我国山地气温直减率的初步研究

本文论述了山区气温直减率的若干影响因子。比较了山地气温直减率与自由大气气温直减率间的差异及联系。并计算了全国山区及自由大气中的气温直减率。文中还对山区气温直减率的年变化进行了分型和区划。最后,绘制出山区气温直减率的全国分布图,分析出气温直减率分布的定性规律。

喜马拉雅山中段地区气温直减率变化特征

在喜马拉雅山地区的水文过程模拟中,气温直减率是一个非常重要的气象参数,其大小一定程度上决定了冰雪融水产流量。基于喜马拉雅山中段南北坡6个气象站地面实测气温数据,分析了该地区的气温直减率变化特征。结果显示,喜马拉雅山中段南北坡各海拔带的气温直减率月变化和日变幅均较大,空气湿度和山谷风是影响气温直减率变化的主要因素。对于喜马拉雅山中段北坡来说,海拔4 001～4 301 m的高程带受暖湿的南亚夏季风影响时,空气湿度较大,气温直减率较低;海拔4 301～5 750 m的高程带在南亚夏季风盛行时期气温直减率相对较高,南亚夏季风结束后,由于受持续的山谷风影响,气温直减率降低。对于喜马拉雅山中段南坡来说,海拔1 337～3 811 m的高程带受南亚夏季风影响时,空气湿度增大,气温直减率降低。在喜马拉雅山地区进行水文过程模拟时,需慎重选择气温直减率值。

祁连山葫芦沟流域气温直减率变化特征

利用祁连山葫芦沟流域4个气象站2012年气温(2.5 m)观测资料,对流域、不同海拔高度带之间以及不同海拔高度带白天和夜间的气温直减率特性进行了分析.结果表明:葫芦沟流域2012年的气温直减率为0.48℃/100 m,小于祁连山其他地区;2 920~3 320 m气温递减率有明显的季节变化特征,3 320~3 700 m和3 700~4 120 m气温递减率的季节特征不明显,3个高度带夏秋季的气温直减率均大于冬春季;2 920~3 320 m和3 700~4 120 m白天气温直减率大于夜间,甚至大于自由大气的气温直减率.均方根误差表明不同方案模拟的气温并无显著差异,主要在于气温直减率与气温的数量级相差较大.

影响气温直减率变化的物理过程讨论

对流层中大气温度垂直递减率是决定大气静力稳定度的主要因素。基于气温直减率(γ)倾向公式,讨论了影响γ变化的主要物理过程,包括温度平流的垂直差异和垂直运动。"上冷下暖"的温度平流垂直差异导致气温直减率增大,大气层结趋于不稳定,对与之密切相关的气温直减率平流,特别是混合层平流,进行了讨论。垂直运动对气温直减率的影响往往被忽视,且常被视为抬升条件,重点讨论了天气尺度系统强迫的缓慢垂直运动对气温直减率的影响。

基于气象数据和遥感影像的太白山气温直减率

基于太白山内2013—2014年气象站点实测数据和DEM分析太白山南北坡不同时间尺度的气温直减率,并利用辐射传输方程法针对Landsat 8影像数据反演地表温度场,通过窗口差分法推导太白山气温直减率场及其特征。研究表明:1实测法计算太白山年均气温直减率北坡为0.515℃/(100 m),南坡为0.505℃/(100 m);10月直减率北坡为0.505℃/(100 m),南坡为0.480℃/(100 m);春、夏季气温直减率较大,北坡大于南坡,而冬季较小,北坡小于南坡。2采用辐射传输方程法针对Landsat 8 TIRS 10反演地表温度具有较高置信度,获取10月北坡气温直减率为0.611℃/(100 m),南坡为0.502℃/(100 m)。3气温直减率在山脊和山谷附近表现出高直减率条带;海拔对太白山气温直减率的影响高于坡向,高、中、低海拔区气温直减率分别为0.913℃/(100 m)、0.471℃/(100m)、0.755℃/(100 m);坡向对气温直减率分布的影响表现为随阳坡至阴坡而逐渐变大,依次为0.515℃/(100m)、0.541℃/(100 m)、0.617℃/(100 m)。

