论文

• 不同湖泊模式对青藏高原典型湖泊适用性对比研究
• 宋兴宇;文莉娟;李茂善;杜娟;苏东生;阴蜀城;吕钊
• 2020 Vol. 39 (2): 213-225.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00102   
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• 一维湖泊模式是青藏高原湖泊研究的主要手段之一, 但不同湖泊模式在青藏高原适用性及其差异依然不够明确。利用MODIS地表温度数据、 青藏高原鄂陵湖站点观测的气象数据、 湖温及湖面能量数据, 驱动、 评估和对比了目前应用最为广泛的两个一维湖泊模式Freshwater Lake Model（FLake）和Community Land Model version 4.5（CLM4.5）中耦合的湖泊模块在青藏高原典型湖泊的适用性。结果表明: FLake和CLM模式均能较好的对湖泊热力状况进行模拟, CLM模式对于湖表面温度和湖泊内部不同深度的温度模拟优于Flake模式, 净辐射和能量的累积也是CLM模式的模拟值更接近观测值。造成Flake模式模拟偏差更大的原因与模式中计算感热、 潜热的摩擦速度有关, 观测的摩擦速度均值为0.22 m·s^-1, CLM模式中的摩擦速度与观测值接近, 为Flake模式的1.5倍, 将CLM模式中的摩擦速度替换到Flake模式中后模拟结果有明显的改善。

• 黄河源区积雪变化特征及其对春季径流的影响
• 刘晓娇;陈仁升;刘俊峰;王希强;张宝贵;刘国华
• 2020 Vol. 39 (2): 226-233.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00074   
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• 基于1978 -2016年积雪、 气象和径流资料, 采用Mann-Kendall检验法、 线性分析法及敏感性公式, 分析了黄河源区积雪变化特征及其对春季径流的影响。结果表明: （1）黄河源区表现出积雪初日推迟、 终日提前、 积雪期缩短和积雪日数减少趋势, 其中, 积雪初日、 终日与积雪期分别通过了p<0.05、 p<0.05及 p<0.01的显著性检验。（2）年均雪深1978 -2016年无明显变化趋势, 但自21世纪以来呈显著上升趋势, 且通过了p <0.1的显著性检验。（3）黄河源区积雪日数对春季径流的影响较积雪深度显著。积雪日数、 积雪深度平均变化1%, 将分别引起春季径流变化0.60%和0.25%。因4月和5月份平均气温升高, 积雪大量融化, 故4月和5月径流对积雪变化敏感性较3月径流大。（4）降水和温度的不同组合引起积雪变化, 导致春季径流的不同响应。气候变暖环境下, 黄河源区融雪径流提前, 表现为3月径流呈上升趋势, 4月和5月径流呈下降趋势, 但同时也因区域大气水汽含量变化, 导致春季各月径流及春季径流自21世纪以来呈上升趋势。

• 1979 -2016年青藏高原降水的变化特征及成因分析
• 许建伟;高艳红;彭保发;王夏青
• 2020 Vol. 39 (2): 234-244.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00029   
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• 利用青藏高原83个站点的降水观测资料, 分析了1979 -2016年青藏高原降水的变化特征, 并基于ERA-Interim再分析资料的高空要素场, 从水汽输送角度进行初步解释, 得到以下结论: （1）1979 -2016年高原整体年总降水量呈不显著的增加趋势, 5月降水显著增加, 变化速率达到4.25 mm·(10a)^-1, 12月降水显著减小, 9月降水先减小后增加。高原不同气候区降水的年循环变化差异较大, 根据分布型态和降水峰值的变化将11个气候区分为三类: 降水峰值显著增大的气候区3个, 包括藏南地区、 青南高原和羌塘高原等半干旱区; 分布型态显著变化的气候区4个, 包括东喜马拉雅湿润区、 横断山脉东南部湿润区和中北部半湿润、 阿里干旱区; 变化较小的气候区4个, 包括祁连山半干旱区、 柴达木干旱区和若尔盖湿润区和果洛半湿润区。（2）从降水变化趋势的空间分布来看, 5月大部分站点的降水呈增加趋势, 中部站点变化显著。12月大部分站点的降水呈减小趋势。（3）5月、 9月和12月水汽输送通量散度的变化与降水的变化趋势在空间分布上具有一致性。5月南亚夏季风的提前、 增强, 导致高原西南季风加强, 进而导致高原5月降水增加。12月东亚500 hPa高度存在气旋式环流异常, 导致高原上空北风分量增强, 向高原输送了更多干冷空气, 从而导致12月高原降水减少。

