ERA5再分析资料对甘肃省近地面风速气候特征及变化趋势再现能力的评估

为了探究ERA5再分析资料对甘肃省近地层风速的再现能力,利用甘肃省1981-2020年80个国家级气象台站的地面风速资料,分析了近40年间甘肃省风速变化情况,并比较了第五套欧洲中期天气预报中心再分析资料(ERA5)与观测资料变化趋势的异同,讨论了其对甘肃省地面风速的再现能力。结果表明,甘肃省四季平均地面风速自西向东逐渐减小,地面风速最大季节均为春季,不同地区风速偏小季节有所差异;近40年地面风速的变化整体上趋于平稳,但各站点春季风速以显著下降趋势为主,其余三个季节以上升趋势居多;在20世纪90年代初以前四季平均风速均呈现减小趋势,春季变化趋势最强,秋季变化趋势最弱,之后转为平稳变化或上升趋势,冬、夏两季风速上升趋势较强。ERA5再分析资料对甘肃省风速月际变化和主要季节特征的再现能力较好,但对各季节平均风速值和风速长期变化趋势的再现能力较差,仅在风速下降时期有较好的再现能力,并且ERA5风速资料也不具备再现甘肃省各季节风速长期趋势的能力;ERA5再分析资料不能直接用于估算甘肃省的风能密度,但对其进行线性偏差订正后,在风能密度的多年平均值方面有较好的再现能力。

甘肃省麦积山景区生态需水特征研究

为了探讨研究麦积山景区水分变化特征,为景区水资源的开发利用提供依据。运用麦积山景区内多年土壤湿度资料及气象资料,对景区内生态需水特征进行分析。结果表明,麦积山景区内年实际需水量为678×106m3,土壤含水占21%,蒸散量占79%;最小生态需水定额为480×106m3,土壤含水占16%,蒸散量占84%;最小适宜生态需水定额为624×106m3,土壤含水占18%,蒸散量占82%。降水量为614×106m3,可消耗水中水分盈余78×106m3。降水量大于蒸散量的年份占76%。自21世纪80年代以来,蒸散量呈线性增加趋势。一年之中,6—10月降水量大于蒸散量,11—12月、1—5月降水量小于蒸散量,蒸散需水靠土壤水调节。春季降水量与蒸散量相差较大,对瀑布、溪流等有一定影响。

干旱对作物生长的影响机制及抗旱技术的研究进展

从作物的光合生理、根系生长、作物形态、产量形成等方面阐述了干旱胁迫抑制作物生长发育的原因,简析了作物的抗旱现状及提高抗旱性的途径,提出了作物在干旱胁迫影响下存在的问题并对今后的相关研究进行了展望。现有的研究结果表明:在作物生育期内发生干旱胁迫,叶片的光合生理所受影响最大,净光合速率、蒸腾速率和气孔导度显著降低。在作物生长发育前期遇干旱胁迫,多数作物会维持较高的根系活力,保证地上部植株的正常生长,到胁迫后期,根系活力逐渐降低,地上部植株的生长受抑制作用明显,导致作物产量下降。干旱胁迫对各生育期作物产量的影响程度略有不同,小麦产量受干旱胁迫影响最严重的是孕穗期和抽穗期,拔节期和灌浆期受干旱胁迫的影响次之;对于玉米而言,开花期和灌浆期遇干旱可导致玉米严重减产。作物抗旱性的研究十分复杂,且不同作物的抗旱性存在很大差异,应综合考虑作物遗传学、生态学、分子生物学等,同时结合干旱诱导蛋白和基因工程技术措施等加深对作物抗旱性的研究。

