沙尘暴期间戈壁沙地起沙率的观测结果

利用中日合作"风送沙尘的形成、输送机制及其对气候与环境影响(ADEC)的研究"项目敦煌站的沙尘粒子数浓度观测资料,估算了2002年4月敦煌地区两次沙尘天气过程中戈壁沙地的起沙率和起沙量,并分析了地面起沙量(质量通量)的尺度分布。在两次强度较弱、持续时间较短的沙尘天气过程期间,戈壁沙地的平均起沙率为1.58×10-8和9.95×10-9kg·m-2·s-1,最大起沙率为2.77×10-8kg·m-2·s-1。地面沙尘释放量的73%以上为d>5.0μm的大粒子。最后讨论了起沙率与摩擦速度的关系。

青藏高原地面-对流层系统的能量收支

利用CCM3中的辐射模式CRM ,计算了 1月和 7月地 -气系统、地面 -对流层系统和地面辐射能收支 ,研究了青藏高原地面 -对流层系统辐射能收支的冬、夏季节特征及其与地面和地 -气系统辐射能收支的关系 ,并与东部平原地区和高原北侧干旱地区比较。文中还讨论了云和高原冬季地面积雪对辐射能收支的影响 ,比较了大气辐射加热和地面感热通量对夏季高原对流层大气加热的贡献。

我国西北大气沙尘气溶胶的辐射效应

利用HEIFE地面辐射平衡观测资料和同期NOAA - 1 1 /AVHRR卫星遥感资料定量估算春季我国西北大气沙尘的辐射效应。大气沙尘减小地面净辐射冷却地面 ,对地 -气系统和大气的辐射效应均与地表反照率有关 ,严重浑浊的沙尘大气在沙漠为短波加热和长波冷却 ,在绿洲则相反 ,但净效应都是加热。文中给出了 4月大气浑浊度系数约由 0 .1增大到0 .6,在沙漠和绿洲上空沙尘层 ( 850～ 60 0hPa)内大气的附加短波、长波和净加热 /冷却率。

青藏高原地面反射率变化的研究

本文根据地面反射率变化的原因,将其分解为自身变化、随机变化和随太阳高度角变化三种形式。对青藏高原上改则等4站地面反射率的自身变化和随太阳高度角变化的初步分析,得到了一个较为满意的地面反射率与太阳高度角的函数关系,以及地面反射率自身变化的一些有用的规律。

黑河地区大气沙尘对地面辐射能收支的影响

利用１９９１年２月下旬至５月中旬ＨＥＩＦＥ张掖绿洲和沙漠站大气浑浊度观测和地面辐射平衡各分量观测资料，分析和估算了大气沙尘对地面辐射能收支的影响。晴天大气透过率和到达地面的短波辐射与大气浑浊度系数有较好的负相关，大气浑浊度系数增大时透过率和地面总辐射减少。大气浑浊度系数增大０．１，地面总辐射减少１．３％～１．９％。４月大气浑浊度由０．１增大到０．６，正午时刻地面总辐射减少６７．６～８５．８Ｗ／ｍ２（７．０％～９．２％），减幅在沙漠大于张掖绿洲。向下长波辐射与大气浑浊度系数也有正相关趋势，大气浑浊时，向下长波辐射增加，严重浑浊日（β＞０．４５０）与相近的干洁日相比，正午时刻向下的长波辐射在沙漠增大９．０％～１０．５％，增幅在２１．６Ｗ／ｍ２以上，在张掖为７．６％～１２．８％，增幅在１７．３Ｗ／ｍ２以上，夜间的结果与此相似。白天大气沙尘通过其间接影响会使地面向上长波辐射减少。大气沙尘对地面辐射能收支的总效应是使其减少，沙漠地区在大气严重浑浊的日子正午时刻地面净辐射比清洁日减少４３～５８Ｗ／ｍ２（约９％～１２％），张掖绿洲地区受地表状况变化的影响情况较为复杂。夜间大气沙尘对地面净辐射的影响在沙漠和张掖都不明显。

