锡林河流域积雪时空特征及其对径流的影响

寒旱区草原流域地表水资源极为匮乏,融雪径流是寒旱区草原流域重要的水源,冰雪融化对河川径流有着十分显著的影响。利用锡林河流域水文站2000—2013年逐日径流数据、锡林浩特气象站2000—2015年逐日平均气温、降雨、雪深数据及MOD10A2积雪产品数据,分析了锡林河流域积雪面积、雪深年际变化特征,气象因子与积雪面积、雪深之间的相关性,以及径流的影响因素。结果表明:研究区积雪面积、雪深年内变化呈单峰型,冬季积雪面积、雪深均达到最大值,春秋次之,夏季最小。在年际变化上,积雪面积、雪深总体呈现增加趋势,其中冬季的积雪面积呈显著性增加。通过研究区气象因子与积雪的相关性表明,在积雪期,气温、风速和日照时数是影响雪深和积雪面积的主要因素,而在融雪期,气温与降水是影响雪深和积雪面积的主要因素。对径流影响因素的分析可得,气温对径流的影响最大,并且积雪面积、雪深与径流之间也存在很强的相关性,说明积雪的变化也会对径流产生影响。研究积雪动态变化及其对径流的影响对寒旱区草原流域水资源管理、农牧业发展和灾害防御具有重要的现实意义。     

内蒙古地区多种土壤湿度资料的初步评估

土壤湿度是陆-气相互作用过程中重要的地球物理变量,在天气和气候研究中起着不可忽视的作用。文中将2011-2013年CLDAS、ERA-Interim和GLDAS-1/Noah获取的10cm土壤湿度资料在内蒙古地区的时空差异性进行了分析,并分别与观测资料进行了对比评估。结果表明:CLDAS、GLDAS和ERA-Interim土壤湿度都能较好地再现内蒙古土壤湿度的时空变化特征,其中CLDAS模拟最好,与观测资料的相关系数最高并能够很好地表现局地特征,ERA-Interim土壤湿度模拟能力欠佳、GLDAS土壤湿度能较好的反映内蒙古的干湿状况,平均偏差和均方根误差较小,但在东部有待改进。     

近35a锡林河流域积雪变化及其对气候的响应

利用锡林浩特站及周边阿巴嘎旗、林西和克什克腾旗气象站1981—2016年逐日气象数据(降水量、气温等)、逐日雪深数据,分析了锡林河流域近35 a雪深、积雪日数的变化特征,以及气象因子与雪深、积雪日数之间的相关性。结果表明:近35 a来锡林河流域年平均雪深及年平均积雪日数在时间序列变化均呈微弱的上升趋势。在时间转折上,年平均雪深在1984年发生突变,而年积雪日数并没有发生明显的突变。从周期变化来看,年平均积雪10~30 a的周期变化最明显,而年平均积雪日数在12~30 a的时间尺度上的周期变化最为明显。研究区气象因子与积雪的相关性表明,雪深、积雪日数与气温、平均风速、日照时数、0℃有效积温在整个积雪期均呈极显著的负相关关系,而相对湿度与积雪深度及积雪日数变化之间呈极显著的正相关。运用通径分析发现,气温对积雪变化的影响,无论是通过直接作用,还是通过间接作用,均大于其它因素的影响。由此可见,相比其它气象因子,积雪对气温的变化更加敏感。研究积雪动态变化及其对气象因子的响应对寒旱区草原合理利用水资源、农牧业发展和灾害防御具有重要的现实意义。     

雪深再分析资料在锡林浩特地区的适用性评价

利用欧洲中期预报中心（ECMWF）提供的1981-2010年ERA-Interim全球再分析积雪资料和ERA Interim/Land陆面模式积雪资料（简称ERA-Land）,以锡林浩特地区（锡林浩特、阿巴嘎旗、东乌珠穆沁旗、西乌珠穆沁旗、正蓝旗、多伦县、那仁宝力格、克什克腾旗）共8个国家气象台站的观测资料为标准,计算其与再分析资料的相关系数、平均偏差、标准差比等统计参数。结合线性变化对比及质量指数和Brunke排名法,综合评估雪深再分析资料在锡林浩特地区的适用性。结果表明：ERA-Interim、ERA-Land资料均能很好地再现研究区积雪深度的季节变化趋势,但锡林浩特及其以东站点较西部站点再现能力更强;ERA-Land资料的模拟效果更优,且具有很好的稳定性,其在包括锡林浩特的研究区北部站点较南部吻合度高,质量较好;ERA-Land资料在锡林浩特地区大部分站点有质量变好趋势,那仁站最明显,在锡林浩特以南的正蓝旗站、多伦县站呈现变差趋势,但变率很小;ERA-Land资料在东乌珠穆沁旗站排序结果最优,正蓝旗最差。     

