论文

• 夏季河西地区绿洲-沙漠环境相互作用热力过程的初步分析
• 吕世华;陈玉春;陈世强;朱伯承
• 2004 Vol. 23 (2): 127-131. 
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• 从绿洲和沙漠地面能量平衡方程和水分平衡方程出发,得到了表达绿洲稳定度和绿洲环流的表达式,绿洲地表温度低于沙漠的最主要原因是绿洲地表明显的蒸发。绿洲上大气稳定度的增加对于维持绿洲是一个重要的自我保护机制。从动力学角度来看,绿洲区明显的下沉(上升)运动将使大气稳定(不稳定)。反照率效应将减弱绿洲风环流,相反,蒸发效应会驱动它。绿洲中过多的蒸发使绿洲地表温度低于周围沙漠。这种温度差异使绿洲风环流产生,并且使绿洲区产生下沉运动、沙漠区产生上升运动。

• 边界层湍流输送的若干问题和大气线性热力学
• 胡隐樵;左洪超
• 2004 Vol. 23 (2): 132-138. 
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• 总结了大气线性热力学基本理论,讨论了大气边界层的能量和物质输送交叉耦合效应,还讨论了大气系统动力过程和热力过程的交叉耦合效应。分析指出:由于动力过程和热力过程的交叉耦合效应,导致大气边界层能量和物质输送过程除了湍流输送外,还应包括大气辐散和辐合运动对能量和物质的输送。非均匀下垫面大气边界层和对流边界层辐散和辐合运动对能量和物质输送是重要的。在这个基础上,讨论了非均匀下垫面和对流边界层地表能量的平衡问题,非均匀下垫面和对流边界层陆面过程边界层参数化等问题。这些研究不仅丰富了大气边界层物理理论,而且为克服当前大气边界层物理应用中所遇到的困难提供了理论依据。

• 干旱半干旱区非均匀地表区域能量通量的卫星遥感参数化
• 马耀明;戴有学;马伟强;李茂善;王介民;文军;孙方林
• 2004 Vol. 23 (2): 139-146. 
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• 卫星遥感在估算非均匀地表区域能量通量时有其独到的作用。文中介绍了利用Landsat TM资料估算非均匀地表区域地表能量通量和蒸发(蒸散)量的参数化方案、研究结果和存在的难点问题。并提出了解决问题的可能途径。

• 敦煌绿洲夏季边界层特征的数值模拟
• 吕世华;罗斯琼
• 2004 Vol. 23 (2): 147-154. 
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• 使用美国NCAR新版MM5V3.6非静力平衡模式,采用三重嵌套方法,模拟研究了沙漠绿洲的环流及边界层特征,并且与无绿洲试验进行了比较。结果表明:沙漠中的绿洲在夏季是一个冷源,地面感热通量和潜热通量与周围的沙漠地区存在较大差异。在绿洲区,感热通量小,潜热通量大;在沙漠区,感热通量大,潜热通量小。绿洲边界层顶低,沙漠边界层顶高。绿洲可以改变沙漠地区的大气稳定度,使得原来大气层结不稳定的沙漠地区出现较稳定的大气层结。沙漠绿洲改变了原有沙漠地区的环流结构及温、湿场的分布,使得在绿洲上空大气下沉,沙漠上空大气上升,从而产生了绿洲上空大气干冷,沙漠上空大气暖湿的边界层特征。绿洲边缘的沙漠形成的较大的湿气柱围绕着绿洲,起到了保护绿洲的作用。沙漠绿洲低空呈现辐散气流,使得绿洲上风方的沙漠地区风速减小,绿洲下风方的沙漠地区风速增大。

• 非均匀下垫面边界层的观测和数值模拟研究(I):冷岛效应和逆湿现象的完整物理图像
• 左洪超;吕世华;胡隐樵;马耀明
• 2004 Vol. 23 (2): 155-162. 
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• 利用HEIFE、DHEX和GAME/Tibet3个观测试验和部分常规气象站观测资料,分析了下垫面非均匀条件下产生的冷岛效应和逆湿现象的完整物理图像以及它们对地表能量和五水转化的影响。分析结果表明,下垫面非均匀特征对五水转化有着明显的影响;冷岛效应和逆湿现象是下垫面非均匀性的必然结果,它们在自然界普遍存在;现有陆面过程模式很难刻画冷岛效应和逆湿现象,通常现有陆面过程模式很难将冷岛效应中的热量平流转化成蒸发潜热,同时陆面过程模式也混淆了逆湿现象和发生在下垫面上的大气水的冷却凝结。这些评述将有助于今后非均匀陆面过程的进一步研究。

