能量通量视角下的节食减重与运动减重探讨

本文运用文献考证、逻辑思辨、经验分析等方法,从能量通量视角对节食减重与运动减重进行了探讨,为健康体重的长期有效管理提供理论参考和实践建议。节食减重策略虽然可以利用制造能量赤字实现快速减体重,但由于受制于人类生物进化动力和当代“致胖环境”的影响,因无法长期维持低能量通量而最终导致体重反弹。运动减重策略虽然有助于维持高能量通量,但由于受到总能量消耗受限的影响,也容易出现减体重平台期及后继的体重反弹。通过以上分析从而得出结论:只有制定个性化的饮食和运动策略,将相对能量通量提升至适宜水平,方能实现减重成果的长期维持。

黄土高原半干旱草地地表能量通量及闭合率

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(简称SACOL站)2008年的湍流、辐射、土壤温度和通量梯度观测资料,分析了地表能量通量的日变化、季节变化及能量分配特征,讨论了典型黄土高原沟壑区土壤热量储存对地表能量闭合率的影响。结果表明:黄土高原半干旱草地全年获得的净辐射约为2.269×103 MJ/m2,感热、潜热和土壤热通量年总量分别为1.210×103 MJ/m2、1.117×103 MJ/m2和0.069×103 MJ/m2;能量平衡各分量季节变化明显,日变化呈单峰型。从各能量分量占净辐射的比例来看,黄土高原半干旱草地净辐射主要以感热形式加热大气。草原生长期的能量闭合率为86.8%,非生长期的能量闭合率为76.5%。与未考虑0—5cm深度的土壤热量储存相比,草原生长期能量闭合率提高了11.3%,非生长期能量闭合率提高了12.0%。

青藏高原多年冻土区土壤冻融过程对地表能量通量的影响研究

利用国家重大科学研究计划项目"青藏高原沙漠化对全球变化的响应"北麓河站2014-2015年陆面过程观测资料,根据5 cm土壤日最高和最低温度将冻土分为融化过程、完全融化、冻结过程和完全冻结四个阶段,分析了地表感热通量Hs、潜热通量LE、地表土壤热通量G_0和波文比在不同冻融阶段的季节和日变化特征,并探讨了土壤冻融过程对地表能量及其分配的影响。结果表明,波文比和G_0的季节变化受土壤冻融阶段转变的影响显著,其中土壤完全融化使波文比减小,G_0变为正值;土壤冻结使波文比增大,G_0变为负值。冻结过程对Hs和LE变化趋势的影响不明显,但是使波文比显著增大;融化过程使Hs停止增长并出现减小趋势,使LE增大,从而使波文比显著减小。Hs的日变化在不同冻融阶段差异较小。LE的日变化主要与浅层土壤含水量的大小和日变化有关,其中完全融化和完全冻结阶段土壤含水量的日变化较小,土壤含水量越大,LE越大;在融化过程和冻结过程阶段,土壤含水量的日变化较大,且与R_(net)的日变化相反,限制了LE的增长。在冻结过程阶段,受冻融过程的影响,G_0的日变化小于其他阶段。

亚热带毛竹林生态系统能量通量及平衡分析

利用开路涡度相关系统和常规气象观测仪器,对亚热带(浙江省)毛竹林生态系统2011年的净辐射、显热通量、潜热通量、土壤热通量以及气温、地温、降雨量等气象要素进行了连续观测,定量分析了毛竹林生态系统能量通量的变化和各能量分量的分配特征,并计算了能量闭合度以及波文比。结果表明:毛竹林全年净辐射为2628.00 MJ/m2,显热通量为576.80 MJ/m2,潜热通量为1666.77 MJ/m2,土壤热通量为-7.52 MJ/m2,土壤为热源,各能量分量季节变化明显,日变化基本呈单峰型曲线变化。显热通量占净辐射的22.0%,潜热通量占63.4%,毛竹林生态系统潜热通量为能量散失的主要形式。波文比逐月变化规律不明显,波动较大,在0.07—1.77之间变化,能量平衡比率法得出毛竹林年能量闭合度为0.85,月平均闭合度为0.84,能量闭合度高于线性回归法计算结果,但仍有15%的能量不闭合。

