东亚单层低云特性及其短波辐射强迫的季节变化

利用云与地球辐射能量系统CERES（Clouds and the Earth's Radiant Energy System）资料,对2003—2016年东亚不同区域单层低云物理属性及地面短波辐射强迫的季节时空分布特征进行研究。结果表明：① 在空间分布上,辐射强迫与单层低云量在春秋两季有着较好的相似性,而与冰/液态水柱含量在春、夏、秋三个季节有着较好的一致性。② 在时间变化上,北方地区夏季的单层低云对短波辐射的削弱作用是最强的;南方地区和西北地区最强的削弱作用发生在春季;东部海域则发生在冬季。在空间分布上,春、秋、冬季最强的低云削弱效应在南方地区。夏季,东亚低云对短波辐射的削弱作用各区域都较弱,大部分区域的负辐射强迫的绝对值小于200 W^●m^-2 。     

青藏高原低云量的年际变化及其稳定性

利用青藏高原80个测站1961-2000年1～12月低云量资料,分析了青藏高原低云量的年际变化规律.结果表明:青藏高原的低云量从东南向西北减少,云量的稳定性夏季高于冬季,南部高于北部.江河上游区域、藏东谷地、川西高原、甘南高原和祁连山区是青藏高原低云量多,且比较稳定的地区;青藏高原西部低云量月变化振幅大,尤以西南部为最,夏季云量最多;高原东南部江河上游区和藏东谷地3～9月低云量多,且起伏变化小,6月和9月出现峰值;高原东南部低云量稳定性较好;低云量的年际变化总体呈下降趋势, 江河上游区和高原东南部的低云量变化缓慢,高原西北部有显著上升趋势;变化趋势在季节上表现为冬、春、夏、秋西北上升西南下降,春、秋季中东部持平,夏、冬略降.     

羌塘高原申扎高寒湿地辐射平衡和地表反照率特征

羌塘高原湿地能量交换过程及其作用结果对气候有着重要影响。本研究选择羌塘高原申扎地区典型高寒湿地的辐射平衡观测数据为基础,分析了2018-07—2020-07逐日、逐月、逐时、不同季节典型天气辐射各分量及逐日反照率变化特征。日尺度上,辐射各分量均表现出明显的季节规律,呈"U"型变化。6月向下短波辐射全年最大为301.1 W·m-2,平均温度最高,向上长波辐射也达到最大,为371.5 W·m-2,1月则相反。季节尺度上,短波辐射各季节平均值春季夏季秋季冬季,长波辐射和净辐射则夏季最高,冬季最小。不同天气下,各季节晴天辐射通量较平滑,多云和降水天气变化不规则。地表反照率2018—2020年观测均值为0.23,夏、秋季小,冬、春季大,降雪天气甚至达到了0.63。研究结果可对揭示羌塘高原典型高寒湿地辐射收支的动态变化规律、阐明羌塘高原热力作用对其自身及周边地区的影响提供数据支撑。     

基于多传感器数据的新疆太阳辐射估算及其时空分布特征分析

融合由Terra/MODIS与FY-3卫星数据反演得到的气溶胶产品,利用基于大气辐射传输原理建立的地面太阳直射辐射的反演模型,计算了2011年新疆地区的逐时太阳直射辐射分布状况.然后,选择乌鲁木齐、阿勒泰、喀什、和田与哈密5个气象站为代表,分析了新疆地区太阳辐射资源的年度时空分布特征.结果表明:利用多遥感传感器数据能较好地反演新疆地区的太阳直射辐射,东疆的直射辐射最强,新疆北部次之,新疆西南部与中部相对较弱,且随季节变化特征明显,表现为夏＞春＞秋＞冬,最高值一般出现在夏季的6月或7月,最低值为12月.     

中国1981～2014年太阳总辐射的时空变化

利用1981～2014a逐日总辐射资料和最高气温、最低气温、日照时数资料,确定我国逐日太阳总辐射DSRM-C模型(Daily solar radiation model-C)的时不变参数.利用该模型与气象资料,估算各站逐日总辐射,分析近34a总辐射的空间格局.并利用Mann-Kendall(M-K)方法检验辐射量年和季节的变化趋势.结果表明,我国1981～2014a太阳总辐射量总体下降.华北、东北和西南地区总辐射量显著下降,西北地区辐射量明显增加,华南地区则无明显变化.夏、秋、冬季辐射量呈下降趋势,且以夏季变化幅度最大;春季辐射量略有上升.总辐射量四季变化趋势空间分异明显.东部地区夏季和华北地区春、秋、冬季总辐射量明显下降,将影响夏粮和秋粮的生产.     

