极端干旱区夏季不同土地类型的小气候特征差异研究

通过对新疆于田县5种不同土地类型的小气候因子进行观测,探讨了不同土地类型气温、地温、相对湿度、风速、蒸发等小气候因子在特征值、逐日变化幅度、垂直变化上的差异性特征.结果表明:①沙漠、戈壁、棉花地、玉米地在气温、地温、风速、蒸发及其逐日变化幅度上依次递减,而相对湿度依次递增.②总体来看,各土地类型(下垫面)风速均随高度的增加而下降,地温则随土层深度的增加而减小,其变化幅度差异明显.除玉米地外,各下垫面越向上,气温越高,相对湿度越大.③5个下垫面的夜间蒸发量较白天迅速减少,尤以绿洲减少比例最大,达到86％.④具有过渡性质的交错带无论是因子特征值,还是垂直变化趋势、幅度均与沙漠、戈壁相似.甚至由于戈壁的海拔相对较高,交错带的特征值和变化幅度高于戈壁,而介于沙漠和棉花地之间.⑤由于自身水份与植被覆盖条件的不同,戈壁、沙漠的气温与相对湿度两因子的相关性较差,而玉米地、棉花地居中,交错带最好.     

乌兰布和沙漠东北部不同下垫面的小气候变化特征

研究沙区不同下垫面小气候特征对充分利用气候资源及保证林业和农业的正常发展具有实践意义。该研究基于内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站2018年1-12月监测的荒漠区、荒漠-绿洲过渡带和绿洲内部的气温、相对湿度、风速和风向等气象资料,研究了3种下垫面的小气候特征并探讨了产生差异的原因。结果表明:1)荒漠区、荒漠-绿洲过渡带和绿洲内均为白天气温差异较小,夜间相差较大;由于近地层(0～50m)具有明显的逆温现象,使得植被在气温较高季节发挥降温增湿作用,而冬季发挥保温作用;2)绿洲使年均相对湿度增加1.31～2.57个百分点;就季节而言,夏、秋季,绿洲内的相对湿度较荒漠区和过渡带分别高4.04～6.17和0.93～1.94个百分点,春、冬季,由于近地层(0～50 m)存在明显的逆湿现象,因此绿洲内的相对湿度较荒漠区和过渡带分别低0.37～1.41和6.55～8.71个百分点;3)荒漠区、过渡带和绿洲内风向年变化特征均为以偏西风(W,WSW,SW,SSW)为主,荒漠区和过渡带的风向多变,绿洲内风向相对较为集中,绿洲能够使年均风速降低32.99%～37.05%。乌兰布和沙漠东北部过渡带植被和绿洲防护林体系对小气候具有很好的调节作用(降温、增湿、削减风速),研究区局地小气候主要体现在风速和夏秋季湿度上,而气温和冬春季湿度分别主要受逆温和逆湿的影响。     

塔里木盆地西南缘不同下垫面的摩阻风速和空气动力学粗糙度

[目的]分析各下垫面摩阻风速和地表空气动力学粗糙度变化特征,揭示不同下垫面的风蚀潜力大小。[方法]通过2010—2012年野外气象观测,尝试计算由流动沙漠到绿洲4个连续下垫面的摩阻风速和空气动力学粗糙度的变化并分析其变化原因,评价摩阻风速和空气动力学粗糙度其对风蚀敏感性的影响。[结果]流动沙地和半流动沙地摩阻风速(u*)和空气动力学粗糙度(z0)的年内变化不明显,固定沙地和绿洲的摩阻风速和空气动力学粗糙度年内变化呈现单调递增变化规律。摩阻风速在流动沙地、半流动沙地、固定沙地和绿洲4个下垫面分别为0.33,0.44,0.61,和0.81m/s。空气动力学粗糙度在流动沙地、半流动沙地、固定沙地和绿洲4个下垫面分别为0.39,13.58,39.51和310.8mm。[结论]流动沙地风蚀发生的潜力最大而绿洲风蚀发生的潜力最小。     

