青藏高原地面感热对北半球大气环流和中国气候异常的影响

在青藏高原地面感热通量的基本气候特征以及异常变化的空间结构和时间演变趋势研究的基础上 ,进一步就高原地面感热异常对北半球大气环流和中国气候异常的影响进行诊断研究 ,并利用IAP2 LAGCM对青藏高原地面感热异常的影响进行了数值试验。结果表明 :冬季地面感热在青藏高原西部、藏南谷地、横断山地区异常偏强 ,中、东部异常偏弱时 ,可使北半球 50 0hPa高度场表现出较明显的EU型和PNA型 ;高原西部、青海中北部异常偏弱 ,高原中部及东南部异常偏强时 ,使北半球 1 0 0hPa高度场的年际差异加强 ;西部、南部为正 ,柴达木及青海东部地区为负时 ,则新疆南部、西北东部及江南地区少雨 ,全国大部地区气温偏高。夏季高原地面感热通量距平特征为西南、藏南谷地、横断山区偏强 ,高原大部(中心在青海南部 )异常偏弱时 ,则 50 0hPa高度场上青藏高原南部 (孟加拉湾 )高度偏高 ,高原北部高度偏低 ,负值区在帕米尔 ;当感热通量距平特征为高原西南、藏南谷地、横断山区偏弱 ,高原大部异常偏强时 ,有利于南亚高压的建立与维持 ;当地面感热通量呈南正北负距平差异时 ,长江上游、黄河源头及西北地区东部和东北部分地区降水量比常年偏多 ,气温偏低 ,中国东部、南部降水偏少 ,气温偏高。通过数值模式进行的敏感性试验证实了?

西北干旱区地表辐射特性的初步研究

利用 2 0 0 0年 5～ 6月敦煌 (戈壁 )陆面过程野外观测实验加强期的地表辐射观测资料以及HEIFE中绿洲 (张掖 )和沙漠两站 1 991年同期的地表辐射观测资料 ,分析了三种不同下垫面晴天地表辐射各分量的日变化特征。结果表明 :绿洲区和沙漠区总辐射略高于敦煌戈壁区 ;地表反射率沙漠区和敦煌区明显高于绿洲区 ;地面有效辐射戈壁区最大 ,张掖绿洲区最小 ;

黑河地区鼎新戈壁与绿洲和沙漠下垫面地表辐射平衡气候学特征的对比分析

利用2006年2月至2007年1月在甘肃酒泉金塔地区进行的"绿洲系统能量与水分循环过程观测与数值研究"野外试验中鼎新戈壁下垫面地表辐射观测资料,对戈壁地区不同天气条件下和季节平均的辐射平衡特征进行了分析,并将其辐射平衡各分量的年变化特征与HEIFE实验区张掖和沙漠站1991年同期的辐射观测资料作了对比分析.结果表明:鼎新戈壁地区7月典型晴天下,其辐射各分量表现出了标准的辐射平衡的日变化形态,总辐射峰值达到1 081 W.m-2,净辐射峰值也在650W.m-2以上;由于阴天和降水天气过程的影响,使7月平均的辐射特征与典型晴天相比,短波辐射减少了30%左右.辐射收支的季节差别非常明显,季节平均日积分值由大到小依次为夏季、春季、秋季和冬季,冬季的总辐射日总量不到夏季的一半,净辐射只有夏季的1/4多些;总辐射年总量达到6 500MJ.m-2以上,4月沙尘天气对这一地区总辐射有一定的影响.地表反射率整体表现为夏季小、冬季大,年平均值为0.241,比绿洲的大,而小于沙漠地区.而地面有效辐射却在夏季最大,冬季最小,年变化趋势与沙漠地区极为相近;春、夏、秋季有效辐射与吸收辐射之比在0.5左右,冬季增大到0.7以上,年平均分别为0.56,比沙漠的稍小而远大于绿洲地区;地表净辐射年变化与总辐射相同,年总量达到2 360 MJ.m-2,大于沙漠地区而比绿洲地区小很多.