甘肃省不同气候类型区土壤水分特性

为揭示甘肃省不同气候区不同质地土壤的容重、田间持水量和凋萎湿度的差异,对观测资料的适用性和推广价值进行评价。通过对77个站点10—100 cm土壤水分资料的分析,结果表明:甘肃省全省的土壤容重范围为0.89~1.79 g/cm~3,平均值为1.36 g/cm^(3),表层土壤容重与深层土壤容重差异显著(P<0.05),半湿润区、半干旱区浅层土壤容重更易受到外界环境及人为活动的干扰。甘肃省大部田间持水量由西北向东南呈增加趋势,田间持水量的最大值为36%~40%,分布在高寒湿润区10—50 cm土层,全省10 cm与20 cm土层田间持水量差异较小,相关系数为0.96,与其他层次差异较大,50 cm土层很可能是甘肃地区土壤田间持水量的分界层。各土层凋萎湿度最大值均出现在冷温带干旱区、高寒半干旱半湿润区中部,不同层次间田间持水量与凋萎湿度呈极显著相关。甘肃省全省大部分地区主要以壤土为主,除此之外干旱区主要以砂壤土为主,半干旱区主要以砂壤土与黏壤土为主,半湿润区主要以粉壤土与黏壤土为主。探讨不同气候区不同层次间土壤容重、田间持水量和凋萎湿度的差异,以期为保障地上生产力、提高水分利用效率提供数据支撑。

气候变化对西北地区不同气候类型区春小麦生长的影响

以直接研究观测到气候变化对作物发育和产量的影响,可以为评估气候变化对作物生产影响提供更准确的信息。利用西北地区特干旱(敦煌)、干旱(武威)、半干旱(定西)、半湿润(临夏)、湿润(岷县)5个案例区1981(1986)—2017年地面观测数据,分析气象变化趋势,确定春小麦生长、产量与气候因子的关系。结果表明,1981—2017年间,5个案例区的气候变化模式及其对春小麦物候和产量的影响在空间和时间上是不同的。除极端干旱地区出现较暖和较潮湿的趋势,其他地区观测到较暖和较干燥的趋势。相关分析表明,1981(1986)—2017年武威、定西、临夏站春小麦产量呈增加趋势,但变化趋势除武威站外均不显著,其中武威站生育期内≥30℃天数的减少致使武威站近37年来产量增加,而定西站生育期内降水增多、每穗粒数显著增多及不孕小穗数的显著减少致使定西站近32年产量呈增加趋势。预计随着全球气温的持续升高和未来降水格局的变化,将进一步影响中国西北地区春小麦生产。

干旱胁迫下半干旱雨养区春小麦光响应曲线的拟合

为揭示半干旱雨养区干旱胁迫对春小麦光响应模型的适应性,通过对4种光响应曲线模型的分析比较,探讨干旱胁迫对春小麦光响应模型的适用性。结果表明:持续干旱胁迫明显降低春小麦叶片的净光合速率,而生育后期的复水使得T1、T2处理出现了超补偿效应。各模型下的光响应参数拟合结果显示,最大净光合速率在指数模型的模拟效果最好,光补偿点在直角双曲线修正模型中拟合效果最好,暗呼吸速率在指数模型的拟合效果最好。4种模型中直角双曲线修正模型模拟效果最好。综上所述,干旱胁迫明显降低春小麦叶片的光合能力,降低小麦叶肉细胞的光合活性,而胁迫后期的复水使得T1、T2处理小麦叶片的光合能力得以恢复,出现了超补偿效应。

水分胁迫对干旱半干旱区玉米关键生育期生长发育及产量的影响及评价

随着气候变暖对农业生态系统影响加剧,水资源极为短缺的西北干旱半干旱农作物将面临重大挑战。本文通过开展干旱半干旱区玉米抽雄期开始控水至生育期结束(T1处理)和全生育期自然干旱(T2处理)的干旱过程模拟试验,揭示干旱半干旱区同一作物干旱灾害形成的异同,以期为不同气候区作物干旱致灾过程提供理论依据。结果表明:不同干旱胁迫显著影响干旱半干旱区玉米株高、叶面积与叶绿素含量。其中,T1处理对半干旱雨养区玉米株高、单株叶面积生长影响更显著;T2处理下干旱区玉米对干旱胁迫的响应敏感于半干旱区。半干旱区不同干旱处理玉米单株叶面积从七叶至灌浆期总体呈增加趋势,干旱胁迫虽然降低玉米单株叶面积,但植株为保证后期生长发育,增加叶面积来弥补干旱胁迫导致的光合产量不足。因此,为保证干旱半干旱区玉米产量,半干旱区适宜种植光合能力较强的品种,干旱区适宜种植株高、叶面积适宜的品种,且抽雄期是半干旱区玉米生长发育的敏感期。