塔克拉玛干沙漠腹地自然沙面与人工绿地不同季节局地气候的差异性

[目的]开展塔克拉玛干沙漠腹地自然沙面与人工绿地不同季节局地气候差异性研究,通过观测数据的解析,反映出沙漠与绿地区之间小气候变化的互馈机制,为沙漠区域人工绿地的可持续发展提供理论支持。[方法]利用塔克拉玛干沙漠腹地流动沙丘—人工绿地不同下垫面4个气象站的同步加密观测资料,分析自然沙面与人工绿地的小气候特征差异,初步探讨产生这些差异的原因。[结果]沙漠区对气温的升降速率响应快,绿洲区对气温的变化幅度响应显著;四季在增温时段绿洲相对于沙漠属冷岛,降温时段属热岛;夏季比湿最大,冬季最小,绿洲区相对于沙漠区在秋季湿岛效应持续时间最长,强度最大;春、夏、秋季凌晨至日出时段,绿洲上游边界呈现湿岛效应特征,绿洲下游边界四季全天均表现为湿岛效应;沙漠区域风速日变化极值出现时间早于绿洲区,风速变化范围沙漠区最大,绿洲区最小,在春、夏季,绿洲核心区风速递减率大于绿洲上游边界。[结论]下垫面的差异对小气候影响是十分显著的,绿洲区存在较强的"冷岛效应"和"湿岛效应"。     

近65年朝阳地区气象要素趋势演变及其与蒸发皿蒸发的相关性分析

结合朝阳气象站1950—2016年近65 a气象要素数据,应用M-K非线性趋势检验方法分析了朝阳地区气象要素的变化趋势,并探讨各气象要素与蒸发皿蒸发的相关性。研究成果表明:从1950—2016年,朝阳地区年气温呈现明显上升趋势,年风速和年气压呈现明显下降趋势,各要素M-K统计值分别为5.272 7(气温)、-3.392 6(风速)、-3.617 4(气压),均通过99%的显著检验,相对湿度未发生明显变化;春季气温上升较其他季节更为明显,而风速和气压在春季下降趋势最为显著;气温和相对湿度与蒸发皿蒸发年相关系数分别为0.286 7和0.473 8,均低于0.5为中等相关,而风速和气压与蒸发皿蒸发相关性较差,为弱相关;在夏季,气温、相对湿度和蒸发皿蒸发可达强相关,相关系数分别为0.646 7和0.653 5,是夏季蒸发影响主因,相对湿度是朝阳市冬季蒸发变化的主要影响因子。     

作物春季播种期土壤温湿因子的分析及预测研究——以内蒙古河套灌区为例

以改进本地作物播种期土壤含水量和耕层地温的预报服务及提升农业生产安排决策能力为目的。利用内蒙古河套灌区1980~2011年年春季和作物播种期间气温、降水、风速、地温、土壤相对湿度等资料,采用相关分析、回归分析、Mann-Kendall趋势检验等方法 ,在土壤温湿因子诊断分析基础上,建立不同层次逐日土壤温度和逐旬相对湿度预报模型。结果表明:1980年以来河套灌区大部地区春播期平均土壤相对湿度在0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm土层均呈下降趋势,影响的主要因子依次为前一旬土壤相对湿度、当旬的平均气温和降水量;河套灌区气温及0 cm、5 cm和10 cm地温变化趋势相同,均呈现上升的趋势,影响的主要因子为平均气温和平均风速;建立了各层土壤相对湿度预测模型84个和各层地温预测模型36个,均通过信度检验(P≤0.05);土壤相对湿度模型回代和预报检验准确率分别大于85%和80%,有的甚至超过90%;地温模型回代检验平均误差为1.9~2.3℃,2011、2012年预报检验平均误差为2.1~2.5℃。模型输出结果更能反映当地作物适宜播种期间土壤温湿匹配效果,预报精度达到了一定的水平,可用于干旱地区土壤相对湿度和地温的预报。     