近40a来青藏高原地区总辐射变化特征分析

利用青藏高原及周边22个日射站近40a的总辐射及日照百分率资料确定了Angstrom-Prescott模型(APM)系数,结合高原及毗邻地区116个地面站的资料估算了高原地区近40a的总辐射.结果表明:高原主体光照充沛,年均日照时数可达3000h以上,有较好的利用前景;总辐射40a平均年总量在高原西部为高值区,此高值带向东北和东南延伸,其中北支可抵达内蒙古高原.年代际变化在高原及周边地区不一致,但从整体上看,总辐射距平值60、70年代为正值,表明这一时期高原总辐射增大;80、90年代总辐射距平为负,这一时期总辐射减小.火山活动是该时段总辐射减小的一个重要原因;总辐射随着纬度的增大而减小,随着海拔、日照百分率的增大而增大.纬度、海拔、日照3个因子中,日照是总辐射的一个主要影响因子,纬度对总辐射影响较大,海拔对总辐射影响较小;高原地区总辐射变差系数大值区在高原西部.就平均状况而言,高原地区总辐射变差系数仅为0.031,表明高原地区总辐射波动相对较小,总辐射较稳定.

青藏高原地面感热及其异常的诊断分析

利用青藏高原主体 60个地面气象观测站 1 961～ 2 0 0 0年历年各月本站气压、地面气温、风速、地表温度等资料 ,计算了高原地面拖曳系数CD 和地面感热通量。通过主成分分析、主值函数和功率谱分析等方法 ,对各季代表月CD 系数和地面感热通量的基本气候特征 ,以及地面感热通量异常变化的空间结构和时间演变趋势作了较系统的诊断研究。结果表明 :利用 40年资料计算的拖曳系数与地面感热通量可以较好的反应青藏高原下垫面感热的基本气候特征 ,即高原CD 系数东南部大 ,西北部小 ;冬季大 ,夏季小。多年平均高原地面感热通量仅在冬季小范围出现弱的负值 ,其余季节感热均为正值。感热通量大的地方其年际变化也大 ,其年际异常的主要空间型 ,第一是南北差异 ,第二东西差异 ,第三为高原主体及东部地区与外围的差异。其在年际变化中存在明显的 1 0年际以上变化趋势 ,具体表现在 1 961～ 2 0 0 0年期间 ,冬季高原北部和西部地区地面感热有减弱趋势 ,而高原中部和东南部呈明显的上升趋势。夏季高原主体及东部地区感热通量不断加强 ,而高原西部地区则相反。春、夏、秋三季均以 1 3年以上的长周期振荡为主 ,冬季第一主分量表现为准 3年的短周期变化。

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。

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%.

几种常用净辐射计算方法在黄淮海平原应用的评价

Penman修正式和FAO Penman-Monteith公式是利用气象资料计算参考作物蒸散量方法中应用最广泛的。这些公式中净辐射是根据温度、日照时数、湿度以及一些当地的参数来计算的。用实测数据评价净辐射计算方法的研究还很少。该文作者利用中国科学院禹城综合试验站实测数据对两个公式中净辐射计算方法在黄淮海平原的应用进行了评价。在Penman修正式中，别尔良德法、彭曼法、布朗特法和邓根云法是常用的净长波辐射计算方法。结果表明：在Penman修正式净辐射公式中，采用别尔良德净长波计算方法误差最小，而且与FAO Penman-Monteith公式中净辐射计算精度一致，但都存在相对误差在11～1月份比其他月份偏大的现象。进一步建立了适合本地区的用总辐射推算净辐射的经验公式。