• 非均匀下垫面边界层的观测和数值模拟研究(Ⅱ):逆湿现象的数值模拟研究
• 左洪超;吕世华;胡隐樵;马耀明
• 2004 Vol. 23 (2): 163-170. 
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• 研究了逆湿现象,针对陆面过程模式的缺陷,利用文献[1]给出的逆湿现象形成的物理模型,设计了新的陆面过程参数化方案。该新方案成功地模拟出了发生在绿洲附近的沙漠上的逆湿现象,模拟结果与实际观测的结果相互吻合,这表明所建立的新的陆面过程参数化方案是可行的。这些结论将为今后非均匀陆面过程研究提供有益的启示。

• 盆地绿洲边界层特征的数值模拟
• 吕世华
• 2004 Vol. 23 (2): 171-176. 
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• 使用美国NCAR新版MM5V3.5非静力平衡模式,通过三重嵌套的降尺度方法,设计理想化的圆形盆地地形和绿洲,模拟研究了盆地绿洲环流及边界层特征。发现盆地感热随地形高度而变化,潜热随地形高度没有变化,仅与下垫面特征有关。盆地绿洲感热小,潜热大,绿洲气候效应明显。盆地绿洲形成的环流与地形环流一致,这有利于加强地形环流。但地形形成的环流强度比绿洲环流要弱得多。盆地绿洲对大气边界层的湿度影响很明显。绿洲的水汽输送通过地形下沉气流加强,使山谷绿洲的气候效应得到加强。结果表明,盆地绿洲由于其地形环流与绿洲环流一致,故使绿洲效应加强。

• 不同尺度绿洲环流和边界层特征的数值模拟
• 陈玉春;吕世华;高艳红
• 2004 Vol. 23 (2): 177-183. 
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• 使用美国NCAR新版MM5V3.4非静力平衡模式,通过三重嵌套,模拟研究了西北地区不同尺度绿洲环流及边界层特征,发现不同绿洲系统地面能量和水分的输送是不同的,尺度较小的绿洲其地面潜热大,感热相对小。尺度在15km以上的绿洲可以形成绿洲-沙漠环流和绿洲的小气候,有较低的边界层,同时在绿洲边缘的沙漠形成湿气柱。尺度在几公里的绿洲不能形成绿洲-沙漠环流和绿洲边缘的湿气柱。尺度较大的绿洲形成的温度和湿度边界层结构和环流配合,使绿洲形成具有自我保护的绿洲小气候环境,有利于绿洲生态的发展。

• 黑河上游环境要素场对降雨汇流过程的响应
• 高艳红;吕世华
• 2004 Vol. 23 (2): 184-191. 
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• 运用包含土壤、植被陆面过程OSULSM的中尺度大气模式MM5,将分布式水文模式DHSVM中汇流参数化方案与其耦合,成功地模拟了2002年7月黑河流域上游的洪水事件,在大气模式中实现了地表水的再分布。综合考虑了陆地水文状况与气候之间的相互影响,分析了地表特征场以及大气要素场随汇流过程的变化。

• 冻土过程在CCM3模式中的气候效应
• 张宇;吕世华;孙菽芬
• 2004 Vol. 23 (2): 192-199. 
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• 将最新发展的冻土过程参数化方案与NCAR公用气候模式CCM3.6相耦合,考察了冻土过程在气候模式中的效应。模拟结果指出,模式能够较好地模拟出北半球中高纬度和高原地区的多年冻土分布,并且对中高纬地区地面温度及高层大气温度和水汽场的模拟均有较大的改进,同时也为研究气候与冻土相互作用提供了有效的工具。

• 金塔绿洲大气边界层特征的数值模拟研究
• 安兴琴;吕世华
• 2004 Vol. 23 (2): 200-207. 
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• 利用美国NCAR中心的天气研究与预报模式WRF(Weather Research and Forecast Model),对金塔绿洲的环流场、温度场及湿度场结构及其日变化进行了较为全面细致的模拟研究,WRF模式很好地模拟出了绿洲-沙漠环流的日变化特征和这种局地热力环流的空间结构,模拟再现了绿洲"冷岛效应"和邻近绿洲的沙漠"逆湿"等边界层特征,模拟还发现了白天绿洲湿度场"凹型槽"式分布的特征。