干旱区典型城市云对太阳辐射的影响

太阳辐射变化对气候和环境至关重要,而云可以对太阳辐射造成显著影响。为研究干旱区典型城市云对太阳辐射的影响,以乌鲁木齐为例,采用NASA地球观测系统(EOS)"云与地球辐射能量系统(CERES)"的SSF数据集的云和辐射资料,分析了该地区2006年1月至2015年12月云物理属性、云辐射强迫的年变化特征。结果表明:云对大气层顶和地面的短波辐射强迫均为负值,分别为-253.7 W·m~(-2)和-249.0 W·m~(-2),产生冷却效应,且大气层顶冷却效果更显著,时间变化波动较小;10 a均呈现降低趋势;年内变化接近对称单峰分布,峰值出现于7月,分别为-391.3 W·m~(-2)和-355.0 W·m~(-2)。季节分布为夏季大,冬季小,春秋季居中,且春季略大于秋季。该地区各云物理属性参量的年变化特点与云短波辐射强迫具有不同程度的相似性。     

BJ-RUC预报系统在内蒙古10m风速预报中的效果检验

采用相关系数、平均偏差、平均绝对误差和均方根误差等检验统计量,以内蒙古全区119个自动站监测数据为依据,对9km*9km BJ-RUC逐小时风速预报产品进行了质量评估,发现该预报产品存在系统性误差,预报趋势和误差分布在空间上和时间上都具有一定的规律性,且随着季节的不同,预报趋势和误差分布的空间变化也是较为明显的,具体表现为:1)东部的相关系数略高于西部,平均误差的地区分布特征在春秋两季表现不明显,而在夏季为东部低于西部,冬季为东部高于西部;2)预报趋势在春、秋两季较好,夏季较差,而平均误差在夏季较小,春秋两季较高;3)BJ-RUC在地势相对平坦地区的预报效果并不是在各月都好于山区;4)9km BJ-RUC产品的预报趋势较好,而3km-RUC产品的平均误差较小。     

鄂尔多斯沙地油蒿根际土壤微生物数量的季节动态

对油蒿根际土壤微生物数量的季节动态、垂直分布及影响微生物分布的环境因子进行了研究。结果表明:(1)微生物总数、细菌数量的季节动态为:春季>夏季>秋季>冬季,放线菌数量的季节分布为秋冬季多于春和夏季,真菌数量的季节动态为夏季达到最高值,其他季节变化不显著。(2)微生物数量的垂直分布总体上表现为随土层加深而逐渐减少,表层土壤(0-10cm)微生物数量是下面3层(10-40cm)的1.05-9.79倍。(3)土壤微生物根际效应明显,且细菌>真菌>放线菌,R/S值介于1.16-3.76之间。微生物根际效应的季节变化为春、夏季高于秋和冬季。(4)微生物分布与水热等环境因子密切相关,细菌数量与水热组合条件共同作用有关,真菌受温度影响较大,放线菌对土壤水分含量变化较敏感。     

黑河流域近46年日照时数的气候变化特征及其影响因素

采用气候倾向率法,对黑河流域10个气象站1960-2005年逐月日照时数以及对日照有影响的总云量、低云量、水气压、降水量等资料进行了统计分析。结果表明:近46年黑河流域年日照时数平均每10年减少1.77 h,近26年来减少趋势更加明显。秋、冬季日照时数显著减少,但夏季呈明显上升趋势。20世纪60年代四季日照时数均为正距平;70年代除冬季外,春、夏、秋季日照均偏少;80年代夏、冬季为负距平,春、秋季日照充足;90年代春季为负距平,其他季节均日照充足。黑河流域年、秋季日照时数的减少与降水量和大气中水气压的增加呈负相关,夏季日照时数的增加主要是由于云量的减少引起。     

新疆地面太阳辐射及其CERES/SSF卫星资料适用性研究

采用2017年辐射数据,研究新疆11个地面观测站点的太阳总辐射时空分布特征,发现总辐射辐照度日变化呈单峰分布,日照时数夏季最高,约17 h,春秋季次之,分别为14 h、15 h,冬季最小,仅为12 h;季节平均最大值出现在和田站的春季,为589.61 W·m~(-2),最小约为102.29 W·m~(-2),出现在乌鲁木齐站的冬季。卫星反演辐射空间分布特征显示:春季南疆辐照度明显高于北疆,夏季平均辐照度分布与全年最为相似,冬季次之,秋季南北疆差异不大,季节差异在阿克苏最小。从卫星和地面辐射数据的拟合分析可见,方差分析中南疆F值均较高,最高达6 215.53,即晴空条件下,CERES/SSF(Clouds and the Earth’s Radiant Energy System/Single Satellite Footprine)卫星资料在南疆的反演效果优于北疆及吐—哈盆地。     