黑河中游非均匀地表能量通量的卫星遥感参数化

对黑河中游非均匀地表区域地表能量通量和蒸发(或蒸散)的研究是一个十分重要但又是一个难点问题。文中提出了2个基于卫星遥感和地面观测的参数化方案,并把其用于黑河中游地区。同时利用2个景的陆地资源卫星LandsatTM资料进行了分析研究,得到了一些有关非均匀地表的沙漠化地区的区域地表特征参数、植被参数和地表能量通量的新概念。文章最后还讨论了所提出的参数化方案的适用范围和所需的改进之处。

用VIC模型模拟黑河上游流域水分和能量通量的时空分布

受地形起伏影响,山区流域的水分和能量通量时空分布差异很大.利用水文模型VIC(variable infiltration capacity)对黑河上游流域的水文和能量时空分布进行了模拟,并通过观测对模拟结果进行了验证.结果表明:VIC模型能够较合理地模拟研究区径流过程,对净辐射的计算也较准确,模拟得到的部分水分通量和能量通量(感热、潜热和土壤热通量)在趋势上较一致,但在数量上存在偏差.积雪过程对研究区的水文和能量循环有重要影响,VIC模型对积雪的模拟偏差较大,导致了每年4月左右的模拟径流偏低,也没有模拟出积雪融化导致的土壤含水量上升;同时,积雪模拟的不准确也明显影响到能量通量的模拟.在研究区,土壤水分变化受土壤冻融影响明显,VIC模型对气温较高、不发生冻融过程的7-9月土壤水分变化模拟较好,但是在其他月份,对积雪及表层土壤消融导致的土壤水分迅速增加和土壤冻结导致的土壤水分迅速减少两个过程的模拟比较差;VIC模型能够给出水分和能量各通量的时空分布,较好地揭示研究流域各个通量的空间异质性及相互影响.

草原生长期地表辐射和能量通量月平均日变化特征

利用2008年5—9月锡林浩特国家气候观象台辐射和通量观测资料,分析了锡林浩特典型草原生长期各辐射分能量和同期能量通量的月平均日变化以及地表能量闭合度.结果表明:草原生长期总辐射月平均日最大值出现在7月,平均日最大辐射强度达到753.14W·m-2,最小值出现在5月,为697.27W·m-2.受地表反照率和太阳总辐射的影响,生长期反射辐射最大值出现在5月份,平均日积分值为4.92MJ·m-2;9月份最小,平均日积分值为3.76MJ·m-2.生长期获得的辐射能量为1385.67MJ·m-2,平均净辐射(Rn)强度为104.52W·m-2;感热通量(H)共支出640.39MJ·m-2,日平均强度为53.40W·m-2;潜热通量(LH)共支出772.96M·m-2,日平均强度为55.10W·m-2.Rn和H+HL+G线性回归的结果显示,草原生长期日平均能量闭合率为90%,能量不闭合程度为10%.

干旱半干旱区非均匀地表区域能量通量的卫星遥感参数化

卫星遥感在估算非均匀地表区域能量通量时有其独到的作用。文中介绍了利用LandsatTM资料估算非均匀地表区域地表能量通量和蒸发(蒸散)量的参数化方案、研究结果和存在的难点问题。并提出了解决问题的可能途径。

青藏高原非均匀地表区域能量通量的研究

卫星遥感在研究青藏高原非均匀地表区域能量通量和蒸发(蒸散)量时有其独到的作用。本文介绍了基于NOAA-14 AVHRR和Landsat TM资料推算藏北高原地区区域地表特征参数、植被参数及区域地表热通量的方案,并把其用于GAME/Tibet(全球能量水循环之亚洲季风青藏高原试验研究)和CAMP/Tibet(“全球协调加强观测计划(CEOP)亚澳季风之青藏高原试验研究”)试验区。并指出了此方法估算青藏高原非均匀地表区域地表能量通量和蒸发(蒸散)量时存在的难点问题和解决问题的可能途径。

