青海省通量观测站网的运行管理

青海省内已建成10个高原地气交换通量观测站,其中三江源区域内7个、柴达木盆地内1个、青海湖流域内1个、祁连山国家公园内1个,观测场下垫面有温性草原、高寒草原、高寒草甸、高寒湿地、荒漠化草原和沙漠。为了保障站网运行和数据有效管理,青海省气象局开发了野外试验数据综汇管理平台。

青海省泥石流预警模型

根据野外考察和分析,利用模糊数学方法,定义了青油省玉树州结古镇泥石流沟固有危险度,并以分段函数的形式定义了夏季泥石流降水指数,初步建立了当地泥石流危险度的二级综合判别预警模型。对玉树州结古镇5条泥石流沟的危险度做了判别,对不同降水级别所对应的泥石流危险度进行预报,得出相应的预警等级。并以2003年7月29日结古镇北山泥石流为例,对该模型的有效性进行了初步检验。

近50年青海省风蚀气候侵蚀力时空演变趋势

利用青海省43个气象站1961-2010年的观测资料,选择联合国粮农组织给出的风蚀气候因子指数计算公式,计算了青海省风蚀气候因子指数值,以此阐述了风蚀气候侵蚀力的基本特征.结果表明,多年平均风蚀气候因子指数C值得分布范围为-12.9～160.1,整个青海省的平均值为32.4;从空间分布来看,C值由西北部向东南部呈减小趋势,最大值出现在柴达木盆地的茫崖;风蚀气候因子指数具有显著的月际和季节变化,春季最大,冬季次之,夏季最小;近50 a来风蚀气候因子指数总体上呈现减小趋势,说明风蚀气候侵蚀力在降低;风蚀气候侵蚀力主要受风速的制约,与降水和沙尘暴日数的关系不显著.

1971-2010年青海高原不同功能区可降水量的变化特征

利用1971-2010年青海省境内43个气象站的降水量和水汽压月资料,运用整层大气可降水量经验公式,计算了青海高原东部农业区、环青海湖区、三江源区和柴达木盆地4个不同生态功能区的可降水量和降水转化率.结果表明:不同生态功能区可降水量均呈单峰形态分布,均在夏季达到最大值;降水转化率在三江源区和东部农业区呈双峰分布,柴达木盆地和环青海湖地区呈单峰分布.不同生态功能区年可降水量近40 a均呈上升趋势,其中,柴达木盆地和环青海湖区上升趋势显著;不同生态功能区年可降水量均发生了突变,东部农业区发生在1983年,柴达木盆地发生在1996年,三江源区和环青海湖区发生在1993年.可降水量自西向东呈逐渐增加趋势,降水转化率形成以青海湖区为中心的马鞍形场.

青海门源雨滴谱特征及降水机制的初步分析

利用青海省门源地区2个测站观测的雨滴谱资料,分析了降水雨滴谱微结构参量平均值随降水过程的变化和3种常见降水类型中雨滴谱微结构参量随时间的变化特征,以及雨滴谱型随降水的变化。根据微结构参量和雨滴谱型的变化,结合卫星资料和其他观测资料对三种降水类型降水的形成机制进行了初步研究。

气候变化对柴达木灌区小麦生育期的影响

利用柴达木盆地的格尔木、德令哈、诺木洪3个气象测点1980-2007年逐日平均气温和小麦生育期资料,研究气候变化对柴达木绿洲灌区小麦生长发育的影响。结果表明:日平均气温≥0℃、≥10℃界限温度初日提前,终日推后,积温增多,作物生长季延长;3个农业气象测点的小麦播种期推迟、成熟期提前,生长期缩短;播种-出苗期的缩短是营养生长期缩短的主要原因,乳熟-成熟期的缩短是生殖生长期缩短的主要原因;诺木洪热量条件好的区域可以在小麦收割后种植生长期较短的蔬菜。

青藏高原湿地土壤冻结、融化期间的陆面过程特征

利用青藏高原中部玉树隆宝湿地2015年7月—2016年7月的观测资料,分析了土壤冻结、融化前后土壤温、湿度和地表能量收支特征,结果表明:冻土持续时期为12月至次年4月,深层土壤的冻结较浅层土壤滞后,融化过程快于冻结过程,5—40 cm土壤全部冻结历时51 d,全部融化历时19 d。土壤体积含水量年变化幅度达0.6 m^3/m^3。冻结过程5—40 cm土壤体积含水量下降,融化过程5—10 cm土壤体积含水量升高。土壤冻结之后,感热通量白天的值升高,潜热通量白天的值降低,净辐射和土壤热通量均降低,土壤热通量日变化幅度增大。土壤融化之后,潜热通量、净辐射和土壤热通量白天的值升高。地表反照率、鲍恩比、土壤热导率和土壤热扩散率冻结后增大融化后减小,土壤热容量冻结后减小融化后增大。