山东半岛及内陆近地表气温直减率场空间格局分析

本研究利用2000-2018年气象站点月均温观测资料与MOD11C3地表温度产品生成气温场,结合数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM),采用窗口差分方法,生成山东半岛及内陆夏季、冬季及年均气温直减率场,结合地貌类型,进行气温直减率的空间格局进行分析。结果表明:①山东半岛及内陆年均气温直减率为0.58°C/100 m,冬季气温直减率0.55°C/100 m小于夏季气温直减率0.62°C/100 m,符合冬小夏大的夏季型分布规律;②年、季气温直减率受河流、山地等地貌影响,空间分布格局显著:一方面沿河流呈条状分布,以黄河、京杭运河直减率条带最为明显,极值集中在黄河三角洲附近(0.60~0.73°C/100 m);一方面在山地、丘陵与平原交汇处沿高海拔地貌边缘呈环绕分布(0.55~0.69°C/100 m),极值大多在鲁中山区与鲁西北平原交界处(0.65~0.69°C/100 m),鲁南山地丘陵区与鲁西南平原交界处(0.65~0.67°C/100 m),鲁东半岛丘陵区与胶莱平原交界处集中分布(0.64~0.66°C/100 m),在海拔1000 m以上山地如泰山、沂山等(0.62~0.72°C/100 m)边缘零散分布;③不同地貌类型气温直减率变化存在季节差异。平原、湖泊、丘陵、山地气温直减率夏季>冬季,起伏度不同的山地也存在相同的季节变化规律。不同于气温的纬向和垂直分布规律,不同地貌区气温直减率受地形起伏,海拔、坡向等微地形因子影响局地变化规律存在差异性。对不同地貌区气温直减率场的空间格局分析,可为合理利用气候资源,对研究区内森林植被恢复与重建提供科学的气象参考。

中国近地表气温直减率及其季节和类型差异

近地表气温直减率是推测近地表气温空间分布的重要参数。中国幅员辽阔,气候和地形地貌条件复杂,直接使用反映对流层平均状况的单一气温直减率(0.65℃/100 m)很难表征中国近地表气温直减率的季节和类型差异。本文利用中国839个国家气象站点2000-2013年的近地表气温数据,分别在国家尺度和综合自然区划尺度上使用多元回归分析方法计算各个季节的平均气温直减率(lr_(meanT))、平均最低气温直减率(lr_(minT))和平均最高气温直减率(lr_(maxT)),并借助空间插值算法对气温直减率的可靠性进行了验证,最后分析了其季节和类型的差异。结果表明:(1)在国家尺度上,3种气温直减率均小于0.65℃/100 m;lr_(minT)、lr_(meanT)和lr_(maxT)的季节差异分别为0.05、0.13和0.24℃/100 m,且一般有夏季最大、冬季最小的季节规律;春、夏、秋、冬季气温直减率的类型差异分别为0.12、0.05、0.11和0.26℃/100m,且有lr_(minT)>lr_(meanT)>lr_(maxT)的规律。(2)在综合自然区划尺度上,气温直减率大多低于0.65℃/100 m,且存在明显的地域差异;夏季气温直减率一般大于冬季气温直减率,季节差异大多超过0.10℃/100 m;气温直减率类型差异半数区域超过或等于0.10℃/100 m,在春、夏、秋季,半数左右的区域lrmax T>lrmin T,在冬季,多数区域的lr_(minT)>lr_(maxT),lr_(meanT)一般处于lr_(maxT)和lr_(minT)之间。

利用遥感瞬时温度场研究云南山地气温直减率

基于MODIS影像反演地表瞬时温度场和气象站点30年平均气温实测数据,结合数字高程模型,研究了云南山地气温随海拔变化的规律。结果表明,降低或消除了坡向与坡度、纬度与经度变化的影响后,在云南全区域尺度上,海拔对气温作用而产生的气温直减率为0.53℃;在典型山地地貌类型区,山地气温直减率由高山区向低山区逐渐增大,滇西北高山区直减率为0.47℃,滇中、滇东中山区为0.51℃,滇南宽谷低山区为0.54℃,滇西北高山峡谷和滇南低山深切沟谷地带为0.54℃;由阳坡、半阴半阳坡至阴坡,山地气温直减率依次增大:阳坡直减率平均为0.52℃,半阴半阳坡平均为0.54℃,阴坡平均为0.55℃。除海拔之外,坡向、坡度等微地形因子亦是微格局气温场的主要地理响应因子。利用遥感数据反演的瞬时温度场研究山地气温直减率,是一种研究山地气温变化规律的新方法。