• 高原切变线形态演变对高原边坡一次降水过程的影响分析
• 刘新伟;叶培龙;伏晶;段海霞;杨晓军
• 2020 Vol. 39 (2): 245-253.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00084   
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• 利用中国气象局逐小时区域站、 高空站、 逐小时风云2E卫星、 NCEP再分析数据资料以及WRF数值模式, 选取2018年8月1 -3日降水天气过程, 分析高原切变线形态演变对发生在高原边坡降水的影响。结果表明: （1）8月1 -3日降水过程主要影响系统为高原切变线, 1日和2日分别为此次降水过程的两个不同阶段, 两个降水阶段期间高原切变线由横切变线转为竖切变线; （2）在高原边坡, 与横切变线引起的降水相比, 竖切变线更容易产生强对流天气; （3）强降水发生时, 竖切变线激发的TBB值比横切变线的TBB值低10~20 K, 且TBB低值刚好与短时强降水发生的时间段相对应; （4）数值模式模拟结果表明在强降水发生阶段, 竖切变线的垂直速度、 水汽含量、 不稳定能量垂直梯度均表现为快速增强, 且增强的幅度明显大于横切变线的对应物理量; 此外, 降水强度的变化与垂直速度上升高度、 不稳定能量垂直梯度有很好的对应关系。

• 唐古拉地区活动层水热状况及地气系统能水平衡分析
• 郭林茂;常娟;周剑;徐洪亮
• 2020 Vol. 39 (2): 254-265.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00088   
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• 活动层水热状况与地-气系统间能水交换直接影响着寒区生态环境、 水文过程以及多年冻土的稳定性。利用唐古拉站2007年实测资料和SHAW模型, 对研究点活动层土壤剖面温湿度进行了模拟。土壤温度方面, 模型的纳什效率系数NSE≥0.93; 水分方面, 纳什效率系数的平均值为0.69, 说明SHAW模型可用于多年冻土区活动层内水热动态变化的模拟研究。基于模型的输出结果, 对唐古拉站活动层土壤冻融过程中的水分动态、 地表能量收支的变化特征进行了分析讨论。结果表明: （1）活动层冻融过程中, 土壤水分的冻结和融化响应时间随土壤深度的增加而逐渐滞后, 水分迁移通量随土壤深度的增加逐渐减小; （2）地表能量平衡收支在季风活动引起的降水与活动层的冻融循环共同影响下, 表现出明显的季节性变化特征。同时, 通过改变SHAW模型植被输入参数中的叶面积指数, 分析了植被覆盖变化对多年冻土区土壤蒸散发的影响。结果表明: 植被蒸腾量、 土壤蒸发量与总的蒸散发量与植被的叶面积指数呈正相关关系, 而浅层土壤含水率（20 cm）则表现为负相关, 当叶面积指数在-100%（裸土）~100%变化时, 总蒸散发量的变化幅度为-5%~13%。

