植被覆盖率对内蒙古沙尘天气影响的模拟研究

利用WRF-Chem模式及不同植被覆盖率的敏感试验,模拟了内蒙古地区一次典型沙尘过程,研究了植被覆盖率对沙尘天气强度演变及远距离传输的影响。结果表明:WRF-Chem模式能较好地再现实际沙尘输送过程。沙源地植被覆盖率增加5%,起沙总量削减50%,下游地区地面沙尘浓度的削减>80%,PM10与PM2.5浓度的削减接近或超过80%,空气质量由严重污染降低到轻度污染,有效改善了大气环境;植被覆盖率增加≥15%,大粒径沙粒对起沙量的贡献率逐渐增加,沙尘输送过程中沉降速率增大,导致下游地区沙尘天气峰值浓度出现时间提前。初步得出结论:植被覆盖率增加,叶面积指数增大,植被对细粒子的捕获作用增强。所以,植树造林等荒漠化治理工作应该首先在细粒子为主的半荒漠化地区开展。

内蒙古大兴安岭不同下垫面浅层地温的变化特征及其对气温的响应

基于鄂温克自治旗站和图里河站2005—2022年的实测地温和气温资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendall检验等方法,系统分析该地区地温的时间演变规律及对气温变化的响应。结果表明:草原区和林区的各年平均气温均低于同时期的各层地温。草原区和林区的地温均随土层的加深而降低。林区年浅层地温气候倾向率大于草原区的年浅层地温气候倾向率。草原区春季气温变化对其年气温变化有显著影响;林区春、冬两季的0~20 cm浅层地温变化对年浅层地温变化有较大贡献;春、夏两季,草原区和林区浅层地温变化均与气温变化有较强的相关性。冬季,两站浅层地温变化对气温变化均不敏感,这可能是由于地表受到不同程度积雪覆盖的影响。草原区年平均浅层地温变化与气温变化的相关关系不明显,林区0~20 cm年浅层地温变化与气温变化呈较强的相关性。

内蒙古中部一次层积云飞机增雨作业合理性分析

飞机增雨作业是开发空中云水资源的重要手段。文章利用卫星、雷达等监测资料,分析2021年内蒙古中部一次层积云增雨作业的合理性。此次降水过程以小到中雨为主,局地伴有对流单体。内蒙古中部地区可降水量>20 mm,垂直累积过冷水最大值为2.0 mm,具有较好的增雨作业潜力。云系的0℃层高度约为4.6 km,-5℃层高度约为5.5 km,-10℃层高度约为6.3 km。-10~-5℃温度层内有丰富的过冷水,且冰晶数浓度<100个/L,雨水混合比<0.001 g/kg,雪霰混合比最大值为5.0 g/kg,有利于开展人工增雨作业。飞机实际飞行高度为6.2 km,催化作业全程在云中进行,催化作业层温度为-6.3~-5.0℃,是适宜的冷云催化作业温度层。此次增雨作业预案的合理率为100%,作业实施的合理率为100%,是一次合理的飞机冷云催化作业。

基于毫米波云雷达的黄河流域内蒙古段云宏观特征分析

云是地-气系统的重要组成部分,云宏观特征不仅与地-气系统的辐射收支及区域气候变化密切相关,还直接影响云降水过程模式预报的准确性,鉴于此本文基于2020年8月至2021年7月呼和浩特地区毫米波云雷达观测数据,对黄河流域内蒙古段云出现频率及垂直结构进行统计分析。结果表明:该地区多以晴空为主,全年晴空廓线超过了云雷达总采样廓线的70.00%,相比而言,云出现频率较小,6月最高值也仅为43.84%。云类型以中高云为主,云底高度多出现在3.00~4.00 km之间,云层较薄,厚度介于0.50~1.00 km的云出现频率最高。云宏观属性存在明显的季节变化和日变化特征,春季和夏季云的出现频率较高,分别为39.71%和35.77%,冬季云的出现频率最小,春、夏、秋季午后云出现频率明显高于上午时段。