石羊河流域中部太阳辐射变化的特征分析

利用2007-2010年石羊河流域中部观测的太阳辐射资料,结合下垫面和天气变化状况,应用数理统计,综合分析太阳辐射相关因子变化。结果表明：近年来年平均总辐射、反射辐射、地表长波辐射、大气逆辐射和净辐射总量分别为6 030.9 MJ•m^-2、1 596.1 MJ•m^-2、11 764.7 MJ•m^-2、8 892.8 MJ•m-²和1 563 MJ•m^-2。年内相关辐射变化均呈单峰形,夏季（6-8月）处于高位,冬季（12月和1-2月）相对较低。地表反射率随着下垫面植被的增加逐步减小,冬季最大值为0.329,秋季（9-11月）最小值为0.241。晴好天气下除大气逆辐射近似波动的一条直线外,其余呈单峰形,一般地表长波辐射的峰值在中午前后滞后于总辐射的峰值1～2 h;阴雨雪天气,短波和长波辐射的日变化比较复杂,呈现多个峰值和谷值。春季和夏季阵性降雨后,云间大气透明度好,出现总辐射瞬时值异常增大,超过太阳常数的现象,最大超过159 W•m^-2,云对辐射具有附加效应。云量影响辐射量的变化,大气逆辐射在同一季节,典型晴天值要小于多云和阴雨（雪天）天气,净辐射在日出日落前后均出现正负值之间的跳变,但云可以减少跳变的幅度。     

祁连山低云量对气候变暖的响应

利用祁连山区周围34个测站,1961—2000年历年1—12月平均低云量资料,采用线性回归分析、合成分析、相关分析等方法,分析了40年来祁连山区低云量与气温变化的关系。结果表明:云量变化与气温变化存在一定的对应关系。在平均气温升高1℃的情况下,祁连山区年平均低云量减少1%—6%,其中祁连山东南部减少最多达22%,而柴达木盆地和河西走廊增加10%—40%。低云量对气温响应较好的区域秋、冬季是柴达木盆地,春季是祁连山区,夏季是河西走廊地区。     

基于CRU资料的中亚地区气候特征

基于中亚地区1971-2000年的CRU资料,利用一元线性回归法,分析中亚地区30 a的气候变化特征。结果表明：土库曼斯坦和乌兹别克斯坦的沙漠地区是中亚最为干旱的地区,也是气温最高的地区。塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦冬季和春季降水多,夏季和秋季降水少,气温变化幅度相对较小。哈萨克斯坦的降水呈现西多东少,且主要集中在夏季,气温变化幅度较大,且西暖东冷。中亚地区气温年较差较小。新疆与中亚五国的气候有明显差异,新疆降水主要集中在夏季的天山山区,气温增暖明显,最高和最低气温与中亚西部的变化趋势相反。     

2001-2011年青藏高原东北边坡地带云水资源分析

利用青藏高原东北边坡地带(32°～37° N,99°～104° E)22个地面气象站2001年6月至2011年5月每日8次地面观测资料,以及2001-2011年NCAR/NCEP月平均再分析资料,通过统计分析和NOAA HYSPLIT_4（混合单粒子拉格朗日积分）水汽轨迹模型,主要分析了青藏高原东北部边坡地带近10 a云量、云状的发展特征及其与水汽的关系。结果表明：① 近10 a,高原东北边坡地带多年平均总云量与低云量的变化具有较好的一致性;全年云量春夏季增加尤为明显。② 全年发生雨雪天气时,卷云出现概率最高,其次为高层云,积云最低;高原东北边坡地带对流云出现概率明显比非对流云出现的概率高。③ 水汽是决定高原降水分布和对流云变化的主要依据之一,水汽主要来源于700 hPa,且水汽通量可以较好地反映低云量的多寡。      