中国西北大气沙尘对地气系统和大气辐射加热的影响

利用 Ｈ Ｅ Ｉ Ｆ Ｅ 地面辐射平衡观测资料以及 Ｎ Ｏ Ａ Ａ １１／ Ａ Ｖ Ｈ Ｒ Ｒ 卫星测量资料，直接估算我国西北大气沙尘对地气系统和大气中辐射加热率的影响。１９９１ 年２ 月下旬～５ 月中旬１１ 天的计算结果表明，春季大气沙尘的辐射效应与地表状况有关：在高地表反照率的沙漠上空，大气沙尘的短波辐射效应为减小行星反照率增暖地气系统，同时吸收太阳辐射增暖大气，大气顶射出长波辐射对大气沙尘的变化并不敏感，但大气沙尘增大大气的长波冷却；在低地表反照率的绿洲上空，大气沙尘的短波辐射效应为增大行星反照率冷却地气系统，对大气似乎也具有冷却效应，其长波辐射效应是减小地气系统和大气的长波冷却。当大气浑浊度系数β约由０ ．１５ 增大到０ ．６ ，沙尘层（８５０ ～６００ ｈ Ｐａ） 内大气的附加短波和长波加热率在沙漠上空约为２ ．４～３ ．７ Ｋ／ｄ 和－ ０ ．８ ～－ １ ．３ Ｋ／ｄ ，绿洲上空约为－ ０ ．３ ～＋ ０ ．７ Ｋ／ｄ 和０ ．５ ～１ ．３ Ｋ／ｄ ，净辐射效应在沙漠和绿洲都是加热，沙尘层内附加的净加热率分别约为１ ．３ ～２ ．５ Ｋ／ｄ 和０ ．２ ～０ ．７ Ｋ／ｄ 。

黑河地区沙漠和绿洲的地面辐射能收支

本文比较分析了黑河地区沙漠和绿洲的地面辐射观测资料，结果表明，无论冬夏，晴天条件下两地到达地面的短波辐射和向下的长波辐射都几乎相等且具有相同的日变化规律；沙漠和绿洲地面净辐射的差异是由地表状况决定的地面反射率和由热力性质决定的地面向上长波辐射的差异造成的，在夏季是地面反射率和地面向上的长波辐射的差异共同影响的结果，后者的影响更为重要；在冬季，绿洲和沙漠地面热力性质基本相同，地面反射率差异可能是唯一的原因。利用上述结果，本文还讨论了计算黑河实验区地面净辐射的方法。

青藏高原五道梁低层大气气溶胶来源的初步分析 Ⅱ.源地和输送

基于对五道梁大气气溶胶来源的分析结果和青藏高原及其附近地区环流和天气特征，根据各源气溶胶的浓度变化与单站气象要素变化的关系，讨论了气溶胶的源区和输送。五道梁有两个稳定的污染排放源，全年均对该地低层大气有影响。在运输繁忙的夏、秋季公路过往汽车排放的废气也是一个重要的污染源。高原上出现的海洋气溶胶与水汽一样都源于孟加拉湾和阿拉伯海东北部，在夏季环流背景下通过远程输送同时被输送到高原上，正因为如此，高原上海洋气溶胶仅出现在雨季，其浓度变化与雨季降水有较好的相关。土壤尘在夏、秋季主要来自高原地区。

沙漠地区春季的大气浑浊度及沙尘大气对地面辐射平衡的影响

黑河实验区即是亚洲大气沙尘由我国西部向东输送的必经之地，也是其重要的源地之一。本文利用ＨＥＩＦＥ沙漠站１９９１年的观测资料，着重分析了本区春季的大气浑浊度特征及沙尘大气对地面辐射能收支的影响。春季（３—５月）受沙尘暴天气的影响，本区大气的平均状况明显浑浊。每次沙尘暴天气产生的大量沙尘滞留在大气中，约一星期时间大气浑浊度才会恢复到沙尘暴前的天气状况。大气沙尘的尺度分布服从Ｊｕｎｇｅ分布，其消光系数很大。明显浑浊的沙尘大气，减少到达地面的总辐射，增大向下的长波辐射，对地面向上的波长辐射，白天减少，夜间增大。其综合结果是：白天减小地面净辐射能收入。

