降雨条件下风速对迎风坡坡面细沟侵蚀特征的影响

[目的]为明确风力作用下迎风坡坡面细沟侵蚀特征。[方法]采用人工模拟风驱雨试验,研究在不同风速条件(0,3,5,7 m/s)下迎风坡坡面水沙过程变化规律及细沟形态特征。[结果]与无风坡面相比,迎风坡面产流时间和跌坎出现时间分别增加20.59%~47.06%和33.10%~137.78%,坡面平均流速减小12.86%~22.53%;产流率和产沙率随风速的增加而显著减少(p<0.05),不同风速条件下,迎风坡面产流率变化趋势相近,随着降雨进行产流率逐渐增加,一段时间后保持稳定,不同风速下的阶段性无明显差异。产沙率随降雨历时的延长整体呈先迅速增加后缓慢下降并趋于稳定趋势,产沙率发生变化的节点与跌坎出现时间基本一致。细沟宽度、深度及其波动程度随着风速的增加而减小;细沟宽度、深度及其波动程度随着风速增加而减小;细沟宽深比和细沟倾斜度分别为1.40~1.69和13.47°~14.76°,均随着风速的增加而增大;不同风速条件下,细沟体积、细沟割裂度和细沟密度分别为4.39×10^(3)~10.27×10^(3)cm^(3),0.024~0.042,2.03~2.92 m/m^(2),三者均随风速的增加而减小。[结论]细沟体积、细沟密度和割裂度与坡面侵蚀量均呈极显著正相关关系,是表征迎风坡坡面细沟形态的优选指标。

“8·24”百色特大暴雨过程成因和预报难点分析

利用常规高空和地面气象观测数据、自动站气象观测数据及欧洲中期天气预报中心全球第五代大气再分析数据集(ERA5)等资料,对2023年8月22—25日百色市特大暴雨过程进行分析。结果表明:(1)此次过程具有一定的极端性。最大累计降雨量和日降雨量250 mm以上的特大暴雨出现在岑王老山东南侧。(2)强降雨发生在中、低层低涡受副热带高压阻挡在桂西停滞的形势下,湿层深厚、对流不稳定较强、抬升凝结高度和自由对流高度较低,适当的0℃层高度使暖云层较厚,在弱的垂直风切变下提高了降水效率。(3)在无低空急流的情况下,低层偏南风风速夜间加大,增强水汽输送和低层的辐合及垂直运动,导致强降水具有明显的夜雨特征。(4)低层东南风与岑王老山迎风坡耦合产生强烈上升运动,并在迎风坡以南形成垂直环流,利于产生对流;山脉的阻挡作用使雨带停滞,导致特大暴雨的发生。(5)数值模式降水产品的预报差异,无低空急流情况下水汽条件能否满足特大暴雨发生,地形的复杂机制等因素给此次过程的预报造成很大难度。

地理经纬双向过渡带和复杂地形下气候的过渡性和特异性--以宜昌市为例

宜昌处在我国地形第二、第三级阶梯的过渡地带,又位于我国南北过渡带秦巴山地南麓的中低纬度过渡带,长江中上游结合部,山地河谷平原并存,地形复杂,垂直高差大。气候资料分析和文献调研表明,宜昌天气气候因特殊地理环境具有过渡性和特异性:(1)年平均气温主要随地形高度递减,年总降水量主要随纬度升高减小。(2)年暴雨日数、连阴雨天数,在中西部随纬度升高而递减,等值线近似纬向排列;东部随地形升高而递增,等值线近似经向排列。(3)山地平原过渡带地形的阻挡滞留、辐合抬升等对极端短时强降水有明显加强作用,这种作用在秦岭与黄淮过渡带、太行山与华北平原过渡带有相似的天气气候效应。(4)宜昌位于江淮梅雨的西界、华西秋雨的东界,具有天气气候“分水岭”特征。(5)宜昌是暴雨雨团、西南涡移动的主要通道之一。

科尔沁沙地流动沙丘优势物种的点格局分析

植被恢复与重建在保护水土资源、防止生态退化和荒漠化扩大等方面发挥着重要作用,成为防治荒漠化的主要措施和方法。一定尺度内优势物种的格局反映了植被恢复的过程。通过在科尔沁沙地流动沙丘迎风坡底部建立了20 m×20 m样方,调查了流动沙丘3种优势物种的位置和高度信息,采用点格局分析的方法,对优势物种格局、过程与尺度的关系进行分析。经研究发现:沙蓬在该样方内,r<5 cm尺度上均匀分布,5 cm<r<50 cm尺度上表现为均匀分布与聚集分布交替出现的格局;狗尾草和差巴嘎蒿在0<r<50 cm尺度上表现为随机分布,但狗尾草在r=10 cm尺度上聚集分布和r=18 cm尺度上均匀分布。在r<5 cm尺度内,沙蓬和狗尾草表现为负相关,随着尺度的增大,出现正相关,但整体尺度以正相关为主且随着尺度增加相关性减弱。同质性条件下种子扩散模型不能解释沙蓬与狗尾草的空间格局,由于流动沙丘异质性较强,推测环境异质性是导致优势物种格局的主要原因。

