北麓河地区多年冻土地表能量收支分析

青藏高原地表能量影响高原生态环境的演变、水资源利用及地表工程的稳定性.以青藏高原北麓河气象站2012年10月～2013年10月气象资料和浅层地热流为基础,分析了北麓河地区地表能量收支和平衡特征.结果表明:1)北麓河多年冻土区能量平衡各分量冬季较小,夏季较大,净辐射、潜热、感热和地表土壤热通量年平均分别为72W/m2、24.6W/m2、65.5W/m2和-18.3W/m2;2)月平均感热大于潜热,年平均地表土壤热通量为负值,天然地表多年冻土处于相对稳定的状态,与五道梁、西大滩和唐古拉地区有明显区别;3)夏季降雨作用时间短暂,潜热影响有限,但降雨入渗引起的液态水分对流传热、水汽对流和扩散潜热对地表能量收支分析和土壤内部水热动态变化的影响不可忽略.     

CMIP5多模式集合对黄土高原地表辐射的模拟

利用WCRP CMIP5提供的20个全球气候模式的模拟结果,采用多模式集合分析方法,分析了我国黄土高原地区1861-2005年地表辐射的变化特征。结果表明:黄土高原地区地表短波辐射和净辐射呈减小趋势,长波辐射呈增大趋势。向下短波和向上短波辐射下降幅度分别约为6.73W·m-2·100a-1和1.69W·m-2·100a-1,向下长波和向上长波辐射增加幅度分别约为5.3W·m-2·100a-1和2.53W·m-2·100a-1,地表净辐射下降幅度大约为2.26W·m-2·100a-1。地表净辐射变化主要以向下短波辐射的影响为主。全球变暖,温度升高,引起了天空总云量增加、降水增加、蒸发增强、表层土壤湿度降低、LAI增大、积雪覆盖面积缩小等变化,这些变化共同作用引起地表辐射变化,最终反馈给气候系统,导致气候进一步变化。     

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。     

变化环境中土壤盐渍化过程研究-以洮儿河中下游地区为例

变化环境中土壤盐渍化过程是流域内物质、能量和信息体系综合作用的结果。本文着重分析了影响土壤盐渍化过程的气候因子(蒸发、降水等)、土地利用/土地覆被动态变化及流域水文过程的演化,并借助ARC/INFO 8.3等软件支持分析了土壤盐渍化动态变化与水域、草地的空间关系。分析结果表明气候因子并不是近年来土壤盐渍化加重的主要驱动因子。人类无序的活动导致地表土地利用/土地覆被变化及其对地表水文过程调节造成中下游地区干旱化是近年来土壤盐渍化过程主要驱动因子。     

SEBS模型在塔克拉玛干沙漠地区地表能量通量估算中的应用

利用SEBS(Surface Energy Balance System)模型,对塔克拉玛干沙漠及周边地区的地表能量通量进行模拟估算。通过修正适合于塔克拉玛干沙漠地表的参数化方案,结合该地区的MODIS遥感数据,将同期同化气象资料输入模型中,模拟出该地区的地表净辐射、地表土壤热通量、感热通量和潜热通量的空间分布。与塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站的实测数据对比,得出:1)SEBS模型在塔克拉玛干沙漠地区具有适用性;2)模型反演的沙漠腹地净辐射约为350W/m~2,感热通量在200W/m~2左右,潜热通量在±20W/m~2之间,其结果均与塔中站实测资料吻合较好。因此利用参数修正后的SEBS模型估计塔克拉玛干沙漠地区能量平衡各分量具有一定精度,可满足区域地表能量通量的计算要求。     

塔里木盆地南缘绿洲土地覆盖变化及驱动力

以塔里木盆地南缘的策勒绿洲为研究区,基于4期土地利用和遥感影像、以及气象、水文和社会经济数据,分析了1990—2018年策勒绿洲土地利用/覆被变化特征。结果表明:(1)策勒绿洲各土地利用类型发生明显转变,农田面积向四周扩增,林地分布区域发生大幅度转移,不同覆盖程度的草地之间转化频繁。(2)绿洲共有138.41km2的面积发生转变,占总面积的53.85%,各类型的单一动态度依次为:高覆盖草地农田低覆盖草地建设用地中覆盖草地未利用土地林地,双向动态度依次为:高覆盖草地农田低覆盖草地建设用地林地中覆盖草地未利用土地。(3)绿洲林草植被指数低于0,表明林地和草地一直处于退化的状态;绿洲土地利用变化驱动力主要为人口、降水以及径流量。     