藏北地区冬季降雪对地面反射率的影响

藏北地区是冬季青藏高原上降雪次数较多、降雪量较大、可能出现较长时间地面积雪的地区之一。每次较强的降雪均可造成该地区地面反射率一次较长时间的异常，从而改变地面热源的强度和符号。分析１９８２年１１月—１９８３年２月青藏高原地面热源观测实验的资料发现，在冬季气温和地温极低的情况下，雪面反射率的异常及其持续变化与降雪量之间有较好的关系，并建立了表示这一关系的经验公式。

青藏高原冬季降雪对地面净辐射的影响

过去的研究结果指出，冬季青藏高原地面净辐射场是一个由地理因子决定的基本场叠加上一个降雪后地面积雪区造成的扰动场组成。为定量研究冬季青藏高原降雪对地面净辐射的扰动幅度，利用作者已经建立的冬季青藏高原雪后地面反射率与降雪量的关系以及地面无（有）积雪时计算地面净辐射的公式，计算了不同强度降雪后地面净辐射日总量及其变化。结果表明：降雪量主要控制雪后地面净辐射负值的持续时间，降雪量为２．０ｍｍ，雪后净辐射负值的持续时间约为６ｄ，降雪量为１０．０ｍｍ，可长达２０ｄ。雪后天空状况影响地面净辐射负值的大小，同样强度的降雪后，净辐射为负值的总量在晴天（日照百分率Ｓ１＝０．９）条件下约为阴天（Ｓ１＝０．２）的２倍。那曲地区冬季地面无积雪时净辐射为正值，１２月的月总量估计为２．５２—２．８８ＭＪ／ｍ２，一次１０．０ｍｍ降雪后持续约２０ｄ的地面净辐射负值的总量可达－２．６２ＭＪ／ｍ２，接近当月拉萨地面净辐射（正值）的月总量。

黑河实验（HEIFE）的一些研究成果

本文回顾了黑河实验（ＨＥＩＦＥ）的执行情况，总结了到目前为止的主要研究成果。得到了干旱地区陆面过程地表参数、地表能量平衡特征和湍流通量参数化的结果。同时得到了干旱地区陆面过程的物理机制同湿润地区有质的差异这一认识：同湿润地区不同，干旱地区地表蒸散和植被过程并不是地表能量平衡中的控制因子，因为感热并不输送到自由大气仅是大气边界层的强迫因子；而潜热输送给自由大气并且潜热的释放是大气环流的主要能源，但干旱地区很少或没有水汽和潜热输送到自由大气，所以干旱地区自由大气不能从地面得到热能；地表反射率大和向上长波辐射强致使净辐射亏损大；基于以上原因，干旱地区可能是一个水汽输送和热能的“汇”。这些结果使我们能更好地理解干旱地区的陆面过程。黑河实验的结果以系统的观测事实证实了绿洲的冷岛效应，临近绿洲沙漠的逆湿现象，即夏季白天常常是绿洲有感热向下输送，临近绿洲的沙漠有水汽向下输送。

2001年春季中国北方大气气溶胶光学厚度与沙尘天气

利用敦煌、北京等5个观测站的大气光学厚度[AOT(λ)]资料,分析了2001年春季中国北方大气气溶胶光学厚度的时空分布特征。结果表明,在观测期内各站每月都有大气气溶胶光学厚度高值[AOT(λ=0.50μm)≥1.04]出现,与我国北方历年在春季发生的沙尘天气的一般时空分布特征基本一致。本文还探讨了大气气溶胶光学厚度与水平能见度以及沙尘天气之间的关系。