西北东部半干旱区一次极端特大暴雨的触发和维持机制

2022年7月15日地处西北东部半干旱区的甘肃庆阳出现特大暴雨,多站日雨量和小时雨量均突破历史极值,利用多源观测资料和ERA5再分析资料,针对这次特大暴雨过程形成机制进行分析。结果表明,本次过程是发生在黄土高原复杂地形下弱天气尺度斜压强迫、弱不稳定能量及深厚湿层背景下的暖区暴雨,局地性强、强降水持续时间长;南亚高压、副热带高压及低层气压系统上下叠加的环流形势配置有利于中尺度对流系统发生发展;地面辐合线和偏南低空急流触发对流系统初生、发展,低空急流的发展和长时间维持使地面辐合线不断加强,同时急流左侧(暴雨区)与其出口区和入口区右侧形成的稳定次级环流是对流系统维持的关键,而凝结潜热释放引发的局地锋生、低层正涡度发展则是对流系统发展维持的另一重要因素,同时也是大气不稳定度维持的重要原因。中尺度对流系统呈现深厚低质心、准静止特征,雷达回波具有后向传播和列车效应特征。

计算机信息系统雷电防御技术

现代信息技术的发展与普及应用,计算机信息系统规模越来越大,其在社会经济建设发展以及各个行业和领域中发挥着非常重要的作用。但因为雷电天气的影响,对于计算机信息系统带来的威胁与危害日益增大,每年都能够看到很多由于雷击导致的计算机网络系统瘫痪或者信息系统传输中断等事故。基于此,本文首先分析了计算机信息系统雷电入侵途径,并提出了几点雷电防御技术。

城市轨道交通防雷技术与应用

城市轨道交通系统使用了最为精密的设备,其极易受到雷电流的干扰,对设备造成损害,从而严重影响交通轨道的正常使用,甚至会威胁人民生命财产安全。本文基于城市轨道交通建设特点,详细阐述了城市轨道交通系统的组成以及雷电电磁环境对各个区域的影响,从而提出具体的防雷方案,希望能进一步促进我国城市轨道交通的安全运行,切实为我国经济发展贡献一份力量。

模拟太阳辐射减弱对不同播期冬小麦田N_(2)O排放影响及光谱估算

太阳辐射减弱是全球气候变化的主要特征之一。太阳辐射减弱对农田氧化亚氮(N_(2)O)排放有何影响以及能否基于高光谱遥感进行估算,尚未见报道。通过田间模拟试验,探讨了不同遮阴强度下不同播期对冬小麦田N_(2)O排放的影响及基于冠层高光谱变量估算N_(2)O排放通量。采用普通黑色遮阳网覆盖冬小麦植株冠层,以模拟太阳辐射减弱。遮阴强度设3个水平,即对照(CK,不遮阴,遮阴率为0)、中度遮阴(S1,遮阴率为61.85%)和重度遮阴(S2,遮阴率为83.91%);播期设2个水平,即常规播期(T)和晚播(L)。结果表明:①遮阴显著提高了冬小麦农田N_(2)O排放量,即S2>S1>CK;晚播明显降低麦田N_(2)O排放量。②冬小麦冠层光谱反射率与N_(2)O排放通量的敏感波段,主要在红光波段和近红外波段,拔节期呈显著正相关,最大相关系数为0.92,孕穗—抽穗期呈显著负相关,最大负相关为-0.75。6种植被指数与N_(2)O排放通量呈显著相关性,其中NLI(非线性植被指数)与N_(2)O排放通量的相关系数最佳,为0.93(拔节期)、-0.77(孕穗—抽穗期)。③于拔节期建立了以NLI和629、630 nm原始反射率(ρ629、ρ630)为参数估算N_(2)O排放通量的逐步回归模型,建模集和验证集决定系数R^(2)分别为0.89和0.83;于孕穗—抽穗期建立了以ρ1072、ρ760为参数估算N_(2)O排放通量的双变量模型,R^(2)分别为0.70和0.75。研究认为,通过构建高光谱遥感参数模型估算农田N_(2)O排放量是可行的,这为进一步开展区域农田N_(2)O排放量遥感监测提供了试验参考依据。