利用MODIS数据直接估算晴空区干旱与半干旱地表净辐射通量

通过对地表处向下短波辐射、向上短波辐射、向下长波辐射和向上长波辐射通量的4个能量收支分量的参数化,利用多个MODIS陆地和大气产品,给出一个不需要地面观测气象数据,仅用卫星遥感数据来计算晴空条件下干旱与半干旱地表上的净辐射通量计算方案。方案计算了2003年7—10月、2004年7—11月及2005年6—10月期间退化草地89个晴空数据和农田85个晴空数据,与地面观测数据对比表明方案能有效计算净辐射通量,均方根误差达到47.5和49.2W/m2,优于国内外同类研究的精度。

额济纳绿洲地表辐射和热量特征研究

通过利用2003年9月5日～9月29日黑河下游额济纳地区的微气象观测资料,分析了额济纳绿洲在晴天、阴天和降水天气条件下的地表辐射、热量平衡和土壤温度等微气象特征。结果表明：在不同天气条件下近地层微气象特征变化有很大差别,晴天时地表微气象特征日变化规律明显,阴天和降水天时变化规律不明显。观测期间平均气象特征与晴天较接近,平均总辐射、净辐射和感热通量与晴天比值基本大于0．8。晴天的日变化特征基本上代表了绿洲区的气候特征,阴天和降水天时的变化表示了在晴天基础上的扰动大小。晴天时地面热量交换以感热通量为主,日间绿洲内平均Bowen比为1．5左右；阴天地面热量交换以潜热通量为主,平均Bowen比在0．5左右。

中国地表净辐射推算方法的研究

利用我国气象系统现有的50个净辐射站1993—2000年的辐射及相关气象资料,采用5种方法计算地表净辐射月值,结果表明:论文构建的多因子综合法是一种误差最小、精度最高的推算方法,平均相对误差为0.348,4至9月误差在0.20以下,可用于全年各月地表净辐射的推算;其次为Chang Jen_Hu修正式和Penman修正式,平均相对误差都在0.64以下,误差小于0.20的站月数约占半数左右,4至9月误差都在0.25以下,可用于植物生长期间的地表净辐射推算。各种方法推算的平均相对误差,都具有北部地区明显大于南部地区,冬半年(11至2月)明显大于夏半年(3至10月)的时空分布特征。

宽波段热红外方向性辐射建模

温度和发射率的常规定义均是针对均匀同温的物体 ,但陆地表面通常是既不同温又不均匀 ,热辐射的方向性不可忽略。在一个概念模型的基础上 ,把复杂的不同温地表分解为若干均匀同温的组分 ,建立宽波段热红外方向性辐射模型 ,并针对一个不同温的叶子冠层进行了建模及反演的实验研究。对反演结果的统计分析表明 ,此模型有较高的抗噪声能力 ,当冠层顶部及底部温度的先验预测值存在 2K偏差 ,观测噪声等效温差 (NEΔT)为 0 2 9K时 ,顶层及底层的平均反演温度与模拟真实值的偏差分别为 0 0 8K和 0 2 4K ,反演所得结果的标准偏差分别为 0 15K及 0 48K。

青藏高原地表反照率计算研究

根据改进的甚高分辨率扫描辐射仪（ＡＶＨＲＲ）５个观测波段的光谱特征，经多次试验，设计了一组从卫星观测的地－气系统的辐射测值中提取晴空资料的多通道门槛值判识法和提取月平均反照率的合成法；并对１９９２年ＮＯＡＡ－１２卫星获取的ＡＶＨＲＲ资料进行计算处理，分析提取晴空数据，在此基础上按卫星轨道覆盖周期合成计算得到的晴空行星反照率和地表反照率，并且计算了逐月的地表反照率。对计算结果做了初步分析和认真比较。

地表热辐射方向性研究进展

地表热辐射方向性是基于多角度热红外遥感数据反演组分温度的基本问题 ,论文分析了国内外近来从等效比辐射率和热辐射模型两个角度研究非同温热辐射方向性所取得的进展和存在的问题 ,并指出今后应继续基本概念的探讨 ,加强遥感基础实验和热辐射理论模型简化和验证工作 ,进一步探讨基于热红外多角度遥感数据反演组分温度的新方法。