河南“21·7”极端暴雨过程地形敏感性试验

使用FNL1°×1°再分析资料、高空和地面观测资料、多普勒雷达资料和卫星云图等资料,对2021年7月17—23日河南极端暴雨天气过程进行分析,采用WRF数值模式进行地形敏感性试验.分析结果表明,此次极端暴雨天气发生在稳定的大尺度大气环流背景下,对流层中低层的低涡、切变线以及中小尺度系统的不断生消是造成极端暴雨的直接原因;台风“烟花”的生成、发展和移动对暴雨区的水汽输送有着重要影响.地形敏感性试验结果表明:①将一定范围内的地形高度降低为0,会导致降水中心降水量减少,整体减幅20%~40%,同时会造成雨带西移1°E左右;②将固定范围内的地形高度降低时,会造成降水中心降水量减少,整体减幅10%~40%,地形高度降低大于或等于75%时,会导致雨带西移1°E左右;③将固定范围内的地形高度增加时,会导致降水中心降水量增大,整体增加10%~40%,地形高度增高50%以上会导致雨带东移1°E左右.

四川盆地西缘山地土壤的坡向性分异研究——以二郎山、大相岭为例

以四川盆地西缘二郎山和大相岭为例,探讨山地迎风坡与背风坡的土壤分异及其生产、生态意义。在山地迎风坡(WS),由于雨水充沛,植被繁茂,以土壤有机质和氮素为主要标志的生物积累旺盛,土壤盐基风化淋溶强烈,酸化明显。而在背风坡(LS),因雨水急剧减少,土壤生物积累和盐基淋溶及酸化作用明显减弱,基带土壤甚至出现有CaCO3聚积的钙化特征。山地土壤及其环境的这种坡向分异,导致了不同坡向土地资源利用和生态环境建设的差异:在迎风坡,耕地分布高度低,以水田为主,生态环境建设方式简单;背风坡则是耕地分布上限高,以旱地为主,生态环境建设方式相对复杂,难度也大。

哀牢山降水垂直分布特征

根据哀牢山脉北段迎风坡和背风坡地八个气象站的资料,讨论山地总降水和冷、暖平流降水的垂直分布及与东西坡地的对比特征.

毛乌素沙地土壤理化性质对中国沙棘人工林生长的影响

为了解土壤理化性质对中国沙棘生长及生产力的影响,对毛乌素沙地丘间地和迎风坡中国沙棘人工林进行研究。差异性检验结果表明,丘间地的土壤含水率、有机质、全N、速效N及全P含量均极显著或显著高于迎风坡;丘间地的树高、地径、冠幅以及地上生物量、林分生产力均极显著高于迎风坡。相关分析表明,树高、地上生物量与土壤含水率、速效N、全P含量呈极显著或显著正相关关系;树高与有机质含量呈显著正相关关系。土壤含水率与有机质、速效N、全P含量呈极显著正相关关系;有机质与速效N呈极显著正相关关系,速效N与全P呈显著正相关关系。逐步回归分析表明,土壤含水率在生长量及地上生物量积累中起重要作用,是决定林地质量和生产力的主导因子。通径分析表明,土壤含水率对树高、地上生物量的直接作用最大,起的间接作用较大。

哀牢山（西南季风山地）空气湿度资源的分布特征

根据哀牢山北段东、西坡山地不同海拔８个气象站的同期湿度资料，研讨了该山地空气湿度资源的年变化、东坡与西坡差异及其垂直分布特征。结果表明：湿度最大值在７月出现，最小值在２～３月出现；西坡的湿度资源优于东坡，尤其是干季，西坡的增湿效应最显著；年均湿度随高度变化一般呈线性分布，水汽压随海拔升高而降低，相对湿度仅在雨季随海拔高度升高而增加，而在干季则与海拔高度相关性最差。

巴丹吉林典型高大沙山粒度分布规律研究

选巴丹吉林沙漠典型高大沙山(1605m)为研究对象,对沙山沉积物进行系统采样分析。结果表明,巴丹吉林沙漠典型高大沙山(1605m)粒度组成中细砂含量最高,中砂次之;粗砂、极细砂和粗粉砂含量均较少,胶粒、粘粒、细粉砂未出现。迎风坡沉积物粒度比背风坡细。迎风坡砂粒大小均匀、分选好,迎风坡沉积物颗粒较背风坡总体要均匀。沙山迎风坡和背风坡沉积物由坡脚至顶部粒径总体变细,砂粒大小趋于均匀,分选变好,偏度和峰态由波动趋于稳定。大沙山迎风坡下部侵蚀作用为主,背风坡中上部以风力堆积为主,下部以重力堆积为主。