• 基于分位数映射法的黑河上游气候模式降水误差订正
• 雷华锦;马佳培;李弘毅;王建;邵东航;赵宏宇
• 2020 Vol. 39 (2): 266-279.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00104   
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• 区域气候模式降水弥补了高寒山区气象站点稀少的缺陷, 是水文模拟的重要驱动变量。然而, 高寒山区模式输出降水的总量和频率都存在较大不确定性。因此, 改进了用于降水频率纠正的分位数映射法(Quantile Mapping, QM), 对中尺度数值预报模式(Weather Research and Forecasting model, WRF)模拟的黑河上游日降水输出数据进行误差订正。选取第95分位和第98分位降水量为阈值, 选择2004 -2009年为建模时段, 2010 -2013年为验证时段, 使用分段拟合的方法建立传递函数, 侧重于对极端降水进行单独订正。研究结果表明: 该方法不仅对降水空间分布有明显的改善, 对极端降水也有很好的订正效果。订正前模式模拟日降水与台站之间的均方根误差为3.41 mm·d^-1, 绝对偏差为115.67 mm·y^-1, 订正后均方根误差减少为3.11 mm·d^-1, 绝对偏差有明显改善, 为60.3 mm·y^-1。订正后流域内年降水空间分布更加合理, 年降水量也更接近于观测降水插值结果, 其空间相关系数由0.74改善为0.94。春、 夏季订正效果优于秋、 冬季, 其中夏季订正效果较为明显, 订正前降水偏差百分比在-0.1~0.1以内的区域面积仅占流域总面积的28%, 而订正后占比增加至66%。同时, 该方法对极端降水有较好的订正效果, 减小了日降水强度(SDII)和极强降水量(R99p)的模拟偏差, 订正后的第95分位模拟降水与观测降水插值的相关系数由0.15提高到0.48。本研究为站点稀少的黑河上游提供了一种更有效的误差订正方案, 有利于为寒区水文研究获取更精确的降水数据。

• 松花江流域盛夏降水分布型的环流差异及影响机制
• 娄德君;刘玉莲;王　冀;李治民;周显伟
• 2020 Vol. 39 (2): 280-289.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00032   
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• 利用1961 -2017年松花江流域盛夏降水资料、 NCEP再分析资料和NOAA/CPC遥相关型指数等资料, 采用多种统计方法, 研究了松花江流域盛夏降水的主要时空分布及环流特征、 影响机制。结果表明: 松花江流域盛夏降水有全流域一致型、 西北-东南反位相型和东北-西南反位相型三个主要模态。第一模态受PEA(Polar/Eurasiol Pattern)遥相关指数影响, PEA遥相关型负位相年, 极涡偏弱, 流域上空呈东高西低分布特征, 西南低空急流加强的水汽输送至松花江流域; PEA和EAP(East Asia-Pacifio Pattern)相互配合共同作用对产生第二模态降水分布型起主要作用, 贝加尔湖呈现显著负距平, 冷空气沿超极地路径南下, 暖湿气流沿异常偏北的副高边缘向流域输送, 并在东南部与冷空气交绥; 第三模态降水正异常时, 贝加尔湖至鄂霍次克海地区呈显著负距平, 东亚夏季风偏强导致副高北抬, 呈南高北低分布。

• 西北地区东部夏季降水年际变化特征及其与环流的关系
• 王雅琦;冯娟;李建平;安然
• 2020 Vol. 39 (2): 290-300.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00023   
• 摘要 ( ) PDF (6865KB) ( )
• 利用1961 -2012年夏季西北地区东部降水站点资料和NCEP/NCAR同期逐月再分析资料， 采用“均一化处理”和合成分析等方法分析了西北地区东部夏季降水的年际变化特征及其对应的环流异常。结果表明： （1）西北地区东部的夏季降水异常主要与南边界的水汽异常输送相联系； （2）西北地区东部夏季降水与西北太平洋副热带高压（简称西太副高）的位置及强度密切相联： 当西太副高偏强偏西时， 西太副高脊线西伸至我国华南地区， 对应的西北地区东部上空表现为西南风异常， 将大量的水汽从西北地区东部的南边界输入， 有利于该地区夏季降水增多； 当西太副高偏东偏弱时， 西太副高脊线西伸带来的降水影响无法到达西北地区东部， 对应着西北地区东部降水偏少。