我国气温直减率分布规律的研究

一、研究方法 1.海岸距离资料的采集 海陆分布是影响我国温度分布的基本自然要素之一。本研究使用气象台离海岸的最近距离作为海陆分布影响的尺度。

秦岭太白山气温直减率时空差异性研究

在评估山地生态系统对气候变化响应的过程中,作为气温要素的重要输入参数,气温直减率(γ)的精确性直接影响到相关科研工作的真实性和可靠性。本文基于秦岭主峰太白山(3771.2 m)11个分布于南北坡和不同海拔的标准气象站点2013-2015年连续3年实测日均温资料和25 m×25 m空间分辨率的DEM数据,研究了太白山气温直减率在不同时间尺度上的变化规律及不同坡向上的空间分布特征。结果表明:1 2013-2015年太白山年均γ北坡均大于南坡,北坡为0.513℃/100m,南坡为0.499℃/100m;北坡年均γ随海拔变化表现出一定的差异性,而南坡相对稳定。2年内γ在不同时间尺度上均存在明显差异,且南北坡变化趋势不一致。在季尺度上,γ最大值北坡为夏季,为0.619℃/100m,而南坡最大出现在春季,为0.546℃/100m,最小值均为冬季,南北坡分别为0.449℃/100m和0.390℃/100m;春季和夏季,北坡γ均大于南坡,而冬季相反,北坡小于南坡,秋季几乎无差异。在月尺度上,气温相对高的月份γ亦较高,北坡γ变化幅度大于南坡;年始和年末(11-12月、1-2月)北坡γ小于南坡,而5-9月北坡大于南坡,且南北坡γ相差较大。3经数据可信度分析,所获得的γ可较为客观地反映太白山气温随海拔变化的规律性,将为山地气温空间分布规律及其生态系统响应等定量研究提供理论基础。

青藏高原西北部近地表气温直减率时空分布特征

近地表气温直减率是研究山地生态系统对气候变化响应过程中的重要参数,论文基于青藏高原西北部1951—2013年的9个标准气象站以及2012—2016年的高山自设观测站的日平均气温、最低气温、最高气温(Tave、Tmin、Tmax)数据,分析了青藏高原西北部近地表气温直减率(LRTave、LRTmin、LRTmax)的时空分布特征。结果表明:1)青藏高原西北部近地表气温随高程增大有显著下降趋势。研究区两个区域的LRTave、LRTmin、LRTmax均呈现出显著的空间差异性,而基于气象站的LRTave、LRTmin高于高山观测站的LRTave、LRTmin、LRTmax,其中LRTmin差异最为显著,而LRTmax空间差异较小。2)青藏高原西北部近地表气温直减率具有明显的季节差异,气象站的LRTave、LRTmin、LRTmax季节变化趋势为春季高、夏季较高、冬季低,而高山观测站的LRTave、LRTmin、LRTmax季节变化趋势为夏季高、冬季低。其中气象站LRTmax在四季中的差异最显著,而高山观测站的LRTmin的季节差异最大。高山观测站的气温直减率在4—9月间具有较为稳定的值。3)青藏高原西北部LRTave、LRTmin在气温突变年前后具有显著的差异,LRTmax无显著的变化。其中,在气温突变年之后,LRTave、LRTmin有显著的上升趋势,表明青藏高原西北部地区的LRTave、LRTmin对区域气候变化的响应显著,而LRTmax对区域气候变化的响应不显著。研究将有效改善青藏高原西北部气温空间分布规律研究的不足,为区域气候变化研究及生态系统对气候响应等定量研究提供理论基础。

对流层中的“气温直减率”与“逆温”

一、基本概念，1．气温直减率与逆温，对流层大气的直接热源主要是地面，随高度的增加气温逐渐降低，其垂直递减率平均为0．6℃／100米。气温直减率越大，上下温差就越大，空气对流就强烈。若气温直减率为负值，就会出现逆温现象，它是对流运动发展的巨大障碍，空气以水平流动为主，出现单调稳定的天气。

念青唐古拉山南坡气温分布及其垂直梯度

利用架设在念青唐古拉山南坡9个海拔高度(4300～5500m)的自动气象站1a(2006年8月1日至2007年7月31日)的实测数据,对山坡1.5m高度的近地面气温随海拔梯度和时间的分布进行了分析。表明念青南坡4300～4950m冷季(10～4月)存在逆温。利用高山各观测高度的温度与当雄气象站气温具有良好相关,推算出多年平均情况下念青唐古拉山南坡各观测高度的年平均气温和各月平均气温。并由此推测念青唐古拉山南坡海拔5100m以上存在高山多年冻土,此多年冻土下界高度比《中国冻土》指出的高度高约200m。

利用探空气温估测高寒山区气温垂直分布的方法

针对气温为融雪计算中重要的输入变量,基于探空气温设计了三种计算方案估测高寒山区气温的垂直分布规律,以叶尔羌河流域为例,运用含融雪结构的新安江模型模拟径流,并分析了三种方案的模拟结果。结果表明,由探空气温计算的气温直减率在一定空间范围内可反映高寒区气温的垂直变化规律,可用于资料缺乏区内陆河径流模拟。