海岸带迎风坡环境干扰对造林植物叶片解剖、气孔和水分利用效率的影响

海岸迎风坡植被恢复是海岸带破坏生态系统修复的重要内容。本试验在广东中山市五桂山海岸带迎风坡(海拔300 m)选择了3种用于植被恢复的人工造林植物,红锥(Castanopsis hystrix)、米老排(Mytilaria laosensis)、云南石梓(Gmelina arborea)和2个同地点的野生种降真香(Acronychia pedunculata)与鸭脚木(Schefflera octophylla)作为实验材料,研究4年后3种造林树种对海岸迎风坡环境的适应。测定5种植物叶片的解剖特征、气孔形态、气孔密度(SD)和大小(SL)、光合作用和水分利用效率(WUE)等生理特性。结果表明,(1)5种植物的叶片解剖特征在迎风坡和背风坡都没有明显差异,除红锥外,SD和SL在两坡面也未表现出显著变化;(2)红锥和云南石梓在迎风坡显示出低的WUE,野生种降真香和鸭脚木有潜在的高的WUE,而米老排在迎风坡显示出对迎风坡造林环境有一定的适应能力;(3)5种植物叶片解剖特征和光合行为对潜在的水分胁迫响应的表型可塑性变化存在明显的种间差异。

地形和海拔高度对降水的影响

本文提出了一个表示降水与地形、海拔高度及地区气候条件关系的数学模式。通过计算和分析表明:地形对降水的最大影响是发生在盛行风向与向风坡坡向的交角σ接近于0°而向风面地形坡度α=45°左右时。σ愈小,地形对降水的增幅作用愈大。当α<45°时,α愈大,地形对降水的增幅作用愈大,背风面的降水比向风面减小愈少。当α>45°时,则正好相反。但是,当σ<45°和α在30°和60°之间时,地形对降水增幅作用随σ和α的变化并不很明显。在地形坡度均一的情况下,向风面降水的高度分布一般是先增后减,有一最大降水高度h_M出现,且气候愈干燥,h_M愈高。在气候很潮湿时,h_m→0,即最大降水高度出现在山麓。当向风面的地形呈阶梯形时,也可出现两个或两个以上最大降水高度。

横断山区北段山地土壤基本属性的坡向分异

研究了横断山区北段金沙江以东雀儿山至二郎山等山地土壤属性的坡向性分异规律。结果表明,山地迎风坡由于水分条件优于背风坡,其土壤的生物积累和盐基风化淋溶一般强于背风坡,主要表现在迎风坡土壤的有机质和全氮含量、表层土壤全磷含量、阳离子交换量和速效钾含量高于背风坡土壤;迎风坡土壤的pH、盐基饱和度和基带土壤的钙化及碱性化程度低于背风坡土壤。这种分异在水平方向上,二郎山最为显著,由此向西至雀儿山随季风势力的减弱而减小;在垂直方向上,一般在山麓基带土壤最为明显,沿山体向上至山脊,两坡间的差异逐渐减小甚至趋同。山地迎风坡与背风坡土壤属性的分异,主要源于气候水分因素,有别于主要源于气候热量因素的垂直地带分异,同时也不同于山地土壤属性的阴阳坡分异。

多普勒雷达径向散度在迎风坡降水中的应用

以太行山东部3次迎风坡降水过程为例,分析了由多普勒雷达原始资料计算得到的径向辐合与迎风坡降水分布的关系:迎风坡降水大值区落在临近径向的辐合大值区的弱辐合区内,且降水中心落在正径向速度开始减小的边界同NE风急流相交的位置。连续分布的径向辐合越强,降水越强。同时以2004年7月11—12日过程为例说明单站径向辐合和降水率的关系:径向辐合越强,降水越强,且径向辐合变化超前于降水率变化1h以上;径向辐合持续减弱3h以上,降水率减小,直至结束。径向散度对迎风坡区域的降水预报有很好的指示作用:综合分析区域径向辐合分布和单站径向辐合随时间的变化,可以预测迎风坡降水的落区、发展及生消。

