A comparative study of the land-atmosphere energy and water exchanges over the Tibetan Plateau and the Yangtze River Region

正确认识不同区域能量和水分循环特征是研究局地地气相互作用及准确预测区域天气,气候变化的关键.为了研究属于干旱/半干旱气候的青藏高原(TP)和湿润/半湿润气候的长江流域(YRR)之间地表能量和水分交换的异同,本文对比分析了两个区域8个不同地表类型(包括高山荒漠,高山草地,(平原)城市和(平原)草地等)观测站点的地表辐射和能量通量数据.结果显示:(1)TP由于高原大气层稀薄且空气洁净,年平均入射短波辐射为251.3W m^(-2),是YRR的1.7倍.加之高原地表反照率高导致反射辐射(59.6 W m^(-2))是YRR的2.87倍.入射及出射的长波辐射为231.5和338.0 W m^(-2),分别为YRR的0.64和0.83.而两个区域的净辐射差异不大;(2)草地站更多的潜热释放使得地表总加热效率高于城市和高山荒漠,TP和YRR的草地站的年平均潜热分别为35.0和38.8 W m^(-2),而植被稀疏且土壤干燥的高山荒漠地区感热最大,年平均感热为42.1 W m^(-2);其次是城市下垫面,其年平均感热为37.7 W m^(-2).研究结果揭示了不同气候背景下典型下垫面地气相互作用特征,为地气相互作用过程深入分析奠定了基础.

Intensified haze formation and meteorological feedback by complex terrain in the North China Plain region

华北平原地区冬季雾霾污染频发,本研究结合地面观测,卫星反演和大气动力-化学耦合模拟发现,该地区复杂地形加剧了细颗粒物污染及其与大气边界层之间的相互作用.一方面,复杂地形导致污染在山麓平原积聚,加强迎风坡上升气流.在污染事件中,污染层易被抬升至1-2公里高度,高空较强的氧化能力利于二次气溶胶生成;另一方面,地形导致的污染层抬升和二次生成进一步加强气溶胶-边界层相互作用,削弱垂直扩散并加剧近地面大气污染.

Subseasonal reversal of haze pollution over the North China Plain

中国近几十年来频受雾霾污染问题困扰,其中华北平原作为排放最密集的区域之一,常遭遇不同尺度的严重雾霾污染本文利用30余年的能见度和颗粒物(PM_(2.5))观测数据,发现了华北平原地区在秋季和早冬时雾霾污染在次季节尺度上“跷跷板式”反向变化的关系.研究发现,当9-10月污染较轻(重)时,11-12月的污染倾向于加重(减轻).这种突然的变化与局地和大尺度环流的反向变化有关,污染较重的月份常伴随有更高的相对湿度,更低的边界层高度和近地面风速以及低层的南风异常,均不利于污染的垂直和水平扩散和传输,从而导致了次季节尺度上霾污染的加重,进一步的研究发现环流场的突然转向与在次季节尺度上活跃的中纬度波列的传播密切相关,而此波列可能主要与大西洋海温转变及引起的EA/WR遥相关型有关,这一次季节反向变化为霾污染多尺度变率预测提供了新的理解,同时为华北地区年度空气质量达标的短期目标提供了具有可行性的参考方法.