• 黔东南地形影响局地突发性暴雨的中尺度天气分析与数值试验
• 高珩洲;李国平
• 2020 Vol. 39 (2): 301-310.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00079   
• 摘要 ( ) PDF (7245KB) ( )
• 基于FY-2E TBB资料、 ERA5再分析资料和WRF v3.9.1.1模式对2015年5月27日贵州省雷山县一次突发性暴雨过程进行中尺度天气学分析和数值试验。结果表明: (1) 低空西南急流、 切变线与地面辐合线是本次山地突发性暴雨的直接影响系统。(2) TBB 低值区与突发性暴雨落区有明显的对应关系, TBB值的减小对应着降水的增强, 反之对应降水的减弱。(3) ERA5再分析资料作为初始场对于突发性暴雨的模拟效果优于 FNL分析资料和ERA-Interim再分析资料。(4) 地形通过改变山地动力、 水汽等物理量场从而影响暴雨的落区和强度。地形的抬升作用造成水汽与不稳定能量在迎风坡堆积, 使层结不稳定性增强, 在强烈的上升运动作用下触发对流不稳定发展。(5) 雷公山地形对于降水有显著的增幅作用, 山脉高度升高后, 雨带扩大, 雨量增加; 反之雨带西移, 雨量减小。

• 一次西南涡诱生气旋引发的湖南大暴雨个例分析
• 刘金卿;李子良
• 2020 Vol. 39 (2): 311-320.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00028   
• 摘要 ( ) PDF (12578KB) ( )
• 基于NCEP再分析资料、 常规观测站点降水数据, 研究了2013年5月14 -15日发生的一次西南涡诱生气旋的结构演变特征及其在湖南产生大暴雨的动力学机理, 最后利用Okubo-Weiss参数（OW）及位势涡度（Potential Vorticity, PV）定量分析了西南涡切变线和诱生气旋的发展过程。结果表明: （1）此次大暴雨是一例由西南涡诱生气旋引发的强降水过程。在气旋波生成阶段, 西南涡风场由对称结构变成不对称结构; 在诱生气旋的成熟阶段, 西南涡风场再次发展为对称结构。切变线上的不稳定为气旋性扰动的生成提供了有利环境条件, 导致西南涡诱生气旋波沿切变线东移并随之产生大暴雨。（2）在气旋波生成之前, 西南涡环流及西风绕流涡度带表现为OW参数和PV大值区, 西南涡外围是OW参数负值环绕区, 有利于切变线的生成和维持。在绕流涡度带与切变线结合之后, 切变线的旋转性加强, 风场的旋转性诱生出气旋性扰动。（3）诱生气旋发展的主要原因是气旋波在有利的高低空形势场配置下不断积累正位涡, OW极大值和PV极大值重合并远超停滞的西南涡。

• 四川盆地东北部一次突发性暴雨事件的影响系统分析
• 张芳丽;李国平;罗潇
• 2020 Vol. 39 (2): 321-332.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00080   
• 摘要 ( ) PDF (11446KB) ( )
• 利用ERA5再分析资料、 新一代雷达拼图资料, 探究了2017年5月初四川盆地东北部一次突发性暴雨事件的影响系统及动力影响因子。结果表明: 此次暴雨事件的主要影响系统有中纬500 hPa东移低槽、 西伸的西太平洋副热带高压、 对流层中低层的西南低空急流以及低层切变线。大尺度的低空急流与中小尺度的山区低空急流的叠加使四川盆地东北部形成正涡度柱和低层强辐合柱的动力耦合, 低空急流最大风速出口辐合上升区与地形的辐合抬升作用叠加形成盆地东北部强烈的垂直上升运动, 成为山地暴雨突发的动力触发条件, 因低空急流建立的位势不稳定层结构成暴雨的热力条件。冷空气自低层逐渐向高层侵入是暴雨第二阶段增幅的主要原因。盆地东北部地形是本次暴雨的另一个增幅因子, 其对暴雨过程中垂直上升运动有加强作用, 秦巴山脉迎风坡的抬升作用对暴雨第一阶段的降水量贡献较大, 青藏高原东麓背风坡的辐合效应对第二阶段降水量贡献较大。此外, 盆地东北部山地对东移的中尺度对流系统有阻挡作用, 使其停滞并旺盛发展。