北方农牧交错带牧区羊舍冬季小气候研究

对北方农牧交错带封闭式无供暖羊舍进行小气候观测研究结果表明 ,羊舍内地面温度日变化平稳 ,为-2 .5～ 0℃间 ,羊归牧卧盘时 2 0 :0 0至翌日 8:0 0地面温度比羊圈和野外均增加 11℃左右 ,使羊体与地面热交换大为减少。归牧后羊舍 0 .3m羊的生活高度处比羊圈温度高 10℃以上 ,舍内温度基本为 -2℃左右 ,相对湿度为58% ;1.5m高度处舍内温度维持在 0℃左右 ,相对湿度为 65% ,基本达到羊舍温度标准。一般羊圈基本无保温效果 ,但有一定防风效果 ,羊圈使 0 .3m高度处风速减少 1m/s左右     

新疆维吾尔自治区策勒县绿洲一沙漠过渡带小气候特征

利用HOBO小气候观测仪,在2010年7月23日至8月24日对新疆策勒绿洲—沙漠过渡带的柽柳群落、柽柳—骆驼刺—花花柴群落、骆驼刺群落3个典型天然植物群落的风速、气温、空气相对湿度、光合有效辐射进行了同步观测,分析了它们的小气候特征的差异,初步探讨了产生这些差异的原因。结果表明,策勒绿洲—沙漠过渡带的植被具有独特的小气候作用,植被覆盖度越大,风速越小,气温越低,相对湿度越高。相比植被覆盖度仅3%的柽柳群落,柽柳—骆驼刺—花花柴群落（覆盖度27%）和骆驼刺群落（覆盖度67%）在观测期内0.5,1,2,4,8和10m处风速平均减小了32%,47%,近地表0.5m风速减少的最多,分别为57%,87%;2m处气温的平均值分别减少了0.32,1.02℃;2m处空气相对湿度的平均值分别增加2.33%,7.67%;策勒绿洲—沙漠过渡带柽柳群落、柽柳—骆驼刺—花花柴群落和骆驼刺群落的光合有效辐射差异不明显;阴天和沙尘暴天气光合有效辐射比晴天分别减少40%,60%。     

网室内小气候要素的变化规律

在以色列的大型香蕉种植网室内（352m×228m）,观测研究网室内小气候的变化过程、垂直分布规律以及与网室外小气候要素的关系。结果显示,网室的光透射率随着使用时间的增加而减小;网室内外小气候要素间呈线性相关关系,与网室外相比,网室内的相对湿度高、饱和水汽压差小、风速显著降低,但是温度差异较小;网室内外小气候要素（相对湿度、温度和饱和水汽压差）的差异随着风速的增加而减小;网室内冠层附近水汽密度高于近地面处的水汽密度,且出现逆温分布。     

阿克苏-阿瓦提荒漠绿洲气候变化及其对生态环境的影响

通过对1961～2001年41年来阿克苏-阿瓦提荒漠绿洲的三个气象台站的气温、降水、沙尘天气、相对湿度资料的分析;同时选取1990年和2000年两景TM影像,采用遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）技术相结合的手段,利用景观生态学相关理论对生成的景观类型图进行分析和统计。结果表明：阿克苏-阿瓦提荒漠绿洲气候变化表现为气温升高、降水增多、沙尘天气减少、相对湿度增加的变化趋势;同时表明,干旱气候的变化是造成阿克苏-阿瓦提荒漠绿洲水资源、草场及林地、土地荒漠化及盐碱化、湿地资源变化的重要因素。     

大型光伏电站对共和盆地荒漠区微气候的影响

[目的]揭示光伏电站内外局地小气候的差异,评估大型光伏电站的布设对共和盆地荒漠区小气候的影响。[方法]利用自动气象站的观测数据,通过对比对照点和光伏电站内观测点观测得到的基本气象要素(气温、相对湿度、风速和风向、辐射)和土壤温湿度评估大型光伏电站的布设对共和盆地荒漠区小气候的影响。[结果]光伏电站的布设使得共和盆地荒漠区相对湿度增加3.93%,这种影响在较干日和夜间表现的更明显。在布设光伏电站后风向由原来的东北风转为以东风为主,光伏电站的布设使得局地风向更加单一。对于风速而言,在布设光伏电站后大风速出现的比例显著降低。大型光伏电站使得共和盆地荒漠区风速减小了53.92%。大型光伏电站使得共和盆地荒漠区10,20,40cm平均土壤温度分别降低17.20%,16.75%和16.09%,对浅层的影响大于深层。光伏电站对共和盆地荒漠区10cm土壤湿度的影响较其他要素更显著,大型光伏电站使得共和盆地荒漠区10cm平均土壤湿度增加了71.61%。[结论]大型光伏电站使得共和盆地荒漠区的湿度增加;风向变得单一,风速减小;土壤温度降低和土壤湿度增加。     

