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。     

青海湖流域湿地小气候特征

利用青海湖流域小泊湖湿地和瓦颜山湿地的气象观测资料,分析了湿地小气候特征。结果表明:青海湖流域是太阳辐射较强的区域,反射辐射最大值出现在4月,总辐射、大气长波辐射、地面长波辐射、净辐射和土壤热通量均表现为夏季高、冬季低。瓦颜山湿地年平均地表反照率为0.26,夏季平均地表反照率为0.2,低于隆宝湿地、西大滩和五道梁。瓦颜山和小泊湖站比湿最大值出现在夏季,最小值出现在冬季,降水主要集中在5-9月,占全年降水量的90%以上。2站气温和5 cm地温最高值出现在8月,最低值出现在1月,受湖陆热力性质差异的影响,小泊湖站全年白天盛行西风和偏西风,夜晚盛行东风;瓦颜山站则受地形影响,全年盛行西南风。     

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。     

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。     

基于SPEI的黄河流域多尺度干湿特征分析

基于1960—2020年黄河流域70个气象站点逐日观测资料,利用降水量和潜在蒸散发计算标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）,研究了1960—2020年黄河流域干湿演变及持续性特征,分析了气象因子对流域干湿变化的影响。结果表明：（1）不同时间尺度上,SPEI反映的干湿等级及频率有一定的差异性,干湿等级以正常和轻度为主;年际变化上,1960—2020年黄河流域夏季呈不显著变湿趋势,流域年、春季、秋季和冬季均呈不显著的变干趋势。空间尺度上,夏季以变湿为主,SPEI呈上升趋势的站点占总站点的比例为64.29%;流域年、春季、秋季和冬季以变干为主,SPEI呈下降趋势的站点占总站点的比例分别为51.43%、62.86%、64.29%和51.43%。（2）从干湿事件的不同时间尺度看,1970—1979年为典型的偏干时段,而1960—1969年为典型的偏湿时段,干湿事件发生频率为：秋季>夏季>春季>冬季。（3）从干湿事件的持续性特征看,持续性干旱事件强度变大,主要发生在秋季和冬季;持续性...     

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。     

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。     

塔里木河下游荒漠河岸林带辐射平衡特征

利用新疆塔里木河下游河岸林带观测的太阳辐射数据,结合下垫面和天气变化状况,分析该区太阳辐射变化特征,同时评价FAO56辐射估算方法模拟该区域太阳辐射的效果。结果表明：净辐射和辐射四分量的年均日变化,除大气逆辐射在300 W·m-2左右波动外,均呈现出典型的单峰趋势。其中,总辐射平均极大值为629.96 W·m-2,净辐射平均极大值为520.76 W·m-2,净辐射日积分值在一年内呈现单峰对称型趋势,年平均值为7.81 MJ·m-2·d-1,地表长波辐射的峰值在中午前后滞后于总辐射峰值约2 h。较之晴天而言,阴天和风沙天气太阳辐射波动较大,总辐射和净辐射均明显降低。地表反照率的变化与下垫面植被覆盖度密切相关,生长季节为0.18左右,非生长季节为0.20左右,年均值为0.19。FAO56方法模拟日尺度辐射结果表明：总辐射、净短波辐射和净辐射模拟效率分别为0.94、0.87、0.80,而有效辐射模拟效率仅为0.19;各辐射通量均方根误差均在1.67~1.98,平均偏差值均较小。有效辐射量在总辐射中所占比例较小,虽模拟效率较低,但其对净辐射的贡献较小,使得净辐射模拟误差在合理的范围内,故认为FAO56辐射模拟方法经验系数可用于计算该地区日尺度净辐射值。     

三江源地表反照率时空变化及其与气候因子的关系

基于2001-2010年的MODIS地表反照率产品(MCD43A3),分析三江源地区地表反照率的空间格局和变化规律,并结合该地区14个气象站点的气温和降水数据,探讨地表反照率与气候因子的相关关系。结果表明：三江源地区地表反照率在空间上呈西高东低的分布特征,与该地区高程变化的趋势基本一致;10 a 间平均地表反照率为0.209,集中分布在0.15~0.25。从年际变化来看,研究区地表反照率整体呈增加趋势,但变化不显著;地表反照率的季节变化较为明显,从冬季到夏季逐渐减小,从夏季到冬季逐渐增加,低值时段为6-9月,变化近似于“U”字形。温度和降水能够通过影响植物的生长和土壤表层含水量进而影响地表反照率;在季节尺度上,地表反照率受春季和秋季气候条件的影响最为显著,二者存在显著的负相关关系,而在冬夏两季地表反照率与气候因子在空间上具有正相关和负相关共存的现象。     

50年来靖远县气候变化趋势分析

根据靖远县气象站1951-2004年气温、降水观测资料,运用累积滤波器法和Kendall秩次相关法,对不同时间尺度的气温和降水量变化趋势进行分析.结果表明:靖远县年平均气温呈现显著升高趋势,降水量有微弱增加,但增加趋势很不明显;春季、秋季和冬季气温均呈增加趋势,冬季增温趋势显著,夏季气温有降低趋势;各个季节降水量变化趋势较为复杂,春季和夏季降水量呈微弱增加趋势,而秋季和冬季变化趋势相反;各时段气温和降水量也反映了同样的变化规律.     