东亚沙源地与下游影响区沙尘天气频数变化对比分析

基于1999—2019年地面气象观测资料,对东亚主要沙尘源地(蒙古国、中国新疆和内蒙古)及中国沙源地下游地区的沙尘天气频数演变特征进行了分析,结果表明:蒙古国是沙尘天气发生最严重的地区,且有明显增加的趋势,扬沙、沙尘暴和强沙尘暴均远高于其他区域。中国整体沙尘天气数量显著减少,新疆快速增多,内蒙古和下游地区明显减少。新疆浮尘发生频次最高,近21 a线性倾向呈明显上升趋势;内蒙古扬沙频次最高,强沙尘暴最少,4类天气均呈逐年减少趋势;我国下游地区多发浮尘和扬沙,沙尘暴和强沙尘暴发生次数很少,全部沙尘天气呈减少趋势。1999—2004年为我国沙尘天气高发期,2005—2019年明显减少,其中2010—2014年减少速度最快。沙尘源地对我国沙尘天气总数的贡献持续增大,从2000年初的39%增长到2015年之后的71%。作为沙尘源地,蒙古国对沙尘天气产生的作用有所增强,而内蒙古则在减弱;国内沙尘源地导致的能够影响并扩展至中国下游地区和下游国家的强沙尘天气显著减少。

内蒙古中部一次春季透雨过程的云微物理特征分析

对典型飞机作业过程中云宏、微观物理特征的分析,有利于提高对云体的认识,为本地科学开展人工增雨作业提供技术支撑。利用2018年5月10日内蒙古中部地区一次飞机增雨探测资料及探空资料,对层状云降水微物理特征进行分析。受500 hPa高空槽与河套气旋影响,5月10日内蒙古中部地区形成稳定性层状云降水。降水性层状云中下部降水粒子、云粒子数浓度均较小,且云微物理量的垂直、水平分布均表现出明显的不均匀性,云粒子谱型呈单峰分布,总体上呈递减趋势;作业过程中63.53%的云水含量大于0.002 g·m^(-3),83.2%的过冷水含量大于0.010 g·m^(-3),过冷水含量在0.010~0.050 g·m^(-3),在层状云中温度较低的区域存在自然冰晶较小、过冷水相对较丰富区域,具有较好的引晶催化潜力。

冰雹天气的环境参量及预报模型

利用1959—2021年内蒙古119个国家站的冰雹观测记录与ERA5再分析数据,对比分析冰雹与非冰雹层结、水汽、特殊温度层高度、垂直风切变及云微观物理量的差异,建立冰雹预报模型,为冰雹的潜势预报提供客观定量的依据。结果表明:冰雹、非冰雹K指数、假相当位温差、垂直风切变、比湿及云微观结构差异不显著。总指数(TT)>50℃,850 hPa与500 hPa温度差≥28.4℃,大气可降水量≤24 mm,-20℃层高度<7.05 km,-20℃距0℃高度≤3.15 km,以上环境参量阈值可以判别超过70%的冰雹样本,同时,反向条件能判别超过70%的非冰雹样本。基于环境参量的分析,采用Fisher判别方法,利用TT、850 hPa与500 hPa温度差、-20℃距0℃高度、大气可降水量建立冰雹预报模型,模型判别准确率超过80%。

等保2.0在内蒙古气象网络安全中的应用

探讨在等级保护制度2.0标准下,内蒙古气象部门网络安全等级保护的应用情况,包括全区等级保护制度落实情况,等级保护信息系统建设情况,全区网络安全基础架构设计、存在的问题及建设重点任务。

风速和植被对内蒙古地区沙尘天气影响的数值模拟

利用WRF-Chem模拟研究了植被覆盖率和风速对内蒙古地区一次沙尘过程起沙、输送及沙尘粒径分布的量化影响。同时基于内蒙古地区119个国家站1991—2020年沙尘日数据及中国全球大气再分析数据统计了内蒙古地区1991—2020年沙尘天气频数、风速及植被覆盖率时空分布。结果表明,内蒙古地区1991—2020年沙尘天气频数减小,植被覆盖增加,纬向(经向)风在内蒙古沙尘多发区显著减小。植被覆盖增加对沙尘的影响强于风速减小:植被覆盖率增加5%与风速减小30%对起沙的削减相当,且植被和风速均对沙源地小粒径沙尘的削减作用更强。因此植树造林可以选在细沙粒为主的半荒漠化地区优先开始,在保护原生植被和合理利用水资源的基础上,植树造林最终使植被覆盖率增加10%~15%即可。

飞机人工增雨作业方案设计

文章探讨了包含云微物理结构及作业条件探测方案、催化播撒作业方案、作业后的催化响应观测方案3部分的飞机增雨作业方案设计方法:(1)云微物理探测一般采取垂直探测、水平探测或二者相结合的方式开展;(2)催化播撒作业可采用类“8”字形的逆风作业和“w”字形的顺风作业飞行航线通用设计方法。该方法基本满足一定时间一定范围内的均匀催化播撒,适用于不同作业机型、不同高空风及不同作业区范围条件下的播撒航线设计;(3)催化响应观测时可采取在作业层高度上重复穿越影响区进行水平观测的方式或者在作业层及其以下高度进行追踪观测。