甘肃河西季节冻结深度年代际变化特征及其气候成因分析

根据甘肃河西1958-2003年17个气象站的土壤冻结上、下限记录和最长连续冻结的初、终日资料, 采用小波分析方法研究了甘肃河西季节冻结的年代际变化特征. 结果表明: 甘肃河西最大冻土冻结深度的变化存在8～10 a的周期振荡, 20世纪80年代中期是其变化的转折期, 反映了甘肃河西冬季气候自80年代中期以来变暖的事实. 气候成因分析说明, 气候变暖对河西季节冻结影响显著. 冬季最低气温与甘肃河西季节冻结深度和冻结时间关系密切,特别是冬季地气温差和气温日较差与其关系尤为密切.

风蚀影响因子的敏感性试验

对风蚀模式的各重要影响因子进行了敏感性试验,结果表明：①随风力的增大,跃动沙粒的粒径范围迅速增大,从而会使更多、更大的尘粒因受到更强烈的撞击作用而释放于空中。但随土壤水分和植被覆盖度的增加,跃动沙粒粒径范围会变窄,较大的粒子很难被激发到空中。②各种土壤沙流通量及尘粒释放率随粒径的变化趋势Q（d）和F（d）与相应的地表土壤有效粒度分布Ps（d）具有相似的特征,说明前人用近地层沙尘粒度分布来代表地表土壤的有效粒度分布是合理的。③若以总沙流通量Q〉0.5g·m^-1·s^-1为风蚀过程开始发生的标准,在干燥、裸露的情况下,沙土、沙壤土、壤土、黏土和粉黏土表面发生风蚀的临界摩擦速度都约为0.3m·s^-1。相同风力条件下（u＊=0.6m·s^1）,若地表干燥（w=0）并忽略小于0.1g·m^-1·s^-1的总沙流通量,则抑制5种土壤发生风蚀的最小植被覆盖度分别约为：沙土0.35、沙壤土0.45、壤土0.45、黏土0.55、粉黏土0.55;若地表裸露,抑制风蚀发生的最小水分含量分别为：沙土0.15、沙壤土0.18、壤土0.3、黏土0.36和粉黏土0.33。④通常情况下沙土最不易起尘,它在各个粒径的尘粒释放率比其他土壤均约小3～5个量级。粉黏土最易起尘,且粒径较小,较容易传输到下游很远处。⑤总尘粒释放率F和总沙流通量Q随风力、地表条件的变化一般是同相的,即Q增大,F也会增大。⑥一般情况下F随摩擦速度u＊的增大或植被覆盖度cf和土壤水分w的减小而增大;土壤拖曳系数sx和弹性压力垂直分量pye的增加会大大降低尘粒释放率。⑦通常风蚀情况下,5种土壤中粉黏土和沙壤土因聚合粒子破碎产生的尘粒释放率Fc最大,Fc随风力、地表条件变化的敏感度也最强;沙土的Fc最小,其对风力、地表条件的敏感度也最弱。

中蒙干旱半干旱区冬、夏季地面气温时空变化特征分析(Ⅱ):7月

为整体地分析中蒙干旱半干旱区（中蒙干旱区）夏季气温的时空变化特征，利用中蒙干旱区内分布相对均匀的104个站点（包括5个“人造站”）1961—1997年7月的平均地面气温资料等，首先分析了该区夏季的平均气温场、气温年较差及日较差等背景；然后，对标准化的7月平均气温距平资料分别作了EOF和REOF分析。结果表明：（1）中蒙干旱区夏季的热量资源充足。夏季气温场分布的区域性特色更明显。（2）受纬度、地形高度及远离海洋等的影响，中蒙干旱区地面气温的年较差大，日较差也大，呈典型大陆性气候（大陆度高）的特色，但是区内的夏季气温年际变化小。（3）根据气温的EOF分析，中蒙干旱区夏季气温异常可粗分为全区一致型、准东西差异型、准南北差异型及准东北一西南差异型等4种常见分布模态；再根据REOF分析，可将该区夏季气温异常进一步细分为青海高原、高原东北侧、南疆、北疆、陕西甘南区、蒙古国西北部及东南部等7个分区。（4）近37年来，中蒙干旱区夏季气温增暖主要出现在高原东北侧和南疆区，强度比冬春季弱；在青海高原及蒙古国东南部气温还在变凉，区内各分区夏季气温变化也约有3～4年的周期。