青藏高原典型高寒草地水热条件及地上生物量变化研究

利用海北州海晏县1979—2009年地面气象观测资料和1997-2009年地上生物量资料,分析了1979年以来青藏高原的气候变化和水热条件变化,以及气温和降水量与地上生物量之间的响应关系。结果表明,1979—2009年该地区的年平均气温和降雨量均呈增加趋势,年平均气温的增加速率达0.33℃.(10a)-1,年降雨量增幅为33.1mm.(10a)-1;>0℃的有效积温、生物温度和实际蒸散量均呈明显的增加趋势,而湿润度则呈明显的减少趋势。海晏县高寒草地牧草草地地上生物量呈波动增加,且与冬季降雨量呈显著的正相关,与春季降雨量相关性不显著,与夏季平均气温相关性最高。

2009/2010年黄河源区高寒草甸下垫面能量平衡特征分析

以青藏高原黄河源玛多为实验区,基于TRM-ZS1气象生态环境监测仪2009年11月1日至2010年10月31日辐射及能量通量观测数据,采用波文比能量平衡法,进行了该区域潜热和感热通量的估算,分析了黄河源区高寒草甸下垫面辐射收支,潜热、感热和土壤热通量在不同季节的分配,对该区域冬季地面加热场强度的变化进行了研究.结果表明:该区域总辐射、净辐射较强,总辐射平均日积分值为18.06MJ·m-2·d-1,净辐射平均日积分值5.95MJ·m-2·d-1,曾观测到高达979.5W.m-2的净辐射通量.全年地表平均反射率为0.30,接近于荒漠和半荒漠下垫面的反射率.植物生长季土壤湿度和冬、春季地面积雪是影响该区域地表反射率的两个最主要因素.该区域感热通量年积分值为742.68MJ·m-2·a-1,潜热通量年积分值为1 388.58MJ·m2·a-1,全年中地表以潜热方式传递热量为主.分季节分析,冬季感热潜热强度相当,春季以感热为主,夏秋季则以潜热为主.土壤热通量年积分值为38.06MJ·m-2·a-1,全年热通量在热量平衡中约占1.8%,但季节分配不平衡,在冬季,有|G|>H+LE,土壤热通量是热平衡最大的分量.该区域地表全年向大气释放热量,地表对大气而言是热源.

青藏高原高寒湿地CO_2通量特征及影响因子分析

利用玉树隆宝湿地2015年的涡动相关系统观测资料,分析了高寒湿地CO_2通量的变化特征及影响因子。结果表明:玉树隆宝湿地生长季CO_2通量日变化呈倒单峰型,夏季日变化幅度大,冬季日变化幅度小。4-9月CO_2净交换量为负值,其余各月CO_2净交换量为正值。全年CO_2净吸收量为465 g·m^(-2)。白天CO_2通量随着光合有效辐射的增大而减小。CO_2排放量与土壤温度和气温日较差均呈正相关。高寒湿地土壤体积含水量对CO_2通量的影响很微弱。降雨事件发生后,CO_2排放量在短期内有所升高。各影响因子中,光合有效辐射对高寒湿地CO_2通量影响的相关度最高,其次为气温日较差,土壤温度,而土壤体积含水量对CO_2通量影响的相关度最低。

2001—2011年西宁市空气质量特征及其与气象条件的关系

利用2001—2011年西宁市城市空气质量日报资料,研究西宁市区域性污染特征,并结合气象资料对空气质量变化特征和影响因素进行分析。结果表明:西宁市空气污染以可吸入颗粒物为主要污染物,空气质量以优和良居多;空气质量季节变化特征明显,春季空气质量最差,其次是冬季和秋季,夏季空气质量最好;冬春季空气质量不稳定,夏秋季空气质量较稳定,空气质量年变化幅度大,供暖期API指数明显高于非供暖期;沙尘影响指数呈下降趋势;从年际变化来看,空气质量有明显改善;气象要素对大气污染物有制约关系,其中起主要作用气象因子为沙尘日数、降水量、相对湿度和气温;可吸入颗粒物长距离输送是西宁市冬春季重污染的主要原因,沙尘来源于新疆、甘肃西北部、内蒙古中西部及青海省西北部的柴达木盆地。