• 河西绿洲效应的数值模拟研究
• 安兴琴;吕世华;陈玉春
• 2004 Vol. 23 (2): 208-214. 
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• 利用MM5V3.6模式,设计了一组河西绿洲存在的控制试验和绿洲变为荒漠的"去绿洲"试验;模拟分析了剔除现有绿洲影响下,背景场的环流、温度及湿度情况,同时对比分析了绿洲存在状况下,环流场及温度、湿度场的特征。通过两者的对比分析,更加清晰地再现了河西绿洲效应的特点。

• 河西地区不同下垫面边界层特征分析
• 奥银焕;吕世华;陈玉春
• 2004 Vol. 23 (2): 215-219. 
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• 利用1991年10月HEIFE实验期间获取的系留气球梯度探测资料,对比分析了黑河地区常见的三种不同下垫面(绿洲、沙漠和戈壁)边界层风、温度、湿度场的分布规律。客观验证了河西地区秋季午夜后出现的低空急流和逆湿气层两大特点,为进一步研究黑河地区水分与能量循环对环境的影响、土地的开发利用等提供事实依据。

• 干旱区陆面过程参数改进对气候模拟结果的影响
• 鲍艳;左洪超;吕世华;张宇
• 2004 Vol. 23 (2): 220-227. 
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• 利用改进的我国西北地区陆面过程参数的大气环流模式CCM3与原CCM3模式分别做了数值模拟并加以对比分析。结果表明,改进后的模式较原模式对东亚季风和西北干旱区降水的模拟能力有一定提高,对西北部分地区感热、潜热通量的模拟有所改进。这说明通过观测改进陆面过程模式的参数是提高CCM3气候模式模拟能力的一种重要途径。

• 柽柳灌丛热量收支特性与蒸散研究
• 张小由;龚家栋;周茂先;司建华
• 2004 Vol. 23 (2): 228-232. 
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• Bowen能量平衡法是广泛用于测定各种低矮植物蒸散的常用方法。本文将改进的波文比-能量观测系统用于测定灌木-柽柳群落的测定,通过6~9月对感热通量、潜热通量、土壤热通量等的测定,计算出额济纳地区柽柳灌丛(6~9月)的蒸散量为335.31mm;在8月潜热通量占能量支出量的62.85%,感热通量占32.85%,土壤热通量占4.44%。在日变化中,潜热在上午大于感热,下午感热交换大于潜热。

• 疏勒河绿洲系统气候变化的特征分析
• 李栋梁;吕世华;邓振镛
• 2004 Vol. 23 (2): 233-237. 
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• 概述了疏勒河流域绿洲系统的基本气候特点及近50年来的气候演变特征,分析了疏勒河绿洲上游产流区和中下游绿洲开发区的主要气候要素的年际、年代际变化规律。指出在有限水资源条件下,中游人工绿洲的过度开发可能导致下游自然生态环境的恶化。

• 中国近50年气温及降水量的变化趋势分析
• 左洪超;吕世华;胡隐樵
• 2004 Vol. 23 (2): 238-244. 
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• 通过对我国385个站的观测资料序列进行分析研究,得到我国气候变化的一些特征。近25年全国平均温度有明显的上升趋势,只有极少数测站有明显的降温趋势,华北及东北的广大地区是增温最快、范围最大的地区。全国平均降水量没有明显的变化趋势。逐站分析降水量的年际变化后发现,我国降水量的变化存在着明显的区域特征,新疆地区是降水量增加最快的地区;华中-华北地区的降水则存在明显的减少趋势;这两个地区的平均降水量都与全球海表温度距平有很好的相关性。文中还利用同期大气再分析资料(NCEP/NCAR)尝试分析了气候变化与大气环流特征的关系。