南方节水灌溉稻田能量通量特征及其规律分析

利用涡度相关系统在江苏省昆山市试验研究基地2013年水稻生育期所测的净辐射量、土壤热通量、潜热通量和显热通量等观测资料,分析了能量各通量在典型晴天、阴天的日变化规律和稻季能量通量的日变化、月变化及分配特征,讨论了能量各组分占净辐射量的比例和不同时间尺度上稻田的能量闭合情况。结果表明：能量平衡各分量在亚热带南部季风区节水灌溉稻田典型晴天以及水稻生育期间月均日变化均呈明显的倒＂U＂型单峰趋势,典型阴天能量平衡各分量日均值和峰值均小于晴天,但也呈单峰型变化趋势。稻季潜热通量占净辐射量的86.2%,土壤热通量占净辐射量的1.3%,不同时间尺度上净辐射量均主要以潜热形式加湿大气,感热通量占净辐射量的0.8%,与潜热通量差异显著,且占净辐射量的比例呈此消彼长的关系。在能量通量的测量过程中,与净辐射量相比,感热、潜热通量滞后于净辐射量约0.5 h,土壤热通量滞后1.5--2.5 h。热传输速度不同步,从而影响了能量的短期闭合率。但与其他生态系统相比,该节水灌溉稻田生态系统能量闭合度较高,说明该试验区涡度数据可靠,通量特征及规律具有较好的代表性,有利于通量研究的进一步开展。

青藏高原中部季节冻土区地表能量通量的模拟分析

利用"全球协调加强观测计划之亚澳季风青藏高原试验(CAMP/Tibet)"中那曲地区BJ站2002年8月1日—2003年8月31日的观测资料作为水热耦合模式(Simultaneous Heat and Water,SHAW)的强迫场,对青藏高原中部季节冻土区地表能量通量特征进行了单点模拟研究。通过对实测值与模拟结果的对比分析,发现SHAW模式能较成功地模拟该地区地表能量通量特征,短波净辐射和长波净辐射的模拟值与观测值吻合较好,净辐射和土壤热通量在夏半年的模拟值与观测值也吻合,但相对夏、秋季而言,它们在冬、春季的模拟值较观测值略偏大。模拟的感热和潜热通量的季节变化比较合理,由模拟的感热和潜热通量计算的Bowen比能较好地解释不同季节太阳辐射的能量转化。

卫星遥感结合地面观测估算非均匀地表区域能量通量

卫星遥感在研究非均匀陆面上地－气间能量和水循环过程时有其独到的作用。文中介绍了一种利用ＬＡＮＤＳＡＴＴＭ资料进行非均匀陆面上区域能量平衡研究的参数化方案。并以夏季和深秋两个景的ＴＭ资料为个例，结合“黑河实验”（ＨＥＩＦＥ）期间的地面观测资料分析了实验区非均匀陆面上地表特征参数及能量平衡各分量的区域分布及季节差异，同时将所得的结果与地面观测的“真值”作了比较，所得的这些结果是基本可信的。这种方法仍然处于发展的初始阶段，对此也进行了讨论。

夏季太湖表面辐射和能量通量特征观测分析

利用太湖表面2012年6～8月的辐射和湍流通量观测资料,分析了太湖夏季晴天辐射平衡和能量平衡各组分的日变化特征.结果表明：①2012年夏季晴天太湖表面向下、向上短波辐射和向下、向上长波辐射日平均值分别为282.6、19.5、425.8、478.6 W/m2,反照率日平均值为0.05;②夏季晴天净辐射、感热通量、潜热通量和热储项目平均值分别为210.3、3.8、121.8、5.7 W/m2;③夏季晴天感热通量白天为负最小值为-13.4 W/m2,夜间为正最大值为17.3 W/m2.潜热通量晴天白天最大值达到216.6 W/m2,是能量平衡分配的主导;与陆地下垫面不同的是,夜间潜热通量仍保持正值.热储项白天为正,夜间为负,约60％的能量以潜热的形式消耗.天气过程出现时,湖体稳定的正温层被打破,累积热储项急剧减少.

黑河实验区非均匀地表能量通量的数值模拟

利用三维非静力RAMS模拟研究了黑河实验区非均匀地表能量通量 ,模拟结果表明 :绿洲地表净辐射通量较沙漠戈壁大 ;绿洲及沙漠戈壁下垫面上的Bowen比分别为 0 .4和 4.0 ;夜间绿洲上整晚维持蒸发 ,并有负感热通量。模拟结果与测站实测结果及卫星反演值的对比研究指出 ,RAMS对绿洲下垫面潜热通量的模拟和对沙漠戈壁下垫面感热通量的模拟与实测基本一致。卫星遥感反演及数值模拟方法对净辐射的估算与实测较吻合 ,绿洲地表感热通量的卫星反演值较数值模拟结果更接近于实际 ,但潜热通量的模拟值则较卫星估算值更接近于实际 ;沙漠戈壁地表则是感热通量的模拟值较卫星反演值更接近于实际。上述分析为今后结合卫星遥感改进RAMS陆面过程参数化 。