陕西省极端无雨日数的时空分布特征

利用陕西省78个地面气象站1961—2010年的逐日降水资料,统计了四季最大连续无降水日数,采用正交函数分解、Mann－Kendall趋势检验等方法,分析了各季节极端无降水日数的空间结构和时间演变规律。结果表明：极端无雨日数最多出现在冬季,为16～45 d ,最少是夏季,为8～14 d;冬、春季节的高值中心出现在陕北北部、关中的东部,冬季陕北北部达43 d以上,夏季高值中心出现在关中的东部,为11～13 d;冬、春旱陕北最多,关中次之,陕南较少,夏、秋旱关中最多,陕北次之,陕南较少;在大尺度天气系统控制下,四季极端无降水日数事件的步调基本一致,不同季节的天气系统对陕西各区域的影响具有明显的局地性和阶段性;近50a来夏季和秋季表现为持续增多趋势,冬季和春季有部分站点呈现出反向变化趋势,其中夏季和秋季陕北局部、陕南局部干期日数增多趋势显著。     

天山中段雪岭云杉林区辐射特征分析

利用天山中段雪岭云杉林区全年辐射观测资料,分析了云杉林区辐射平衡各分量的年、季节和日变化特征。结果表明：林区辐射平衡各分量呈现出明显的年变化和日变化特征。6-8月的向下短波辐射高于其他月份,12月份出现最小值。向下、向上长波辐射和净辐射通量的变化趋势与之相同,10月开始逐渐减小,最小值出现在12月,3月开始缓慢增加,至...     

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 。     

黄河源玛多县退化草地土壤温湿度变化特征

土壤水热状况变化是退化草地土壤的主要特征,对退化草地生态系统具有重要的影响。研究青藏高原退化草地的土壤温湿度变化规律,可以对高原草地在各季节、各时段的土壤温度和湿度变化进行动态预测,同时,对于退化草地的恢复和改善环境具有指导意义。选择青藏高原玛多地区典型退化草地,利用一年的观测数据,计算土壤温度、土壤湿度及土壤热通量的季节变化和年变化特征,分析土壤温度和湿度及热通量之间的相互关系。结果表明：在季节变化上,土壤温度和湿度在夏季均为最大值,土壤温度在各季节的变化趋势较一致,土壤热通量变化幅度比温度和湿度大,日振幅达到102 W•m^-2;在年变化上,土壤湿度在6月出现最大值,12月出现最小值,极值年较差为12.6％。春季和夏季的土壤热通量均大于0 W•m^-2,冬季均小于0 W•m^-2。青藏高原退化草地土壤温湿度及热通量存在明显的季节变化和年变化特征,就土壤湿度而言,夏季是高原的湿润期,春季和秋季为干旱期。青藏高原地区土壤从11月开始冻结,次年4月开始解冻。土壤热通量在春季和夏季均为正值,说明这一时段热量由大气向土壤传递;冬季则相反,热量由土壤向大气传递。整体而言,土壤温度和湿度及土壤热通量之间的关系呈显著正相关。     

1979—2017年CRU、ERA5、CMFD格点降水数据在青藏高原适用性评估

利用1979—2017年青藏高原131个气象台站实测降水资料,分别从年、季尺度对CRU、ERA5和CMFD 3种再分析降水资料在青藏高原的适用性进行了评估。结果表明：（1）CRU、ERA5、CMFD 3种数据对青藏高原年降水的模拟能力都很强,与观测值的相关系数均超过了0.9,较观测降水量值均偏大;CRU和CMFD的春季降水较为接近观测值,CMFD夏、秋季降水与观测值最接近,3种数据对冬季降水模拟能力均较弱。（2）从降水量分布来看,CMFD数据对青藏高原年、春季、夏季、冬季降水的分布模拟能力最好,3种数据对青藏高原秋季降水的模拟能力具有区域差异性,CRU、CMFD在青藏高原西部的降水与观测值较为接近。（3）从变化趋势来看,青藏高原年、春季、夏季、秋季降水均呈增加趋势,其中夏季增加幅度较大,冬季降水整体呈减少趋势。（4）CRU数据对青藏高原年、春季、夏季、秋季降水的变化趋势与观测值较为一致,其次为ERA5,ERA5冬季降水与观测值较为一致。（5）从偏差分析来看,CMFD数据与观测值的年、季降水偏差最小,最接近观测值。（6）3种数据与站点平均的年、季降水的时间变化序列表明,CMFD的年、春季...     