利用BP神经网络对江淮地区梅雨季节现代化温室小气候的模拟与分析

为对江淮地区现代化温室内梅雨季节的小气候进行模拟与分析，在建立相应的BP神经网络模拟模型的基础上，进一步研究了外部温度、湿度、风速、太阳总辐射和天窗开度5个因素对温室内温度、湿度、风速的影响。研究发现可以使用BP神经网络对梅雨季节的小气候进行模拟，模型具有较高的精度，是对物理模型的有益补充；梅雨季节室内湿度受室外湿度的强烈影响，在5个输入因素中所占比重为51.7%；室内风速主要受室外风速和天窗开度的共同影响，受室外温度的影响较小，所占比重仅为10%；室内温度主要受室外温度和太阳辐射的影响，二者所占比重分别为46.2%和27.9%。     

达里诺尔湿地的小气候特征

利用实测达里诺尔湿地小气候资料与邻近的两个常规气象站观测资料进行对比分析,结果表明：在夏季,湿地有明显的降低气温作用;湿地的春季增温和秋季降温均比陆地慢,因此具有降低春季气温、提高秋季气温的作用,这不仅可以调节当地气候,同时也为该区域特有动植物的生存提供了特定的气候条件.在以考察月份为代表的三个季节内,湿地的相对湿度均比陆地高.因此该湿地的小气候特征表现为“冷湿效应”显著.     

基于Landsat 8数据的荒漠土壤水分遥感反演

[目的]分析荒漠土壤水分变化特征,为南疆干旱区荒漠土壤水分遥感监测提供理论依据和方法支持。[方法]以Landsat 8数据构建干旱地区荒漠土壤水分建模指示因子,通过优选的26个光谱指数、地表温度(Ts)和地形数据(DEM)为建模因子,分别以偏最小二乘(PLSR)、支持向量机(SVM)和随机森林(RF)3种方法构建土壤水分反演模型,对模型进行验证和对比,选取最优模型反演空台里克土壤水分空间分布。[结果]①TVDI,NR,GLI等26个优选的光谱指数中,Ts和DEM与土壤水分均达极显著相关,可作为南疆干旱区荒漠土壤水分遥感建模的指示因子;②对比3种模型,RF模型建模集和预测集的R²分别为0.93,0.91,预测集RPD为3.90,各评价指标均为最高,PLSR模型精度次之,SVM模型精度最低;③以RF模型反演研究区表层土壤水分,在不同土地利用分类中土壤水分分布特征存在明显差异,特别在盐结皮区域的差异尤为突出。[结论]利用光谱指数、环境因子和地形数据构建的多因子、多指数综合的模型能较高精度地反演干旱区荒漠表层土壤水分,对研究该地区土地荒漠化和生态环境治理具有一定参考价值。     

不同铺装材料地面停车场的热效应

地面停车场作为城市重要的下垫面,其铺装选材影响着城市生态环境。通过对沥青、水泥、混凝土地砖、植草格4种地面停车场常用铺装材料的地表温度、气温、太阳直接辐射进行了连续12个月的观测,系统研究了4种铺装材料地表温度和气温的变化特征及影响因素,并进行了4种铺装材料地表温度与气象因子的相关性分析,旨在为地面停车场铺装选材提供热效应方面的参考依据。结果表明:(1) 4种铺装材料对地面停车场地表温度的影响由大到小的次序为:沥青> 混凝土地砖> 水泥> 植草格; (2)气温和太阳直接辐射与地面停车场地表温度呈显著正相关,其中气温起主导作用; (3)建立了各因子线性回归模型,可利用该模型计算地表实时温度,为气象服务提供更好的数据理论支持。     

