System Model)模式3.5版本,研究了东亚季风区森林覆盖度增加对局地气候的短期影响.模拟结果显示森林覆盖度增加后,全年平均气温降低0.93℃,其中夏季降低1.46℃,冬季降低0.40℃,有利于缓解全球变暖在该地区... 详细信息

利用CCSM(Community Climate System Model)模式3.5版本,研究了东亚季风区森林覆盖度增加对局地气候的短期影响.模拟结果显示森林覆盖度增加后,全年平均气温降低0.93℃,其中夏季降低1.46℃,冬季降低0.40℃,有利于缓解全球变暖在该地区的影响.森林覆盖度增加后,全年平均降水增加,其中4月份降水增加最显著,达到7%.森林覆盖度增加后植被的蒸散作用增加是导致该地区降温的主要原因.夏季比冬季降温明显主要是由于夏季蒸散比冬季大.蒸散增大的同时也导致了大气中水汽含量增加,再加上森林覆盖度增加引起地表粗糙度增加,从而形成气旋式辐合及异常的垂直上升运动,导致降水增加.此外,森林覆盖度增加也使地表反照率降低,造成地表反射短波辐射明显减少.

关键词：东亚季风区植被变化森林覆盖度地表能量收支水循环

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卫星微波遥感结合可见光遥感估算黄河源区土壤湿度研究

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遥感技术与应用 2013年第2期28卷 300-308页

作者：何媛文军张堂堂田辉刘蓉吕少宁赖欣中国科学院寒区旱区环境与工程研究所陆面过程与气候变化重点实验室甘肃兰州730000

利用欧洲环境卫星(ENVISAT)搭载的高级合成孔径雷达ASAR(Advanced Synthesis Aper-ture Radar)交叉极化模式(APP)2009年8月9日和10月6日的数据对青藏高原东北部玛曲地区土壤湿度进行了估算。对于裸土区域采用表层微波后向散射几何光学模... 详细信息

利用欧洲环境卫星(ENVISAT)搭载的高级合成孔径雷达ASAR(Advanced Synthesis Aper-ture Radar)交叉极化模式(APP)2009年8月9日和10月6日的数据对青藏高原东北部玛曲地区土壤湿度进行了估算。对于裸土区域采用表层微波后向散射几何光学模型GOM(Geometry Op-tics Model),对于植被覆盖度大的区域利用"水—云"模型处理植被层对后向散射系数的影响,取得了较好的结果:遥感估算的土壤湿度值和地面实测值之间的均方根误差RMSE<0.05,决定系数R2>0.82,表明该方法适合反演玛曲地区的土壤水分。从遥感估算的总体结果可以看出:山谷和陡峭山坡的反演结果相对较差,而在相对平坦的地区反演结果较好,估算的土壤湿度值在0.20～0.50m3/m3之间。

关键词：土壤湿度 ENVISAT ASAR GOM模型 “水—云”模型

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