• 南亚高压南北位移对亚洲季风区上对流层-下平流层区域大气成分分布的影响
• 屠厚旺, 田红瑛, 许曦然, 张如华
• 2020 Vol. 39 (2): 333-346.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00054   
• 摘要 ( ) PDF (181550KB) ( )
• 利用欧洲中期数值预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts， ECMWF）提供的ERA-Interim再分析资料和Aura卫星上微波临边探测器MLS（Microwave Limb Sounder）提供的大气成分资料， 研究了南亚高压的南北位移与亚洲季风区上对流层-下平流层区域水汽、 一氧化碳（CO）和臭氧（O₃）分布之间的关系。结果表明： （1）在215 hPa， 南亚高压偏北时， 水汽和CO在伊朗高原、 青藏高原东北部至中国东北地区比偏南时高， 仅在孟加拉湾以北和中南半岛北部比偏南时低。在100 hPa， 偏北时南亚高压控制范围内水汽比偏南时高， 而CO则是偏南时偏高。下平流层68 hPa， 南亚高压控制范围内偏北时的CO弱于偏南时。O₃在不同高度的分布与CO相反。（2）南亚高压偏北时， 高压西部及北部对流比偏南时强， 30°N以北南亚高压强度也较强， 将对流层低层空气向上输送， 导致上对流层215 hPa的水汽和CO在伊朗高原、 青藏高原东北部至中国东北地区比偏南时高， 而O₃被稀释成为低值中心。（3）在100 hPa， 南亚高压偏南时， 反气旋环流南部的位势高度偏高， 同时反气旋环流中心垂直上升运动较强， 将含丰富的水汽和CO以及低浓度O₃的空气向上输送， 导致100 hPa上CO的高值中心浓度比偏北强， O₃的低值中心浓度比偏北低。而偏南时南亚高压控制区内对流层顶温度偏低， 在“冷凝脱水”作用下， 偏南时的水汽反而比偏北低。（4）100 hPa南亚高压偏南时强度比偏北弱， “围困”作用也弱， 在上升运动作用下， 将更多的高浓度水汽和CO以及低浓度O₃空气向上输送到68 hPa。

论文

• 滦河流域多时间尺度干旱时空特征分析
• 王怡璇;陈伏龙;冯平;刘廷玺
• 2020 Vol. 39 (2): 347-356.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00034   
• 摘要 ( ) PDF (1658KB) ( )
• 以滦河潘家口水库控制流域26个雨量站1959 -2011年逐月降水数据为基础, 应用经验Copula函数建立了联合降水亏缺指数, 与标准化降水指数的干旱评价结果进行了对比, 并依据联合降水亏缺指数分析了1959 -2011年间流域干旱时空变化特征。结果表明: （1）联合降水亏缺指数综合了多时间尺度水分亏缺信息, 充分考虑干旱的累积效应, 避免了采用不同时间尺度标准化降水指数表征干旱时结论不一致的情况, 可以实现更全面客观的干旱监测及评估。（2）1959 -2011年, 滦河潘家口水库控制流域干旱发生频率总体上呈现夏秋多冬春少、 东南高西北低的规律; 干旱事件随时间持续增多, 特别是2010 -2011年极端干旱频繁发生; 相比西北部, 流域东南部的干旱事件历时更长、 强度更大; 在汛期（尤其是8 -9月）全流域存在较一致的干旱加剧趋势, 东南部趋势显著。联合降水亏缺指数能够有效地反映干旱时空特征及演变规律, 为区域干旱研究提供了新的技术途径。