三江平原稻田能量通量研究

基于三江平原稻田2005～2007年5～10月涡度相关通量观测数据,分析了该区稻田能量通量的日变化、季节变化和能量分配特征以及能量平衡状况。结果表明:三江平原稻田净辐射和潜热通量日变化均表现为明显的单峰特征,感热通量日变化在水稻发育进入成熟期后才较明显,而土壤热通量在水稻整个发育期内日变化特征都不明显。稻田净辐射季节变化特征显著,6月下旬至7月上旬达到最大值18～20MJ·m-2·d-1。潜热通量季节变化与净辐射同步,最大值为13～19MJ·m-2·d-1。相比之下感热通量较小,观测期间变化于-3.90～3.94MJ·m-2·d-1,且没有明显的季节变化。5～10月土壤热通量呈下降趋势,变化于-2.67～3.62MJ·m-2·d-1。三江平原地区稻田能量分配特征明显,潜热通量占净辐射的比例(LE/Rn)5～10月平均值为0.67,表明净辐射大部分以潜热通量形式所消耗,但生长旺季LE/Rn略大于生长季初期和末期。感热通量占净辐射的比例(Hs/Rn)的季节变化特征与LE/Rn比值相反,观测期间平均值为0.10。这导致波文比在水稻生长旺季较小而在初期和末期较大。5～10月土壤热通量占净辐射的比例(G/Rn)呈逐渐下降趋势,其月平均值由5月的0.14下降到10月的-0.08。线性回归法和能量平衡比率均表明三江平原稻田能量明显不闭合,2005、2006年5～10月能量不闭合度分别为22%和16%,而2007年能量"过闭合",能量平衡比率平均值为1.07。

SEBS模型在黄淮海地区地表能量通量估算中的应用

在对SEBS模型的有关参数进行订正的基础上,利用MODIS遥感数据结合地表气象观测数据,对黄淮海地区地表能量通量进行了估算。将SEBS估算结果先与北京顺义定量遥感综合试验(QRSLSP/Shunyi)实测结果进行对比分析,然后与郑州的大孔径闪烁仪(LAS)观测的感热通量进行对比分析。结果表明,SEBS估算的通量与二者的实测结果相当一致。因此,利用改进后的SEBS模型估算的黄淮海地区地表能量通量具有一定的精度,可满足区域日蒸散量计算等的需求。

天目山常绿、落叶阔叶混交林生长季能量通量及平衡分析

为探讨森林生态系统的能量平衡关系,利用开路涡度相关系统和常规气象仪器的观测结果,分析了2014年天目山常绿、落叶阔叶混交林生长季的能量通量变化特征,并计算了波文比及其能量闭合度.结果表明:生长季净辐射总量为1 810.2MJ·m^(-2),潜热通量、显热通量和土壤热通量分别为1 033.0、727.7和53.8 MJ·m^(-2),潜热通量占净辐射的57%,显热通量占净辐射的40%,土壤热通量占净辐射的3%;生长季能量闭合度为1.002,月平均能量闭合度为0.99.

西北干旱区及高原上卫星遥感非均匀地表区域能量通量研究

介绍了目前利用LandsatTM和NOAA/AVHRR遥感资料进行非均匀地表区域地表能量通量和蒸发(蒸散)量研究的进展和存在的难点问题,并提出了解决问题的可能途径。

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。

珠峰复杂地表区域能量通量的卫星遥感

珠峰地区地表状况十分复杂,既有冰川(雪山)、高寒草垫,又有裸露山地及荒漠戈壁。如何确定这样复杂下垫面上的地气间的区域能量通量,一直是困扰国内外科学家的难题。本文提出了一个利用卫星遥感资料结合地面观测求取珠峰地区区域地表特征参数(地表反射率与地表温度)、植被参数(NDVI、植被覆盖度、修正的土壤调整植被指数MSAVI及叶面指数LAI)和地表能量通量(净辐射通量、土壤热通量、感热通量及潜热通量)的参数化方案,并讨论了此方案的优缺点。