毛乌素沙地中部不同类型沙丘土壤水分分布特征

通过对位于毛乌素沙地中部的乌审旗地区进行实地考察采样和室内试验测试分析，研究了裸露流动沙丘、灌木覆盖沙丘及乔木覆盖沙丘在迎风坡、背风坡和丘间洼地3种微地貌类型下0~4m深度内土壤水分的变化及分布特征。结果表明：灌木覆盖沙丘和乔木覆盖沙丘微地貌平均土壤含水量从大到小依次为丘间洼地、迎风坡、背风坡；裸露流动沙丘丘间洼地平均土壤含水量较高，但迎风坡和背风坡平均土壤含水量变化无明显规律；不同类型沙丘在各微地貌采样点不同层段土壤含水量变化差异明显，变化趋势不统一；同一沙丘微地貌条件下，植被对土壤含水量在垂向上的变化有较大影响，且灌木植被的影响大于乔木植被；迎风坡和背风坡土壤含水量表现为有植被覆盖的沙丘普遍大于裸露流动沙丘，而丘间洼地处浅层基岩的存在对土壤含水量的影响更大；有植被覆盖的沙丘土壤含水量与土壤黏粒和粉砂等细粒级组分呈明显的正相关关系，沙丘地表植被通过拦截空气中的粉尘提高了土壤黏土和粉砂体积分数，从而提高了土壤含水量。

持续性冷涡暖锋暴雨成因及特征分析

利用常规观测资料、自动气象站降水量以及NCEP FNL再分析资料,对2019年8月6—8日一次持续性东北冷涡暴雨过程成因及特征进行诊断分析。结果表明:暖锋稳定维持在同一区域且不断锋生造成持续性暴雨。强降水出现在850 hPa锋区南侧,呈东西带状分布,暴雨与最大锋生区相对应。大气中层为弱对流不稳定,有利于强降水的维持。高层正位涡大值区向下层扩展,促使中低层涡度增加,在暖锋前形成正涡柱结构,在地面锋区上诱发出气旋性环流,有低压新生。锋区低层的强辐合区位于迎风坡,锋面辐合抬升和地形强迫抬升的共同作用,使低层强辐合区持续3 d维持在同一区域。冷涡东移减弱阶段,台风携带大量暖湿空气北上促使锋区北抬,强降水维持。冷涡新生和维持阶段,T_(850-500)≥25℃,K≥35℃,且有一定的对流有效位能,对暴雨的出现有较好的指示意义。暴雨区东边界的水汽输入最为关键,占到整个水汽输入总量的一半,尽管南边界的总水汽输入量不大,但集中出现在第一个暴雨日,是6日暴雨过程主要水汽贡献者。

哀牢山地农业气候资源利用及其与我国东部的分异

用≥１０℃积温并结合最热、最冷月均温与极端低温将哀牢山脉北段划分为５个山地气候带、６个山地农业气候层，各带（层）的上限高度背风东坡比迎风西坡提高５０－２００ｍ。因夏凉等限制，喜温作物种植的山地高度（气候）带比东部水平气候带明显降低，农业熟制也相应减少。

基于NCEP风向数据的中国夏季降水估算研究

提出一个基于NCEP风向数据估算全国夏季降水的模型。根据NCEP地面气压、经纬向风数据计算得到全国1971—2000年夏季各月盛行风向;并将盛行风向与宏观坡向夹角的余弦值作为降水的坡向因子,以此区分山体迎风坡和背风坡降水的空间分布。利用站点观测资料、数字高程模型数据、坡向、坡度因子,采用逐步回归分析法,建立估算夏季降水的回归方程,得到全国1971—2000年夏季各月及总降水量的空间分布图,并对模型结果进行检验与对比分析。结果表明,此方法估算夏季总降水量的平均绝对误差为27 mm,平均相对误差为11.8%。模型结果能体现迎风坡与背风坡的雨量差,符合客观规律,能够定性、定量地再现中国夏季降水的实际空间分布特征。

中山市五桂山海岸带迎背风坡土壤理化性质的比较

研究了五桂山造林4年后迎背风坡面土壤理化状况,以期了解海岸带迎风坡山地土壤退化情况。结果表明,迎背风坡面土壤物理性质差异不大;迎风坡有机质、硝态氮、盐分离子以及全钾离子的含量明显降低,土壤存在一定贫瘠、退化现象;迎风坡人工种植植被生长量、存活率等低于背风坡。所以,在海岸带退化生态系统的人工恢复过程中,应注意土壤和植被的协同恢复,选择适应迎风坡恶劣环境条件的抗性树种。

我国东南部地形对降水量分布的气候影响

利用1951—1980年地面测站网的年、月平均降水量资料,分析出我国东南部地区的地形对降水量分布存在着气候影响。其影响表现在浙闽山区的东西两侧山坡各有一条多雨带,南岭南北两侧山坡附近各有一个多雨区。从这些多雨带和多雨区出现的季节清楚地呈现出地形的向风坡在多雨带和多雨区形成中的作用.指出这些多雨带和多雨区是由地形对降水天气系统影响产生的向风坡多雨带。