盐胁迫下基于TMT技术的罗布麻蛋白质组学分析

【目的】罗布麻(Apocynum venetum L.)是中国宝贵的野生植物种质资源,具有重要的药用价值、生态价值及经济价值。虽然罗布麻是耐盐性较高的植物,但随着生境遭到破坏及土壤盐渍化程度加重,罗布麻的野生种群数量逐渐缩减。因此,探究罗布麻的耐盐性机制,对罗布麻野生种质资源的保护和利用具有重要意义。【方法】研究采用TMT技术对盐胁迫下罗布麻进行定量蛋白质组学研究,通过韦恩分析和蛋白网络互作分析方法筛选出共有差异蛋白和核心蛋白。【结果】(1)研究发现11个共有差异蛋白,主要富集在蛋白质-FAD连接、转运蛋白活性的负调控、离子跨膜转运蛋白活性的负调节、阴离子跨膜转运的负调控、阴离子通道活性的负调节和噻唑代谢过程等通路;(2)不同胁迫时间的差异蛋白网络互作所得的蛋白主要以核糖体蛋白为主,其中60S核糖体蛋白L3-2(TRINITY_DN13265_c0_g1_i1_9)在胁迫12 h和24 h的差异蛋白中均为核心蛋白,表明核糖体蛋白在罗布麻响应盐胁迫过程中发挥着重要作用。【结论】研究筛选出罗布麻响应盐胁迫的关键蛋白,拓展了罗布麻盐胁迫应答相关的分子资源,并为罗布麻天然抗逆种质的发掘与利用提供理论依据。

野生罗布麻不同生境土壤理化性质及与叶片生态化学计量特征的关系

罗布麻是一种具有高抗逆性的植物,研究其土壤的理化性质和物种水平上叶片生态化学计量特征,可揭示罗布麻对环境变化的适应性。本研究在甘肃省金塔县、甘肃省民勤县、内蒙古自治区杭锦旗、内蒙古自治区扎鲁特旗和吉林省白城市野生罗布麻样地进行叶样品采集,同时采用土壤剖面法采集罗布麻根际土并进行相关分析。结果表明:5个罗布麻样地土壤肥力较低,盐碱性高,保肥性差。5个样地中,电导率最高的样地为杭锦旗样地,最低的为扎鲁特旗样地;土壤pH值最高的是白城样地,最低的是扎鲁特旗样地。Pearson相关分析表明,罗布麻叶片氮、磷含量与pH值和电导率具有显著相关性(P<0.05);叶中氮含量与土壤有机质和速效钾含量呈极显著负相关(P<0.01),相关系数为-0.606和-0.484;叶片碳含量与土壤有机质、速效钾和阳离子交换量呈显著正相关(P<0.05),相关系数分别为0.389、0.373和0.422,其与速效磷呈显著负相关(P<0.05),相关系数为-0.400。叶片磷含量与土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量以及阳离子交换量都没有显著相关性,表明叶片磷含量受土壤养分和阳离子交换量的影响较小。

罗布麻群落特征及其与气候因子的关系

罗布麻(Apocynum venetum)是我国重要的野生种质资源,研究罗布麻群落特征及其与环境因子的关系,对罗布麻种质资源保护和合理开发利用具有重要意义。该研究以分布于甘肃省金塔县、民勤县、内蒙古杭锦旗、扎鲁特旗和吉林省白城市的野生罗布麻为研究对象,以其群落组成和生境特征为研究基础,分析生物多样性及其与气候因子的关系,解析影响罗布麻群落变化的环境因子。结果表明:不同地区罗布麻样地生物多样性存在差异,5个样地物种多样性由高到低依次为扎鲁特旗、民勤县、白城市、金塔县、杭锦旗,扎鲁特旗生物多样性最高(H=2.591,D=2.511,E=0.796,R_(1)=44.833,R_(2)=6.423),杭锦旗生物多样性最低(H=1.173,D=0.915,E=0.564,R_(1)=3.641,R_(2)=1.968)。罗布麻群落物种多样性主要与降水、温度和蒸发量密切相关,尤其丰富度指数与5—7月的降水量显著正相关,可见生长季的降水量对群落物种多样性具有重要意义。