• 近36年江淮地区浅层地温变化的多尺度分析
• 刘恬;高晓清;杨丽薇;周亚
• 2020 Vol. 39 (2): 357-366.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00038   
• 摘要 ( ) PDF (2326KB) ( )
• 选取1981 -2016年中国江淮地区28个气象站的0~20 cm地温观测资料, 运用经验正交函数分解（EOF）和集合经验模态分解（EEMD）方法, 得到江淮地区0~20 cm地温及气温多时间尺度的振荡规律。结果表明: 江淮地区全区域有明显的空间一致性, 特征向量值在全地区均为负值, 时间系数在20世纪90年代中后期由正转负。1981 -2016年江淮地区浅层地温和气温均表现为波动上升的趋势, 其中0 cm地温的气候倾向率为0.65 ℃·(10a)^-1, 增温幅度大于5~20 cm层地温及气温。0 cm、 5 cm、 10 cm、 20 cm四层地温及气温分解后的IMF1和IMF2分量的周期分别为准3年和准7年, 且80年代的振幅要小于之后的年份, 表明浅层地温及气温在80年代是稳定少变的, 进入90年代波动幅度增大。年际变化在江淮地区0~20 cm地温及气温的长期变化中占主导地位。对36年0~20 cm地温的气候平均值进行分解可得, 江淮地区各站点浅层地温的延伸期尺度周期基本分布在准12~16天和准26~33天两个周期内。

• 一种基于高斯模糊的复杂地形下高分辨率三维插值方法的研究与试验应用
• 陈康凯;宋林烨;杨璐;陈明轩;陈敏;韩雷;曹伟华
• 2020 Vol. 39 (2): 367-377.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00108   
• 摘要 ( ) PDF (5427KB) ( )
• 在对数值模式预报产品进行精细化释用处理中, 为考虑模式地形与实际地形之间的差异性, 本文提出了一种用于复杂地形下, 综合考虑模式地形与实际地形的精细化三维插值方法, 并将该方法应用于北京冬奥会重点区域的100 m高分辨率精细化温度产品释用中。算法先根据模式地形和实际地形的临界高度进行不同的三维插值, 然后使用高斯模糊算法对插值后的结果进行处理用于模式产品的释用。利用2019年2月4 -19日的地面自动站观测资料, 对比分析原始数值预报温度产品和经过插值得到的精细化释用产品, 定性分析结果表明: 高分辨率释用产品有效考虑了实际复杂地形的影响, 比原始数值预报产品更加精细化、 美观化。客观检验结果表明: 以自动站观测为实况, 经过本文插值方法得到的高分辨率地面温度场比原始数值模式温度场的均方根误差、 绝对误差和偏差均显著减小。因此, 本文提出的基于高斯模糊的复杂地形下高分辨率三维插值方法可以保证释用产品的美观性和精细化, 更重要的是也可以减小误差以提升产品的准确性。

• FY4A的LMIE闪电数据对云信息初始化的影响及数值试验
• 黄守友;徐国强
• 2020 Vol. 39 (2): 378-392.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00110   
• 摘要 ( ) PDF (17425KB) ( )
• 为更好的研究FY4号卫星（FY4A）的LMIE闪电事件资料的应用, 在GRAPES_Meso模式的云分析系统中首次引入了LMIE闪电事件资料, 建立了LMIE闪电频率与雷达反射率的转换关系, 采用松弛逼近（nudging）方式对三维云内信息初始化应用, 通过2019年5月25日一次强降水过程及为期半个月的批量试验, 重点分析了引入LMIE数据对模式计算的雷达反射率、 云微物理变量和降水预报的影响。数值试验结果表明: LMIE计算回波与实况雷达回波具有一致性, LMIE闪电事件资料能够较好的捕捉到强降水信号, 对飑线的预报具有指示作用; LMIE资料能够有效提高初始时刻水成物（云水、 云冰、 云雪等）的总量, 使其水平分布基本与实况雷达回波和降水分布一致, 其垂直分布也与实况降水中心更为吻合; 对比降水结果可以得到在加入LMIE闪电资料后, 能够有效降低漏报率, 并且模式在短时间尺度就可以响应出与实况更为接近的降水预报, 消除或减弱了数值模式的Spin-up现象, 提高短临预报准确率。