金佛山西坡气温的垂直变化特征

山地气温的实测数据是相关学科极其重要的基础资料,其垂直变化特征是研究山地气温的重要内容之一。本研究使用HOBO Onset自动温度记录仪于2017年6月—2018年6月对重庆金佛山西坡14个海拔高度的气温进行30 min间隔的连续监测,分析了金佛山西坡气温的时序差异和垂直变化规律。结果如下:(1)金佛山西坡年平均气温直减率为0.53℃/100 m,气温直减率的月份间差异较小;(2)平均最高气温、平均最低气温及年平均气温随海拔升高而线性降低,极端高温沿海拔梯度的变化不明显;(3)月平均日较差随海拔升高呈二次曲线变化;(4)日平均气温≥0℃、≥5℃和≥10℃的积温随海拔升高而降低,积温递减率几乎相同(约184.2℃/100 m),相应积温持续天数随海拔升高以平均5 d/100 m的速率递减;(5)各监测点实测气温较气温地理分布模型求得的气温值偏小,而较基于WorldClim数据库所得的插值气温整体偏大。

中国区域平流层气温垂直变化统计特征

为了准确获取气温的垂直变化特征,选用2008—2012年的TLogP探空数据,采用回归分析等方法,研究了中国地理区域内气温直减率和逆温层的时空分布特征。结果表明:华中、华南和华东区域的气温直减率年均值较高,其他区域较低;西南、西北、东北和华北区域的气温直减率在夏季和冬季较高,而华中、华南和华东区域只在冬季较高;中国境内的逆温层一般出现在春季和冬季,且早上比晚上多;逆温层在华南和华东区域出现次数较多,而在西南区域较少;在西南和西北区域,近地表2km以下大气中一般具有2个逆温层,而其他区域一般具有3层。

基于MODIS遥感影像的云南山地气温垂直直减率场

常规气象观测站点获取气温直减率的缺点是代表性不足、同步性差、易受瞬时微气候变化的影响。提出了一种地表瞬时温度场获取气温垂直直减率场的微格局窗口差分方法,即使用气温场和数字高程模型,将气温垂直直减率看作是气温场关于海拔的一阶导数,用窗口像元栅格差分计算法近似代替一阶导数运算。对云南全区域和典型地貌区域上的直减率场空间格局进行目视解译和定量分析。结果表明:云南全境气温垂直直减率微格局变异大,随山体、盆地、湖泊、谷地等地物的走向,因微地形因子与大气环流间的复杂关系而垂直直减率表现出一定规则的变化,其中与垂直高差较大的山体的响应关系最为明显。垂直直减率随山体的高低起伏具有显著的分布特征,特别是深切的山体往往有两个呈条带状的直减率密集变化区,一处位于沟谷底部区域向山体坡面过渡带上,另一处位于山体中上部向山体顶部的过渡带上。城市周边与较大的水体周边也存在直减率急剧变化的分布带。本方法突破了传统站点观测方法的局限性,对探讨微格局气温垂直变化规律具有重要的意义。

科其喀尔巴西冰川的近地层基本气象特征

利用2003—2006年天山托木尔峰地区科其喀尔巴西冰川的考察资料,对该冰川近地层的基本气象特征进行了分析.研究表明:冰川从4月中下旬开始即有明显消融,主消融期为5-9月,1月冰川区的气温最低.冰川中上部的气温直减率较小,说明该处的冰川冷效应较弱;而冰川下部较大的气温直减率,则可能主要与消融区连续的表碛覆盖有关.5-9月集中了全年约75%的降水,而冬季的降水稀少.降水的分布存在明显的高低分带,低降水带位于冰川中上部的海拔3 700 m附近,而冰川末端和冰川上部的降水量较大.受地形和下垫面条件的影响,冰川下部的山谷风非常发育,而冰川上部局地环流较弱.

长白山北坡气温的垂直变化

利用HOBO Onset自动温度记录仪于2009年5月～2010年5月对长白山北坡6个海拔梯度的气温,间隔30min进行连续监测。结果显示:长白山年平均气温直减率为0.3℃/100m。平均最高气温及全年日平均气温沿着海拔梯度成二次曲线性变化,而月平均最低气温与海拔呈明显的线性负相关,极端温度沿海拔高度变化不明显。月平均日较差沿着海拔高度显著降低,中低海拔月平均日较差值较大。日平均气温≥0℃、≥5℃和≥10℃的积温沿海拔高度呈二次曲线性变化,且这些积温天数都表现为随海拔升高而降低,变化速率约为4d/100m。