大气红外探测器（AIRS）资料揭示的中亚地区上对流层水汽时空变化特征

水资源纠纷已成为当前威胁中亚地区国家安全与稳定的主要因素，而上对流层水汽作为全球水循环的重要组成部分，其空间分布和变化过程对中亚地区水资源分配具有重要科学价值。利用最新的AIRS水汽质量混合比数据，分析了中亚地区2003-2011年上对流层水汽的时空变化及其异常特征，揭示了其与青藏高原、热带季风区等受亚洲夏季风影响区域的显著差异。研究表明：就整个亚洲中低纬地区而言，中亚地区全年上对流层水汽偏少，且年内变化相对稳定，逐月波动不大。与夏季青藏高原南部及热带季风区北部的水汽大值区相比，在黑海-里海以东至我国新疆西部之间的中亚地区上对流层为显著的水汽含量低值区。近9 a中亚地区上对流层水汽整体呈微弱的增加趋势，且具有较强的波动性：水汽最小、最大值分别出现在2009年、2010年，这一显著振荡对近9 a水汽的线性变化趋势影响较大。就季节变化而言，春、夏季分别呈微弱的下降、上升趋势，秋季上升趋势显著，冬季在2~3 a波动变化特征明显。     

东亚北风异常对西北东部春季降水的影响

利用1961-2008年NCEP/NCAR(2．5°×2．5°)再分析逐月500 hPa高度场资料和1961-2008年西北地区东部陕、甘、宁、青4省170个气象观测站的月降水量资料,计算春季东亚北风指数,分析研究区春季降水的历史演变规律、东亚北风指数的年代际变化及其与西北春季降水的关联。结果表明:50 a来降水演变特点是以黄河为界,黄河以西降水呈增多趋势,黄河以东降水呈减少趋势,降水减少的幅度明显大于增加的幅度;特别是近20 a,黄河以东广大区域降水减少的幅度越来越大,干旱化趋势明显,而青海南部、河西走廊则降水呈增加趋势。在此期间,春季东亚北风逐渐增强,特别是20世纪90年代中期以后明显增强。进一步分析表明,当春季东亚北风偏强（弱）时,除青海南部外,西北地区东部大部分地方降水偏少（多）,即春季东亚北风异常增强,可引起西北地区东部黄河以东干旱少雨,导致干旱化加剧。     

基于MCI指标的甘肃省近50年干旱特征分析

基于甘肃省16个气象站1961—2010年改进气象干旱指标(MCI)对甘肃省近50年不同季节的干旱特征进行了统计分析。结果表明:春旱和夏旱发生频率最高,为55.4%和55.0%;秋旱发生频率最低,为41.1%;冬季干旱发生频率为46.3%。全省夏秋季易出现大范围干旱,冬季较少。近50年来,干旱发生范围在全年各季节都有不同程度增加。春季各等级干旱发生天数均较高,且更容易发展成为重旱甚至特旱;夏季和冬季易发生大范围的轻旱和中旱,而严重干旱发生较少;秋季干旱发生日数最少,且干旱强度也最轻。总的来说,甘南地区干旱发生最少,而河西东部、陇中北部和陇南南部发生干旱较多。近50年,研究区干旱平均持续日数、发生干旱站次比以及干旱强度虽有不同程度增加或减少趋势,但变化并不显著。春季干旱强度最强,秋季最弱。干旱强度与无雨日数有显著负相关关系。     

Shrub presence and shrub species effects on ground beetle assemblages (Carabidae,Curculionidae and Tenebrionidae) in a sandy desert,northwestern China

Shrub presence has an important effect on the structuring of ground beetles in desert ecosystems. In this study, in order to determine how shrubs and different species influence ground beetle assemblages in a sandy desert scrubland dominated by two different shrub species, namely Calligonum mongolicum and Nitraria sphaerocarpa, we sampled the ground beetles using pitfall traps during spring, summer and autumn in 2012. At the community level, the activity density of the ground beetles was shown to be significantly higher under shrubs than in intershrub bare habitats in spring; but an opposite pattern occurred in autumn, suggesting the presence of season-specific shrub effects on the activity density of the ground beetles. Meanwhile, at the trophic group level, the activity density and species richness of predators were significantly greater under shrubs than in intershrub bare habitats in spring, whereas an opposite trend occurred on the activity density in autumn. N. sphaerocarpa shrubs had a positive effect on the activity density of herbivores in the three seasons, and C. mongolicum shrubs had a positive effect on the activity density of detritivores in spring and autumn. At the species level, more Microdera sp. was captured under shrubs than in intershrub bare habitats in spring. During the same time, we also found that C. mongolicum shrubs had a positive effect on Blaps gobiensis in spring, Carabus sp. in autumn, and Tentyria sp. in spring and autumn, and N. sphaerocarpa shrubs had a positive effect on Cyphogenia chinensis, Sternoplax setosa in spring and summer, and Curculionidae sp. 1 in summer and autumn. The study results suggest that shrub presence, shrub species and season variation are important factors for ground beetle assemblages in this desert ecosystem, but the responses of beetles differed among trophic and taxonomic levels.