• 荒漠河岸林胡杨光合参数变化特征及影响因子研究
• 罗欢;司建华;赵春彦;李端;王春林
• 2020 Vol. 39 (2): 393-401.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00037   
• 摘要 ( ) PDF (1068KB) ( )
• 光合作用是绿色植物形成初级生产力的基础, 在植物生长过程中起着非常重要的作用。光合作用能力的大小不仅与植物自身种类的差异有关, 而且外界环境对植物光合作用的影响也十分重要。本研究通过测量额济纳旗荒漠河岸林胡杨在自然条件下生长的光合生理参数、 气象环境因子, 并分析其变化特征及影响因素, 以期揭示胡杨光合作用的限制因素以及弄清干旱荒漠地区的抗旱机理。研究结果表明: （1）胡杨的净光合速率日变化呈先增加后降低趋势, 造成这种变化的主要原因是从早上开始净光合辐射逐渐增强, 光合速率也随之增加, 而到14:00（北京时, 下同）之后光合有效辐射和大气温度逐渐降低导致胡杨同化能力逐渐减弱; （2）6月、 7月和8月的11:00 -13:00均出现了明显的光合午休现象, 且同时气孔限制值在6月、 7月和8月都为先增加后降低的变化趋势, 导致胡杨光合午休的原因是气孔导度下降, 胞间CO₂浓度降低, 属于光合作用的气孔限制; （3）胡杨的气孔导度呈周期性波动的变化规律, 其中6月和7月的波动周期大致为1 h, 8月的波动周期为2 h, 9月的波动周期为4 h; (4)胡杨的蒸腾速率与气孔导度相对应而呈同步的周期波动, 目的是有助于提高胡杨的水分利用效率, 使胡杨能够安全地度过极其炎热干燥的夏季。

• 东亚地区氮氧化物排放对北半球UTLS区域臭氧和温度的影响
• 肖娜;张健恺;田文寿;张诗妍;张如华;韩元元
• 2020 Vol. 39 (2): 402-415.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00043   
• 摘要 ( ) PDF (14986KB) ( )
• 利用臭氧监测仪（Ozone Monitoring Instrument, OMI）卫星资料和全球大气化学气候模式WACCM3, 研究了东亚地区地表氮氧化物（NO_x）排放增加对北半球上对流层下平流层（UTLS）区域臭氧和温度的影响。结果表明, 东亚地区地表排放的NO_x可以在夏、 秋季输送到热带和东亚UTLS区域。在夏季, 南亚高压可将东亚上空UTLS区域的NO_x输送到低纬度地区。随着东亚地区地表NO_x排放增加, 冬季低纬度UTLS区域光化学反应增强, 臭氧浓度显著增多, 导致该区域增温; 而中纬度UTLS区域NO_x与臭氧的催化消耗反应增强, 臭氧浓度显著降低, 导致该区域降温。冬季UTLS区域低纬度和中高纬度之间的温度经向梯度减弱, 副热带急流减弱, 极区和中纬度之间的温度经向梯度增强, 副极地西风急流增强, 导致进入平流层的1波和2波强度明显减弱。