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。

青藏高原西部冬季地表净辐射与中国降水的关系

本文利用1982年8月～1983年7月在青藏高原地区进行的辐射平衡观测资料,计算了高原西部地区历年冬季(11～2月)的地表净辐射。通过对高原西部冬季地表净辐射的分析阐明了高原西部地表加热场的特征,并讨论了它与我国的西南秋雨、长江流域伏旱以及黄河上游雨季降水等的关系。

青藏高原地区云对地面有效辐射的影响 Ⅰ. 综合分析

本文利用１９８２年８月—１９８３年７月青藏高原地面热源观测试验资料，讨论了青藏高原地区地面有效辐射时空变化的基本特征，分析了地面有效辐射与云层覆盖率和云状的关系。结果表明：云是影响地面有效辐射变化的重要因子；地面有效辐射是云层覆盖率的二次函数，函数形式为二次三项式；地面有效辐射对云状变化的响应是非常明显的，中云（Ａｓ）对地面有效辐射的影响最大，其次是低云（Ｃｂ、Ｓｃ）。高云（Ｃｉ）对地面有效辐射的影响相对较小。

青藏高原边缘积雪辐射特征

利用中国陆地生态系统通量观测研究网络的玛曲站观测的一次降雪过程的资料,对青藏高原东部边缘冬季的降雪、积雪过程的辐射特征进行了分析.研究结果表明;积雪期晴天和降雪过程的向上短波辐射的峰值分别约为降雪前晴天的3和2倍.无积雪晴天地表反射率主要分布在0.175～0.36,新雪地表反射率主要分布在0.8～0.9.大气逆辐射变化较小,降雪过程的最大,积雪时的最小.地表长波辐射则为降雪前最大,降雪时最小.积雪覆盖的晴天比无积雪时的净辐射变化幅度减小,且早上由负转正的时间推迟.

青藏高原地表分类及其东北部辐射通量的二维数值模拟

通过对青藏高原地区地表特征的格点分类及沿五道梁站的经向二维中尺度数值模拟 ,结果发现 :青藏高原地区 1 3类地表特征都有 ,尽管其植被自西北向东南呈带状分布 ,但仍十分复杂 ;而其地表特征的这种格点分类为该地区的高分辨数值模式模拟提供了极其有用的下边界条件。地面净辐射通量及其诸分量的模拟结果与观测结果的相当接近与一致表明 ,该模式具有模拟青藏高原地区地面通量日变化的能力。模拟结果和观测分析还指出 :夏天晴天条件下 ,太阳净短波辐射是地面辐射能收支中的主分量 ,其 844W m2 的峰值明显大于内地 ,出现在 1 2 :0 0BST( 0 4 :0 0UTC)至 1 4:0 0BST( 0 6:0 0UTC)的单峰值区间与地面向上长辐射的一致 ,但超前 1h ;而大气向下逆辐射的日变化较地面向上长波辐射和地面净辐射的复杂 ,这与高原地区云的复杂变化有关 ;地面净辐射的单峰平均值约 584W m2 ,但因其下垫面类型不同而明显相异。感热通量的剖面结构及演变揭示出一些重要特征。

干旱荒漠区土壤水热特征和地表辐射平衡年变化规律研究

利用2000年9月1日至2001年8月31日期间“我国西北干旱区陆气相互作用野外观测试验”在敦煌荒漠取得的陆面过程观测资料,研究了干旱荒漠地表温度、土壤热量通量、土壤湿度和地表辐射分量、地表反照率等物理量的日循环和年循环特征及其影响机制,分析了地表温度极值特征和冻结时段、土壤热量输出和输入特征及土壤湿度的变化规律,探讨了干旱荒漠区土壤水热特征和地表辐射平衡特征所隐含的气候学意义,揭示了土壤水热特征和地表辐射平衡特征与气候和环境的关系．