敦煌春季沙尘天气过程中某些参量和影响因子的变化特征

利用中日合作"风送沙尘的形成、输送机制及其对气候与环境影响(ADEC)的研究"项目敦煌站的观测资料,分析了2001年和2002年春季沙尘天气过程中两个沙尘参量———沙尘浓度指数(DCI)和粒子数浓度(N(d))的变化以及摩擦速度(u )和风速(u)与地面风蚀起沙的关系。结果表明:可用DCI=0.2作为扬沙、浮尘等一般沙尘天气的临界值,DCI=0.4作为沙尘暴天气的临界值;沙地和农田上起沙的临界摩擦速度分别约为0.5m·s-1和0.3m·s-1,临界风速分别约为7m·s-1和3m·s-1。农田和沙地起沙临界摩擦速度的差异,导致绿洲站沙尘天气发生的频数比沙漠站大;与地面起沙量有关的总沙尘粒子数浓度N(d>0.5μm)近似与u2 成比例。

青藏高原北部光合有效辐射的观测研究

利用五道梁地区1993年9月-1997年12月TBQ4-1型辐射仪器的分光观测结果，对高原地区的光合有效辐射（PAR）进行了分析，给出了五道梁地区PAR在总辐射中所占比例叩值的日、月变化特征。五道梁地区叩值日变化冬季表现为早晚大、正午前后小，夏季则从早到晚减小；五道粱地区月平均呀值季节变化较明显，冬季最小，春季次之，秋季较大，夏季最大。光合有效辐射与红外辐射是五道梁地区总辐射的主要组成部分，紫外辐射占总辐射的份额较小。五道梁地区平均η值较北京、栾城、额济纳旗及得克萨斯小，较成都、昆明、太湖、海北、张掖大，与加利福尼亚相当。给出了高原北部η的气候学计算式并在计算式中引入了日照百分率的影响。

西北地区戈壁和绿洲风蚀起沙(尘)的研究

利用敦煌地区戈壁和绿洲的观测资料,分析了两种地表下春季的风蚀起沙(尘)情况.研究表明,在自然状态下,由于地表土壤的粒子尺度分布特征、植被覆盖度及地表土壤水分含量等下垫面特征不同,绿洲地表风蚀起沙的临界摩擦速度要大于戈壁地表,其垂直尘粒通量(风蚀起沙率)比戈壁地表小将近一个数量级;但考虑人为的翻耕作用时,绿洲地表风蚀起沙的临界摩擦速度可能会减小一半以上,其垂直尘粒通量也将增加大约一个数量级,甚至比戈壁地表还要大.

敦煌地区沙尘气溶胶质量浓度的观测研究

在沙尘源区进行长期监测是获取区域代表性沙尘气溶胶质量浓度特征的重要研究方法。敦煌位于甘肃省河西走廊的西端,是中国北方主要沙尘源区之一,利用大流量采样器和安德森采样器进行了长达30个月的试验观测研究,获得了该地区沙尘气溶胶的基本特征。其年变化特征与气象资料的年变化关系密切;针对典型天气过程的观测结果表明,不同天气条件(背景大气、浮尘、扬沙和沙尘暴)下TSP浓度存在倍数关系和量级的差异,其质量浓度随粒径的分布特征也明显不同;并与2001年9月—2004年3月在腾格里沙漠东南缘沙坡头地区的一些观测结果进行了比较分析。