干旱区地膜覆盖农田下垫面反照率的观测研究

利用古浪非均匀近地层观测试验中农田站的观测资料,分析地膜覆盖农田的反照率在植物生长过程中的变化，并对其与已有反照率和土壤湿度的变化关系进行了比较。发现地膜覆盖农田的反照率在作物生长初期和茂盛期都不随土壤湿度变化；作物生长初期反照率变化表现为地膜覆盖裸土特征，平均值为0.26；作物生长茂盛期反照率变化表现为植被特征，平均值为0.19。而在作物动态生长过程中，反照率介于0.19~0.26，反照率随土壤湿度增大而增大，这与已有反照率随土壤湿度增大而减小的参数化关系存在显著性差异。     

WRF模式不同参数化方案组合对干旱区一次暴雨模拟的对比分析

为了研究不同参数化方案组合对干旱区暴雨模拟的影响,借助新一代中尺度数值模式WRF对2012年7月29日腾格里沙漠边缘一次暴雨过程进行数值模拟研究。选取不同的微物理、积云、陆面过程和边界层参数化方案,得到14种组合;结合同期外场试验观测资料和区域降水实况,对不同组合方案的降水模拟性能进行对比分析。结果表明:不同组合的模拟结果差异显著,选用Thompson、KF、Pleim-Xiu与MYNN 2.5 level参数化方案的组合(case 11)在24 h累计降水、单站逐时降水及降水的TS评分中均表现较好且区域平均误差最小,能够较为真实地模拟出本次暴雨过程。进一步对比不同组合方案模拟物理量变化的差异发现,降水量差异正是模拟物理量差异的客观表现,并对此次暴雨过程发生机制进行了诊断分析。     

边界层参数化方案对一次西北地区沙尘天气过程影响的数值模拟研究

使用耦合化学模块的高分辨率中尺度数值模式WRF-Chem3.4,结合近地层观测资料评估YSU、MYJ、QNSE、MYNN2.5和BouLac共5种边界层参数化方案对2007年3月27日西北地区一次沙尘天气过程模拟效果的影响,结果显示5种边界层参数化方案均可模拟出此次沙尘天气的发展演变过程,其中YSU和BouLac方案模...     

WRF模式物理过程参数化方案对黑河流域降水模拟的影响

以黑河流域一次降水过程为研究个例,利用中尺度数值预报模式WRF 3.1进行物理过程参数化方案选择的分组敏感性试验,分别讨论了WRF模式中的微物理、积云对流、陆面过程和边界层参数化方案对黑河流域降水模拟的敏感性,并利用该流域内12个气象站的日降水资料进行了验证。研究表明：没有确定的某个物理过程参数化方案在所有试验方案中的模拟效果一致好,不同的参数化方案配合使用模拟效果更佳。对比分析模拟结果发现,要有效地模拟出降水中心位置和降水量、降水区分布形态和范围,应同时选用MYJ边界层参数化方案与Noah陆面过程参数化方案;微物理参数化方案中选择Ferrier方案时,对降水的模拟效果要好于选用WSM3、WSM5、Lin方案;积云对流参数化方案对降水模拟的敏感性明显弱于其他物理过程参数化方案。     

荒漠下垫面陆面过程模式中重要参数的修正及模拟效果分析

通过对内蒙古阿拉善左旗荒漠下垫面观测数据的分析和模拟,重新修正了陆面过程模式Co LM中的重要参数值和参数化方案,并按照不同的组合方式设计了控制实验和敏感性实验,对比分析重要参数对该下垫面陆气相互作用的敏感性。主要结论有:(1)基于Monin-Obukhov相似性理论的最大频数法,优化了地表动力学粗糙度,重新计算和选择符合研究区域地表热力学粗糙度和土壤热导率的参数化方案;(2)参数优化和参数化方案修正后,提高了Co LM模式对土壤温度,感热通量和地表净辐射的模拟能力;(3)改善前后Co LM模式的模拟值与观测值对比表明,地表动力学与热力学粗糙度和土壤热导率分别在春夏季和秋冬季对地表温度影响较大,感热通量在夏半年主要对地表动力学粗糙度敏感,而土壤热导率对其影响很小。     