NCAR/CLM系列陆面模式对内蒙古地表温度的模拟评估

地表温度是影响陆-气之间能量和物质交换的重要地球物理变量,对调节全球气候系统能量循环起着不可或缺的作用。为探讨美国国家大气研究中心(The National Center for Atmospheric Research,NCAR)公共陆面模式(Community Land Model,CLM)对地表温度的模拟能力,利用1948—2004年美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)大气强迫场和NCAR陆面模式CLM3.0、CLM3.5、CLM4.0和CLM4.5对内蒙古地区1981—2004年的地表温度进行off-line模拟,并与观测地面温度资料进行对比。结果表明:NCAR/CLM系列陆面模式模拟地表温度都能较好地再现内蒙古地表温度的时空变化特征,与台站观测有着较好的一致性,其中CLM4.5在内蒙古地区模拟能力最好,与观测的相关系数最高、平均偏差和均方根误差都最小,这主要得益于CLM4.5对粗糙度计算的改进;不同版本CLM模拟地表温度普遍较观测数值偏低,在冬季各版本CLM模拟结果与观测值之间的平均偏差达到最小,在夏季的偏差增大,尤其是在东部地区,夏季偏差3℃以上,说明对最高地表温度的模拟能力东部和中部地区明显低于西部地区;西部地区各个版本差别并不如东部和中部地区明显,这与CLM4.0和CLM4.5改进了雪模式和水文过程有关。综上,CLM4.0和CLM4.5在内蒙古地区有较好的适用性,且模拟值均低于实测地表温度,冬季偏差较小,夏季偏差增大,东部地区偏差大于中部和西部地区。     

气象条件对呼和浩特市空气质量变化的影响评估

定量评估气象条件对空气质量变化的影响对合理控制大气污染具有重要意义。利用呼和浩特市2001—2012年逐日的空气污染指数(API)资料和同期地面气象观测数据,基于KZ(Kolmogorov-Zurbenko)滤波方法将API与各气象要素序列分解为短期分量、季节分量和长期分量,其中API长期分量反映周期大于1.7 a的波动情况,主要体现空气质量的长期变化趋势。API不同分量与对应时间尺度的各气象要素相关性具有明显差异,通过逐步回归和残差分析方法,构建由排放引起的API长期分量,并将其与原始长期分量做差值,进而得到气象条件影响下的定量评估结果。结果表明:在2002—2006年上半年,气象条件致使API长期分量增加10,而在2006年下半年至2011年,气象条件对空气质量改善起促进作用,使API长期分量减少5。     

6套格点土壤水分数据集在内蒙古自治区的适用性评价

[目的] 评价6套多源格点土壤水分数据的适用性,为内蒙古地区陆—气耦合研究、干旱监测和气候变化背景下陆地水资源监测等提供科学的土壤水分精度信息和选择依据。[方法] 以内蒙古地区2016—2020年5—9月63个气象台站逐旬0—10 cm土壤水分监测资料为基础,以相关系数、平均绝对误差和均方根误差为指标,系统评价了土壤水分主被动探测计划（SMAP）、欧洲航天局气候变化倡议（ESA）、中国气象局陆面数据同化系统（CLDAS）、欧洲中期天气预报中心第5代ERA5和ERA5Land以及美国全球陆面数据同化系统NOAH等6套格点土壤水分资料在内蒙古的精度和时空变化。[结果] ①6套格点土壤水分资料均可以较好地再现内蒙古土壤水分“东湿西干”的空间分布特征,SMAP在空间上与观测数据吻合最好,其余五套资料普遍高估了土壤水分。②从内蒙古及其3个气候分区土壤水分的时间序列统计特征来看,6套土壤水分格点数据较好地表现出了观测土壤水分的时间变化趋势,除了SMAP与实测最为接近外,其余五套数据在内蒙古自治区、区内半湿润区和半干旱区普遍偏湿,且ERA5和ERA5Land高估较多,在区内干旱区,SMAP,ERA5和ERA5Land与观测更为接近。③6套格点土壤水分资料在内蒙古及其3个分区均与观测值具有极显著的相关系数,SMAP,ESA,CLDAS,ERA5和ERA 5Land数据与实测数据的相关性明显优于NOAH,SMAP数据的平均绝对误差和均方根误差显著小于其他5套数据集。[结论] 格点6套土壤水分数据在内蒙古的适用性各异,SMAP数据质量总体上较其他五套资料最优,适用性最好,ESA数据其次,NOAH数据相对最差。     

乌兰察布市植被叶面积指数时空变化及对气候因子的响应

[目的]研究乌兰察布市植被叶面积指数(LAI)动态变化及对气候因子的响应,为该地区资源合理分配和生态保护提供科学依据。[方法]基于2000—2019年7—8月哥白尼气候变化服务项目PROBA-V LAI数据,结合气象数据,利用趋势分析、变异系数法、相关性分析方法等探讨了乌兰察布市LAI时空变化及与气温、降水、土壤湿度的关系。[结果](1) 2000—2019年7—8月乌兰察布市LAI整体呈波动上升趋势,速度为0.01/a, LAI空间分布差异明显,呈东南高西北低的特征。(2)LAI增加的区域占88.3%,兴和县大部、丰镇市东部、凉城县西部、四子王旗西南部及察哈尔右翼中旗中北部等地显著增加,阴山以北的后山大部分地区LAI上升速度较缓慢或出现下降,研究期内植被LAI变化相对不稳定。(3)LAI与同期气温呈显著负相关,与降水和土壤湿度呈极显著正相关,且与土壤湿度的相关性高于降水和气温。(4)LAI与气温、降水、土壤湿度的相关系数空间分布差异不显著,大部分区域植被LAI与气温呈负相关,45.4%的区域相关性显著;与降水和土壤湿度呈显著正相关,呈极显著正相关的区域土壤湿度大于降水。[结论] 20...