水产设施养殖的环境小气候问题及其调控途径

在分析国内外工厂化养殖现状的基础上，论述了水产设施环境和生产管理方面存在的问题。明确指出了养殖设施中的温度、光照和水质等环境小气候要素是影响工厂化养殖发展的关键环境因素，提出了温室环境小气候调控的途径和措施。     

黑河中游农田荒漠过渡带土壤冻融过程中水热动态

以黑河中游典型农田荒漠过渡带为例,对过渡带3种景观单元冻融期土壤水热动态进行了野外定位监测。结果表明:(1)土壤温度随气温剧烈变化,变幅随土壤深度的增加而减小,3种景观单元土壤温度变幅由剧烈到平缓的顺序为:荒漠农田防护林,并依次形成60,100和80cm深的冻土层;(2)受土壤性质和地表覆盖的影响,冻融过程中,农田、防护林土壤含水量变化明显,且农田土壤水分含量4月初达到最大值,而荒漠土壤含水量则基本保持不变;(3)土壤水分变化滞后于土壤温度的变化,防护林土壤水和温度变化较农田缓慢;(4)浅层地下水位在冻结期下降,融化期回升,且回升速率大于下降速率。冻融过程可有效减小土壤水分的蒸发和渗漏,冻后聚墒明显,利于下层土壤水分的保持,对于来年植物生长具有一定的意义。     

内蒙古地区参考作物蒸散变化特征及其气象影响因子

为深入了解不同草原类型下参考作物蒸散特征及其对气候变化的响应,该文利用FAO Penman-Monteith公式研究了内蒙古地区46个站点1961－2010年参考作物蒸散量及其辐射项和动力学项的时空分布规律和变化特征,并对其主要影响因素进行了分析讨论。研究结果表明：近50a来内蒙古各站点参考作物蒸散量的年平均值均介于570～1 674 mm之间,该地区参考作物蒸散量及其构成项的值西高东低,而且从高到低的5个草原类型依次为：荒漠、草原化荒漠、荒漠化草原、典型草原、草甸草原。各区生长季内参考作物蒸散量约占全年的80%。内蒙古各站点年参考作物蒸散量的变化率在-48～50 mm/10a之间,荒漠、草原化荒漠、荒漠化草原和典型草原参考作物蒸散量变化均不明显,草甸草原参考作物蒸散量显著上升（P=0.001）。各区域参考作物蒸散量辐射项的年值和月值均呈显著的上升趋势,除草甸草原外各区域参考作物蒸散量动力学项的年值和月值呈下降的趋势。风速是影响荒漠、草原化荒漠、荒漠化草原和典型草原西部地区参考作物蒸散量变化的首要因子,风速下降导致该地区蒸散呈下降的趋势;日平均温度是次要因子,但气温升高对参考作物蒸散量变化的作用有限,参考作物蒸散量并未随气候变暖而显著增大;相对湿度是第三因子,与参考作物蒸散量呈负相关（P=0.006）;日照时数是第四因子,其值降低导致参考作物蒸散量的下降。典型草原东部和草甸草原地区各站点受气象因子综合影响使参考作物蒸散量呈上升的趋势。该研究探讨了内蒙古各类型草原参考作物蒸散对气候变化的响应,为内蒙古各类型草原的生态保护和可持续发展提供科学依据。     

民勤荒漠气候对全球变暖的响应特征

近年来,全球气候变暖已成为一个全社会广泛关注的课题,荒漠区是地球上极其重要的气候区之一,其对全球气候变暖的响应特征同样值得关注。本文以甘肃省民勤荒漠区为研究对象,对该区域1961-2009年的气温、降水、空气湿度、风速和日照的变化趋势进行了分析。结果表明,1961-2009年,民勤荒漠区年平均气温增高幅度高于全国水平,低于东北地区和西北干旱区水平,尤其春、冬季增温明显;当地年平均气温、年降水量、年平均空气相对湿度、年平均风速和年日照时数的变化均表现出一定的阶段性,但其变化阶段并不完全一致;年极端最高气温的波动显著增大,荒漠气候的不稳定性在增强。年平均风速为减小趋势,年空气相对湿度的波动为减小趋势,并与年降水量呈显著正相关(P0.05),与年平均风速呈极显著负相关(P0.01)。