基于WRF模式的新疆巴音布鲁克盆地强降雨天气数值模拟效果分析

为了验证中尺度数值模式WRF中参数化方案对新疆中天山地带巴音布鲁克盆地天气模拟的适用性,以寻找对该区域天气模拟WRF模式中最优参数化方案组合。利用WRF模式对新疆中天山地带巴音布鲁克盆地2场强降水过程进行数值模拟,选取2种不同的边界层参数化方案(YSU,MYJ),2种不同的云动力参数化方案(GrellFreitas,Grell-3),3种不同的云微物理参数化方案(Lin,WSM6,Thompson),3种不同的长短辐射参数化组合方案(New Goddard/New Goddard,Dudhia/RRTM,GFDL/GFDL),组成36种参数化方案组合。模式模拟采用双层嵌套的方式,其中内层嵌套区域为4 km精度,对中天山地带巴音布鲁克盆地进行数值模拟。同时,借助气象部门的自动站观测资料,与小时降雨量、空气温度、10 m风速、表面大气压强等边界层结构特征进行了比较分析,评估不同参数化方案的模拟差异。得出最优参数化方案组合:陆面参数化方案为YSU方案,云动力方案为Grell-Freitas方案,云微物理方案为WSM6,长波辐射和短波辐射参数化方案为Duhia/RRTM。各边界层参数化方案组合均能够模拟出降雨趋势变化特征,但最优参数化方案组合模拟结果与实际观测结果仍然存在一些差异。     

地膜覆盖和除草剂对夏玉米田杂草及玉米生长发育的影响

研究了地膜覆盖和除草剂对夏玉米田杂草和玉米生长发育的影响.结果表明,在玉米3～5叶期施药,药后33 d,杂草数量降至最低,56％2甲4氯钠可湿性粉剂处理的杂草减退率和相对株防效分别比40 g/L烟嘧磺隆油分散制剂提高了11.71百分点和12.65百分点.揭膜后,白色地膜覆盖下杂草的平均鲜重显著低于对照,比对照减少73.25％,相对鲜重防效分别是黑色地膜覆盖、56％2甲4氯钠可湿性粉剂、40 g/L烟嘧磺隆油分散制剂处理的1.12、1.15、1.73倍.地膜覆盖出苗率高且整齐一致,平均株高和叶数比对照高,对玉米的穗粒重、百粒重及其产量有明显的增效作用,以白色地膜覆盖下玉米产量最高,增产率比黑色地膜覆盖的高1.23百分点,比40g/L烟嘧磺隆油分散制剂处理高16.09百分点;而施用56％2甲4氯钠可湿性粉剂严重影响了玉米产量的形成,其产量比对照降低3.09％.     

西北旱区碎麦秸垫式膜上灌对玉米出苗及产量的影响

针对西北旱区秸秆覆盖的生态适应性和地膜覆盖的残膜难回收问题,设置了覆盖方式和灌水定额两个主导因素,研究了碎麦秸垫式膜上灌对玉米出苗和产量的影响。覆盖方式设有四个水平:无覆盖(N),秸秆覆盖(S),地膜覆盖(F),碎麦秸垫膜覆盖(SF);灌水定额设有高(H,900 m3·hm~(-2)、中(M,750 m3·hm~(-2)、低(L,600m3·hm~(-2)三个水平;结果表明:SF明显提高了出苗率和产量,与S相比,出苗率提高了49.50%,子粒产量提高了4 415.79 kg·hm~(-2),所以SF使解决秸秆覆盖在西北旱区的出苗低和产量低等问题有了可能。从产量方面来看,最佳组合为FL、SFM,分别可将灌水定额降至L(600 m3·hm~(-2)和M(750 m3·hm~(-2)水平,这凸显了SF和F的节水增产效果。SF中的碎麦秸有利于土膜剥离回收,解决了地膜覆盖中残膜难回收的环境问题。     

施磷量对旱地全膜双垄沟播玉米产量土壤速效磷和磷肥利用率影响

针对黄土高原半干旱区春玉米全膜双垄沟播栽培中施肥不科学和磷肥利用率低的问题,2011—2013年在甘肃省定西市安定区设置了三年定位试验,研究了P2O5投入量为0 kg·hm-2(CK)、120 kg·hm-2(P1)、240kg·hm-2(P2)和480 kg·hm-2(P3)对春玉米产量、土壤速效磷及磷肥利用效率的影响。结果表明:磷肥能显著增加玉米产量,但过量投入磷肥会使玉米减产,玉米产量整体表现为P1P2P3CK;在同一生育时期,随着施磷量的增加,土壤速效磷累积量呈增加趋势;随着种植年限延长,施磷处理土壤速效磷累积量增幅呈增大趋势,与2011年播前基础量相比,2013年收获后累积量增加53.6%~208.5%;磷肥利用率随施磷量的增加而降低,优化施磷量下,磷肥当季和累计利用率达到最大,为15.51%、13.91%。综合考虑玉米产量、磷肥利用率和生态环境安全,P2O5的投入量以120 kg·hm-2为宜。