• 中国典型城市臭氧变化特征及其与气象条件的关系
• 严晓瑜;缑晓辉;杨婧;赵蔚;徐青;刘玉兰
• 2020 Vol. 39 (2): 416-430.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00033   
• 摘要 ( ) PDF (5900KB) ( )
• 利用不同气候背景代表城市北京、 沈阳、 银川、 成都、 南京和广州6个城市2014 -2016年臭氧质量浓度和同期气象要素数据, 对典型城市臭氧(O₃)浓度变化特征及其与气象条件的关系进行研究。结果表明: 2014 -2016年臭氧年平均浓度由高到低的顺序为南京>沈阳>北京>银川>成都>广州, 3年间广州臭氧浓度呈下降趋势, 沈阳变化不大, 其他城市总体呈上升趋势, 其中, 银川增幅最大, 北京增幅最小; 臭氧浓度月变化特征受纬度影响较大, 随纬度增高单峰结构越明显, 且各月郊区臭氧普遍高于市区; 各城市臭氧日最大值出现在15:00（北京时, 下同） -16:00, 最小值出现在07:00 -08:00, 但其峰值、 谷值及日变幅有明显差异, 广州全天郊区臭氧都显著高于市区, 其他城市则不同, 11:00 -17:00间两者差别较小, 成都、 南京、 银川郊区峰值浓度甚至略低于市区, 其余时段郊区高于市区; 6个城市影响臭氧变化最主要的气象要素均是气温和日照时数, 其次是相对湿度, 再次是风速, 气温高、 日照长、 湿度低有利于臭氧生成, 相对而言, 对于日照时间较长的北京、 银川和沈阳, 臭氧对气温的变化较其他城市更敏感, 且与风速呈弱的正相关, 而对于气温、 湿度较高的广州、 南京和成都, 臭氧与日照时数和相对湿度的相关性较其他3个城市强, 且与风速呈弱的负相关; 城区臭氧与气象要素相关性普遍较郊区好。

• 风电场理论与实际出力的比较研究——以甘肃酒泉桥东第一风电场为例
• 高晓清;陈伯龙;杨丽薇;马　明;惠小英
• 2020 Vol. 39 (2): 431-436.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00095   
• 摘要 ( ) PDF (2008KB) ( )
• 以甘肃省桥东第一风电场为例, 针对风电机与大气流场之间的相互作用, 研究了单台风电机和整个风电场的理论出力与实际出力特征。结果表明: （1）单台风电机的实际出力与理论出力之比平均为0.7, 而风电场的风资源利用率平均值约为50%; （2）在该风电场中风电机尾流效应造成风速下降62.4%; （3）风电场中风电机的实际出力空间分布特征与风速的分布特征基本一致, 从上游到下游依次减小, 同时呈现中心小两侧大的特征。

• 大型风力发电场对华北地区大气影响的数值模拟研究
• 李思;章晓冬;尕藏程林;王文鹏;吴敏
• 2020 Vol. 39 (2): 437-444.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00112   
• 摘要 ( ) PDF (5124KB) ( )
• 作为一种清洁的可再生能源, 风电在过去几十年中取得了快速的发展, 目前中国风电装机容量居世界第一。虽然风机运行过程中不会造成污染或温室气体的直接排放, 但会改变风力发电场区域地表状况, 进而对大气形成潜在的扰动和影响。本研究利用大气数值模式WRF, 结合两种风轮机参数化方案（地表粗糙度增加参数化方案和风机曳力参数化方案）, 探讨了中国北方大型风力发电场对大气要素（风速, 湍流和温度）的潜在扰动及影响。通过敏感性实验研究表明, 大型风力发电场会造成风电场内部和其临近区域风速的衰减, 且冬季（1月）的衰减程度明显强于夏季（7月）。另外由于风轮机产生的湍动动能增加了空气的垂直混合, 造成冬季（1月）风电场内部和下游地区在风轮机轮毂高度处和地表空气温度的上升, 且轮毂处升温强度略高于地面。在夏季（7月）, 风轮机也导致在风电场临近区域地表和轮毂高度处的温度发生变化。考虑到风轮机在叶片转动区域产生大量的湍动动能, 推断地面和轮毂高度温度升高主要是由于湍流混合增强, 形成了湍流逆温效应。