祁连地形云与垂直风的关系

利用2007-07-12至2007-08-19的地面观测资料和三轴风速仪资料,对祁连地形云的形成与垂直风速之间的关系进行了分析。按照地形云形成的天气背景,将其分为5类过程进行了分析,结果表明:降水量和低云量以及气层的抬升(三轴风垂直分量W)有着密切的关系。当该地区主导风向为西南风时,W为正值(气层抬升),低云量增加,此时有降水或降水强度较大;该地区主导风向为东北风时,W为负值(气层下降),低云量减少,此时无降水或降水强度较小;多数情况下,降水发生在主导风向为西南风时,降水时间与W开始抬升时刻相差1～2 h。另外,湍流强度的垂直分量变化也与降水有很明显的关系。一般情况下,湍流强度的垂直分量比较大时,伴随着有较大低云量和降水强度;湍流强度的垂直分量比较小时,伴随着有较小的低云量和降水强度。当湍流强度的垂直分量大于水平分量时,也正是降水发生的时间或与降水时间相差1～2 h。这种情况可以说明降水的产生与地形抬升后的大气形成的低云降水或者中高云降水有关系。

青海高原干旱时空分异特征及发生风险研究

青海省干旱灾害具有发生频繁、影响范围大、持续时间长的特点,严重影响本省农牧业生产,对其发生、分布及出现风险进行研究,成果对降低农业生产风险、水利工程布局建设有很好的参考作用。本文通过修正Penman公式中辐射计算模型,定义青海省干燥度干旱指标,将干旱划分为重旱、中旱、轻旱、无旱四级,对青海省1960—2010年的干旱年际变化趋势及空间分布特征进行分析。构造月干旱发生风险指数,以5月份为例对青海省月干旱发生风险进行了评估。主要结论如下:(1)1961—2010年,青海省年干旱程度以重旱与中旱为主,50年来重旱次数呈现极显著减少趋势;无旱次数呈显著的增加趋势;轻旱与中旱次数无明显变化趋势。冬季干旱以重旱为主;春季重旱减弱,轻旱增加;夏季重旱显著减少,无旱次数显著增加;秋季重旱趋稳。(2)柴达木盆地为重旱高发区;青海省东南部久治、河南、班玛等地为无旱或轻旱主要影响区;祁连山区、东部农业区及青南称多、玉树等地受轻、中旱影响较大。(3)5月份,重旱在三江源的东南部、祁连山区、环青海湖区、东部农业区出现可能性低;中旱高风险区位于柴达木的大柴旦、德令哈、乌兰、都兰及小唐古拉山、治多区域;轻旱高风险区域包括天峻、祁连、环湖区域大部分、东部农业区大部分地区及三江源的杂多、玉树、兴海等地。

三江源区高寒沼泽草甸日蒸散估算模型研究

蒸散作为重要的水文特征参数,是高寒沼泽草甸能量和水分消耗的主要途径,直接影响着生态系统的物质和能量循环。在高寒地区应用涡动相关法、波文比法、大型蒸渗仪等方法获取大范围实际蒸散较为困难。本研究通过高原地区辐射模型的比较、波文比系统观测,构建基于常规气象要素的高寒沼泽草甸实际蒸散模型,为高寒区域沼泽草甸大范围蒸散估算提供可能。研究结果表明,左大康辐射模型(ZUO)对青藏高原高寒沼泽草甸日辐射模拟效果最佳;采用FAO56 P-M,Priestley-Taylor,Hargreaves,Makkink等方法建立青藏高原高寒沼泽草甸日蒸散量估算参考蒸散量与实际蒸散量之间的经验模型,通过比较4种经验模型的RMSE,MAE和AI,发现经验模型FAO56 P-M,Makkink,Priestley-Taylor和Hargreaves都可以很好的估算高寒沼泽草甸的实际蒸散,其中FAO56 P-M,Priestley-Taylor和Makkink模型的模拟效果优于Hargreaves模型。

我国西北5省5城市API变化特征的对比分析

依据2001-2012年的空气污染指数(API)日报数据,从月(或季、年)平均和空气污染等级2个角度出发,研究西北5省5城市(西宁、兰州、银川、西安和乌鲁木齐)API和空气污染状况比例的变化特征和趋势分析,统计结果表明:(1)5城市空气质量等级以Ⅱ级良为主,首要污染物以可吸入颗粒物为主。在年、季节、采暖期和非采暖期API值有趋于同步的下降变化趋势,污染(优良)天数呈现明显的下降(上升)趋势,大气污染呈现一定的"区域化"的特征。(2)5城市API指数变化规律有明显的时间和空间差异。从多年API年均值来看,西安、兰州和乌鲁木齐较高,银川和西宁相对较低,且乌鲁木齐、兰州和西宁空气质量状况不稳定,而西安和银川变化相对比较平缓。5城市的年变化也呈现不同的变化特征,总体上夏秋季空气质量明显好于冬春季。(3)5城市谱峰区间逐渐向低浓度范围偏移且天数逐渐增加,高浓度事件逐渐减少,各城市向低浓度转变的年份不完全一致。

青海玉树隆宝高寒湿地近地面能量收支状况研究

基于青海玉树隆宝湿地2011年10月-2012年9月气象观测数据,利用组合法计算其近地面的感热通量和潜热通量,进而分析近地面能量收支状况.结果表明:隆宝湿地太阳辐射资源充足,达6 770.8 M J·m^(-2),受积雪影响,冬季日反射率最高可达0.93;11月和12月地面吸收的90%以上短波能量以辐射形式传给大气,而6月份则不到30%.地面全年以净辐射和土壤热通量吸收能量,其中,77%以潜热形式支出,23%以感热形式支出,但各月能量收支特征与之有所不同.

