锡林郭勒草原下垫面地气相互作用特征研究

草原是锡林郭勒地区的主体生态系统，观测研究该地区地气相互作用对深入理解该区草原气候和生态效应具有重要意义。利用2016-2020年锡林浩特国家气候观象台的近地层综合观测资料经过异常值剔除和缺失值插补后进行统计分析：1)利用最小二乘法和能量平衡比率法，对比分析了该地区生长季和非生长季能量通量平均日变化特征、能量闭合特征，进而分析讨论了大气稳定状态对近地层能量闭合特征的影响；2)分析了5年平均能量通量逐月日变化特征；3)分析了该地区的CO₂通量特征。结果表明：锡林郭勒草原生态系统的能量分配主要以感热通量为主，约占净辐射的36.95%。生长季的能量闭合斜率高于非生长季，全年平均能量闭合斜率为0.69。近地层大气稳定层结出现的频率大于不稳定层结出现的频率，且不稳定大气条件下的能量闭合率更高。通过对碳通量的分析发现，该生态系统总体表现为碳汇，生长季的日总净固碳量为2.44gc·m^-2·d^-1,非生长季为0.57gc·m^-2·d^-1。     

干旱区荒漠下垫面能量通量观测误差对能量闭合的影响

利用内蒙古微气象观测试验(IM-Mm OE)资料,分析干旱区荒漠下垫面近地层能量传输特征,探究观测仪器的一致性问题及其对地表能量平衡的影响。结果表明:干旱区荒漠下垫面的能量传输以感热和地表土壤热通量为主。大多数辐射仪器的观测相关系数大于0.98,地表土壤热通量和感热通量的观测相关系数大于0.97,潜热通量观测相关性最差,为0.92,其中地表土壤热通量、感热通量和潜热通量的均方差分别为14.3 W·m~(-2)、8.9 W·m~(-2)和8.0 W·m~(-2),各仪器之间观测数据比较一致,观测误差较小。非一致性引起的观测数据偏差直接影响能量闭合率,试验中湍流通量(感热通量和潜热通量之和)的观测偏差造成地表能量闭合率1%~3%的不确定性,有效能量(净辐射与地表土壤热通量之差,仅考虑地表土壤热通量的观测偏差)造成5%的不确定性,湍流通量和有效能量两者数据的总偏差造成地表能量闭合率6%~8%的不确定性。     

3个陆面过程模式对一次暴雨前后的模拟性能检验与对比

利用内蒙古微气象观测蒸发试验所获得的近地层资料,驱动陆面过程模式Noah、SHAW和CLM4.0,对干旱区沙漠-草原过渡带一次罕见暴雨过程前后的陆面过程各参数进行了单点数值模拟试验,用对比分析法检验了3个陆面模式对沙漠-草原过渡带暴雨过程前后各半个月中陆面各参数的模拟性能。结果表明:3个模式都能模拟出干旱区暴雨前后湍流通量、辐射通量、土壤温湿的变化趋势。除对土壤温湿的模拟之外,Noah模拟效果最好,尤其是对潜热通量的模拟,相关系数达0.99,均方根误差仅7.89 W·m-2。3个模式对于感热通量、向上长波辐射、净辐射的模拟性能在暴雨过后有所提升,而对土壤温度的模拟性能在暴雨过后有所下降,说明3个模式更适于模拟暴雨过后较为湿润下垫面的感热、向上长波、净辐射和没有降水过程的土壤温度,且3个模式在土壤温度模拟方面考虑暴雨影响时间过短。     

临汾市37年蒸发皿蒸发量变化特征及影响因素

利用山西省临汾市17个气象观测站1977—2013年37年蒸发皿蒸发量及其相关气象要素资料,采用线性倾向估计、累积距平和完全相关系数法,初步分析了临汾市蒸发皿蒸发量气候变化特征及影响因素。结果表明:夏季和春季蒸发量较大,分别约占全年39.3%和34.0%,其次为秋季和冬季,冬季蒸发量最少。37年年蒸发量呈波动下降变化趋势。四季蒸发量中,春季、夏季、秋季、冬季均呈现下降趋势,其中夏季蒸发量下降趋势最明显,其变化率为-26.30 mm/10 a;其次为秋季,为-16.47 mm/10 a;春季和冬季分别为-10.47 mm/10 a和-7.91 mm/10 a。从年代际特征来看,临汾市年蒸发量年代际变化整体呈现出"增加—减少"趋势。从年代际变化季节特征来看,临汾市春季呈现出"减少—增加"趋势,夏季和秋季呈现出"增加—减小"趋势,冬季呈现出一致减小趋势。临汾市蒸发皿蒸发量与日较差、气温、日照时数呈正相关,与降水、水汽压、相对湿度呈负相关。日照时数与气温是影响临汾市蒸发量减少的主要因素。