土地利用/覆被变化对区域蒸散发影响的遥感分析——以吉林省乾安县为例

以吉林省西部乾安县为例,基于Landsat TM和ETM+影像,分析该区1989年和2001年2期土地利用/覆被变化对区域蒸散发的影响。结果表明:从1989-2001年,乾安县土地利用/变化显著。草地→耕地、草地与不同程度盐碱地、不同程度盐碱地内部的转换为主要土地利用变化类型。12年来,不同土地利用类型的平均日蒸散量格局基本一致,表现为:水体>湿地/耕地>林地>草地/轻度盐碱地>居民用地>中度盐碱地>重度盐碱地。其中,59.6%的地表蒸散强度变化区的土地利用/覆被发生变化。草地→耕地、草地→不同程度盐碱地、不同程度盐碱地→草地的蒸散强度变化以基本不变、减少、增加为主;由轻度盐碱地向重度盐碱地逐渐转变时,蒸散强度降低,反之增加。由于草地的植被覆盖度减少,其蒸散强度降低,而林地、居民用地、轻度盐碱地的植被覆盖度增加,蒸散强度以增加为主。     

额济纳绿洲柽柳灌丛辐射特征与热量平衡研究

根据黑河下游额济纳绿洲柽柳灌丛波文比-能量平衡法的实测资料,分析了该地区的辐射特征,研究了热量平衡各分量的变化特征及热量平衡规律。在绿洲内部,其太阳辐射、净辐射具有明显的日进程和季节变化规律;太阳辐射月总量最大值(2133325.0kW.m-2)出现在6月份,最小值(133325.0kW.m-2)出现在10月份;在柽柳灌丛生态系统的热量平衡中潜热通量占能量支出量的62.85%,感热通量占32.85%,土壤热通量占4.44%。在日变化中,潜热在上午大于感热,在下午,由于湍流加剧,感热交换大于潜热。     

卫星遥感结合地面观测估算中国西北区东部地表能量通量

采用定西麦田微气象观测站和试验区其它地区36个自动气象站、91个常规气象站资料,结合NOAA-16卫星的AVHRR资料,用地表能量平衡算法(SEBAL)推导中国西北区东部4~8月的日平均地表净辐射、感热、潜热、土壤热通量密度和波文比的区域分布特征,并按土地覆盖类型的不同分别统计沿黄灌区、冬春小麦雨养农田、草地、森林和沼泽草甸等不同地表的能量通量特征。结果显示:作物不同生育期,自南向北由湿润的常绿林区经半干旱雨养农业区直到干旱的荒漠地带,地表能量输送存在巨大的地区差异。计算结果与实测值之间的平均绝对百分误差为4%~21%,两者基本相符,该方法在算法上解决了用卫星资料反演地气温差的难点问题,提高了感热通量区域分布的计算精度。     

黄河源区玛曲3次积雪过程能量平衡特征

利用中国科学院黄河源区气候与环境综合观测研究站2011年12月至2012年3月的观测资料,对比分析了黄河源区玛曲3次积雪过程地表辐射和能量平衡特征,结果表明:受雪面较大反照率的影响,降雪后净辐射减小显著,3次降雪前、后净辐射分别为154、200、210 W·m~(-2)和93、129、130 W·m~(-2)。3次降雪后及融雪后,地—气能量交换受天气条件和土壤冻融状态的影响较大:第1次降雪后较低的气温和地表温度并没有影响冻结土壤原本就较弱的蒸发能力,潜热通量在降雪前、后及融雪后量值较小且相差不大;第2次降雪后的2月18日,较大的风速(≥4 m·s~(-1))和较强的太阳辐射加快了积雪的升华,潜热通量量值较大,日均值高达118 W·m~(-2),风速与潜热通量同步变化,且峰值同时出现(分别为15 m·s~(-1)和300 W·m~(-2)),积雪升华消耗能量使地表温度降低并低于气温,出现负感热通量,日均值为-8 W·m~(-2),峰值达-40 W·m~(-2),融雪后感、潜热通量很快达到降雪前的水平;第3次降雪后的2月29日至3月3日,浅层土壤温度由-1℃逐渐上升并维持在冻土可融化温度-0.18℃左右,冻土壤融化吸收热量,潜热通量与降雪前相比增加不明显,3月4日是积雪融化的最后一天,较湿的土壤和融雪水蒸发释放潜热,潜热通量较3月3日显著增大;积雪融化后,潜热通量受浅层土壤蒸发能力增强的影响较降雪前明显增大。