基于探空数据探讨河套地区层云、层积云降水的物理量特征

基于2019年内蒙古河套地区雷达、卫星探测资料,将降水过程分为层云降水和层积云降水,并基于L波段探空秒数据反演云的垂直结构。得到如下结论:(1)层云降水和层积云降水大多为1~2层云。降水云为1层云时,层云降水和层积云降水的云底均在2.0 km左右;但是,层积云降水的云厚明显大于层云降水。降水云为2层云时,层云降水和层积云降水的云底也均在2.0 km左右;但是,层积云降水的下层云厚度大于层云降水,总厚度也明显大于层云降水,夹层更薄。(2)降水云为层云时,云系的整层可降水量为26.2 mm,总指数为41.91℃,K指数为28.32℃,抬升凝结温度为10.00℃,对流有效位能为59.39 J·kg^(-1),云系稳定。降水云为层积云时,云系的整层可降水量为32.1 mm,总指数为42.03℃,K指数为32.29℃,抬升凝结温度为12.61℃,对流有效位能为103.09 J·kg^(-1),云系比较稳定。比较而言,降水云系为层积云时更多,且整层可降水量更多,更适宜开展人工增雨作业。

基于扩散理论的飞机催化作业航线设计方法

为获得飞机人工增雨作业后在一定区域和一定时段内的充分催化效果,文章基于扩散计算解析理论,考虑作业层风速及作业飞行速度等因素影响,给出不同作业范围内顺风和逆风作业时催化有效或者显著时的具体作业航线设计方法。计算并列出了不同作业层风速及航速下,耕作作业单条航线与垂直高空风之间设计夹角参考值及两条催化航线间距的参考值,为飞机人工增雨作业指挥提供依据。

基于CloudSat-CALIPSO数据的大兴安岭地区云宏微观物理量的垂直结构特征分析

大兴安岭是我国重要生态资源保护区,深入分析该区域云物理特性参量分布特征,对了解复杂地形区域气候变化及人工影响天气等具有重要意义。基于CloudSat-CALIPSO(CloudSat-Cloud Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations)卫星观测资料,分析了大兴安岭地区云层的宏、微观物理特征,结果表明:大兴安岭地区年平均云出现频率为59.5%,主要以高层云、卷云和层积云为主,春夏季云发生频率高于秋冬季。云层主要以薄云为主,61.41%的云厚度不超过2 km,云顶高度、云底高度分别呈现双峰型和单峰型分布形式。云垂直结构特征为单层云的出现频率最高,占到总云量的69.19%,随着云层数的增加,云的发生频率逐渐降低。大兴安岭地区云中液态水含量丰富,年平均值达244.41 mg·m^(-3),约为冰水含量年平均值的4倍,有83.2%的云水含量集中在低空5 km以下的区域。水滴粒子有效粒径和数浓度的年平均值分别为15.86μm和34.47个·cm^(-3),均小于冰晶粒子平均值。云中含水量和有效粒径随高度呈现单峰型分布形式,而云滴粒子数浓度则在低空呈现为双峰型分布形式。

基于L波段探空秒数据识别河套地区云垂直结构

基于L波段探空秒数据反演云的垂直结构,统计分析2019年内蒙古河套地区的云垂直结构及其与不同强度降水的关系。得到结论如下:(1)河套地区有云日>256 d,以1~2层云为主,云层最多时有5层。1层云时,临河地区、乌拉特中旗的云较薄,东胜地区、呼和浩特地区的云较厚。2层云时,乌拉特中旗、东胜地区及呼和浩特地区的下层云厚,上层云薄;临河地区相反。3层云时,乌拉特中旗、东胜地区及呼和浩特地区的中间云层较厚,上、下层云较薄;临河地区则是最上层云较厚。(2)当降水云为1层云时,东胜地区的云最厚,乌拉特中旗的云最薄。当降水云为2层云时,呼和浩特及东胜地区的云呈现下层厚、上层薄的特征,临河及乌拉特中旗的云呈现上下两层云厚度相差不大的特征。(3)弱降水时,云为1~3层,云厚的变化对降水影响不大。一般降水时,6 h累积降水量与云层分布有较好的对应关系,总云厚大,降水偏多。(4)总云厚及6 h累积降水量有明显的季节变化。春冬季的云偏薄,降水较弱;夏秋季的云偏厚,降水较强。6—9月是主要的降水期,在水资源开发利用时要把握好此阶段。