乌鲁木齐市近43年风速气候特征分析

利用乌鲁木齐市1961-2003年逐日平均风速资料,分析了乌鲁木齐市近43年风速的基本气候特征、变化趋势和年际、年代际变化等。其主要结果是:乌鲁木齐市年平均风速为2.47m.s-1。一年四季中夏季的平均风速最大为3.08m.s-1,冬季最小为1.52m.s-1,春季和秋季则分别为2.94m.s-1和2.31m.s-1。近43年乌鲁木齐市春季、夏季、秋季、以及年风速呈下降趋势,而冬季呈上升趋势。Morlet小波分析表明乌鲁木齐市风速变化具有准6、8年的年际尺度和准13、21年的年代际尺度周期变化,其中准13年周期振荡最为强烈。乌鲁木齐市风速变化是不同尺度周期振荡综合作用的结果。     

石羊河下游物候季节的水热分配及变化特征

基于物候季节,分析了石羊河下游地区1971-2000年各季节的水热分配状况及多年变化特征。结果表明,石羊河下游物候季节的更迭与气候的季节性演变相吻合,稳定通过物候四季的温度界限分别为春季≥2.9℃,夏季≥19.0℃,秋季<19.0℃,冬季≤4.5℃。水热资源最丰富为物候的夏季,其≥0℃的积温和降水分别占全年的55.8%和62.5%。多年来,温度的四季变化和年际变化具有明显的增加趋势,增长幅度依次为冬季>全年>春季>夏季>秋季。年均温的升高以1986年为突变年,而冬季和春季气温的升高分别以1985年和1991为突变年;降水变化的趋势不明显,年降水的波动形态与夏季基本一致,春季则与夏季相反,有春湿夏干或春干夏湿的趋势。     

毛乌素沙地不同类型生物土壤结皮-土壤呼吸的季节变化特征

2018年以毛乌素沙地西南部发育良好的苔藓结皮和藻类结皮为研究对象,以流沙作为对照,采用土壤碳通量测定,系统观测了不同季节生物土壤结皮-土壤呼吸的日动态,探讨了生物土壤结皮-土壤呼吸与环境因子之间的关系,分析了季节变化对生物土壤结皮-土壤CO2释放量和温度敏感性的影响。结果表明:(1)不同季节生物土壤结皮-土壤呼吸速率均呈"单峰"曲线,但其峰值出现的时间存在差异,春季和夏季不同类型生物土壤结皮-土壤呼吸速率峰值出现时间均为13:00左右,但冬季和秋季,藻类结皮-土壤和流沙呼吸速率出现时间为15:00左右,滞后于春季和夏季2 h。(2)不同季节,不同类型生物土壤结皮-土壤CO2日释放量:苔藓结皮藻类结皮流沙,且达到显著水平(P0.05)。(3)春季至冬季,生物土壤结皮-土壤CO2日释放量呈先增加后降低的趋势,主要表现为:夏季春季秋季冬季,且达到显著水平(P0.05)。(4)通过对不同季节生物土壤结皮-土壤呼吸速率与环境因子的主成分分析,与5 cm土壤温度相比,2 cm土壤温度是不同季节生物土壤结皮-土壤呼吸的主要影响因子,其次为近地层空气湿度。(5)不同季节生物土壤结皮-土壤呼吸速率与2 cm土壤温度的关系均可用指数模型较好的描述,以该函数为基础计算呼吸的温度敏感性,发现温度敏感性的变化范围为1.33～3.85;随季节的变化,温度敏感性呈先降低后升高的趋势:冬季秋季春季夏季,即温度越高,生物土壤结皮-土壤呼吸的温度敏感性越低。     

张家口市低空逆温特征分析

利用张家口市探空观测站2001-2012年的观测资料,从逐日探空原始记录中提取得到贴地逆温、悬浮逆温的底部、顶部高度、温度,分析它们的变化情况,从而揭示张家口低层大气逆温变化特征。结果表明:张家口市低空大气一年四季都存在逆温层。冬季逆温发生频率最高,平均为58.6%,夏季最低为16.5%。秋季逆温强度最强,平均为1.05℃/100m,夏季最弱为0.74℃/100m。07时贴地逆温厚度最厚,平均为432.7m,悬浮逆温底高平均为1052.9m,顶高平均为1418.7m。地形及天气条件可能是张家口市逆温形成的主要原因。     

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.