日照时长对青海湖草地能量平衡的影响

基于青海湖东北部的西海镇环境梯度监测系统9月上中旬的观测数据,利用波文比法计算感热和潜热通量,得到2种极端日照时长和3种日照时长条件下的能量平衡,方差分析和多重比较(LSD法)证明,不同日照条件下能量平衡存在明显差异,表明用日照时长模拟太阳辐射能具有一定的可行性。日照条件对能量平衡的影响主要体现在峰值大小、峰值出现时间、地-气交换形式等方面,峰值随日照时长增加而增大,其他方面要分情况、分时段具体分析。

近50年青海高原生长季日照时数的变化特征

为了了解近50年青海高原生长季日照时数的分布规律和变化趋势及其变化原因,选用青海高原43个气象站的基本气象数据,分析整个区域和4个生态功能区生长季日照时数在过去50年中的变化趋势和变化成因。结果表明:青海高原整个区域和柴达木盆地生长季日照时数呈显著减少趋势,其他3个生态功能区变化趋势不明显。空间分布为从西北部向东南部逐渐减小。变化趋势存在较大的空间差异性。整个区域和柴达木盆地日照时数突变时间分别为2004年和1999年,环青海湖地区、东部农业区和三江源地区在2006—2008年之间发生突变。影响青海高原整个区域和生态功能区生长季日照时数的主要因子是云量,而次要因子表现略有不同。生长季日照时数的分布随着经度和海拔高度的增加而减少,随着纬度的增加而增加,经度的影响最大。

1964~2013年青海省不同生态功能区蒸发皿蒸发量的变化特征

选用1964~2013年青海省43个气象站常规观测资料,分析4个生态功能区蒸发皿蒸发量的时空变化特征,并采用完全相关法进行蒸发皿蒸发量变化趋势的成因分析。结果表明：近50 a来,青海省4个生态功能区蒸发皿蒸发量的年和季节变化特征明显,柴达木盆地和三江源区年蒸发量整体分别呈显著下降和上升趋势,而环青海湖区和东部农业区变化趋势不明显;4个生态功能区年蒸发量均呈先降后升的阶段性变化特征,但转换时间不尽一致。青海省春、夏、秋季和年蒸发量均从西北向东南逐渐减小,冬季从南向北逐渐减小。柴达木盆地和东部农业区年蒸发量突变时间分别是1998年和2002年;环青海湖区和三江源区突变不明显。影响青海省4个不同生态功能区年蒸发量的主要气象因子不同：柴达木盆地为风速、日照时数、平均气温和气温日较差,环青海湖区为平均气温、风速和气温日较差,东部农业区为风速和相对湿度,平均气温、相对湿度和气温日较差是三江源区蒸发量上升的主要因素。

青藏高原高寒湿地冻融过程土壤温湿变化特征

青藏高原高寒湿地作为大江大河支流的发源地,其冻融过程对该地区及下游的生态系统和气候调节有重要意义。利用青藏高原腹地三江源区隆宝高寒湿地试验站的高时间分辨率土壤温湿数据,对冻融过程中土壤温湿的季节、日以及冻融转换期变化特征进行分析和探讨。结果表明:(1)高寒湿地土壤冻融过程中,土壤温度整体表现出夏高冬低的变化特征,冻结期5 cm、40 cm、20 cm、30 cm和10 cm地温依次增大,地温随深度变化存在一定的不规律性,而非冻结期则正好相反;土壤湿度在冻结期自上而下逐渐降低,融化期自上而下逐渐增加。(2)土壤表层5 cm和深层40 cm地温存在显著的日变化特征,表层较深层变化更显著,且夏季变化幅度最大;土壤含水率较稳定,除表层有一定波动,其他各层无明显日变化。(3)冻融转换期,土壤温度垂直分布存在显著的三层结构,10 cm和30 cm处与邻近层的温度差异是导致这种特殊分布的主要原因;随着深度的加深,土壤含水率冻结期(融化期)逐渐增加(减少),且深层比浅层的变化时间明显滞后。