• 西北地区近40年年降水异常的时空特征分析
• 黄玉霞;李栋梁;王宝鉴;何金梅
• 2004 Vol. 23 (2): 245-252. 
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• 利用西北五省(区)137个测站1961-2000年历年月降水量资料,采用EOF、REOF、小波分析对西北地区年降水量的时空分布、演变规律及各异常区的周期特征进行了诊断分析。结果表明:(1)西北区降水受大尺度天气系统影响,第一特征向量反映了全区一致的多雨或少雨,但也存在东西和南北的差异。(2)西北区年降水空间异常可分为6个气候区(异常型),即高原东北区、北疆区、青海东部区、西北东部区、南疆区、河西走廊区。(3)近40年中除高原东北区及西北东部区降水呈下降趋势外,其余各区呈上升趋势。(4)各异常区降水存在10年以上较长周期和3~4年短周期振荡,但其显著周期及其年代变化差异较大。

• 降水对荒漠土壤水热性质强迫研究
• 王胜;张强;卫国安;郭青厉
• 2004 Vol. 23 (2): 253-258. 
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• 利用"我国西北干旱区陆-气相互作用试验"在甘肃省敦煌的观测资料,分析了不同大小的降水对土壤湿度、反照率以及地表温度的影响;随着降水量的增大,各地表物理量恢复到原先的状态也越慢;强降水时,5cm土壤湿度的驰豫期为7天,中降水为4天,微量降水为2天。由于降水性质(水和雪)和土壤状态的差异,冬季和夏季相比,降水对地表物理量的影响差不多,但冬季地表物理量的恢复时间要比夏季长得多。土壤湿度和反照率的驰豫期与降水有很好的相关。

• 近50年河西绿洲地面风的时空变化特征
• 李振朝;韦志刚;高荣
• 2004 Vol. 23 (2): 259-263. 
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• 根据河西绿洲13个气象台站1951年1月-2000年12月的地面风资料,统计分析了河西绿洲地面风的时空变化特征。河西绿洲大多数台站夏季盛行偏东风,冬季盛行偏西风,各站的最大风速一般出现在春季。绿洲中静风频率较高,绿洲各站地面风平均风速在20世纪50年代有一峰值,但时间跨度较短,之后波动增加,至70年代达到峰值,然后逐渐减少。河西绿洲大部分台站从70年代盛行风向发生了改变。河西绿洲一些站的地面风向存在昼夜反向的特征。

• 额济纳生态环境退化及成因分析
• 苏永红;冯起;吕世华;张艳武;司建华
• 2004 Vol. 23 (2): 264-270. 
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• 黑河下游的额济纳旗近20年来水文和生态环境严重退化,约有3/4的水井干涸,部分地区地下水位下降了2~3m,水质恶化,生物多样性减少,有的物种已经灭绝。仅从1987年到1991年间,沙漠化面积(植被覆盖率&<10%)就增加了约5.6%,年递增1.63×10 ²km ²,绿洲严重退化,沙尘暴天气频繁。生态环境退化的原因是由于黑河水资源的不合理利用、人口的快速增长使土地超载及过度放牧。最后针对这些问题提出了一些相应的措施。

• 夏季区域西风指数对中国西北地区水汽场特征影响的对比分析
• 冯文;王可丽;江灏
• 2004 Vol. 23 (2): 271-275. 
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• 利用1970-1997年NCEP/NCAR再分析月平均资料,设计了区域西风指数。通过分析西北地区夏季的水汽输送通量散度,发现该地区水汽平流引起的水汽输送通量散度项年际变化极小,而风场辐合(辐散)引起的水汽输送通量散度项年际变化却很大,在西北地区区域西风指数较强年份风场辐合比区域西风指数较弱年份强。由此可知,西风年际变化对西北地区的风场辐合(辐散)的影响是我国西北地区水汽场年际变化的主要原因。

• 河西东部绿洲农作物生物量变化特征初探
• 王润元;张强;杨兴国;秘晓东;马兴祥
• 2004 Vol. 23 (2): 276-280. 
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• 利用地处干旱绿洲的河西走廊东部武威农业气象试验站1994-2001年农作物玉米生物量观测资料,分析了河西走廊东部绿洲农作物生物量年际、年内变化特征。结果表明:玉米叶面积、叶面积指数及叶、穗、株干重的年内变化呈S型曲线,叶、叶鞘、茎、穗、株鲜重及叶鞘、茎干重的年内变化表现为缓慢增长-快速增长-缓慢增长-下降的趋势;各生物量数值在不同生长发育期存在不一致的年际变化,而生物量年内变化趋势在不同年份基本保持一致,但阶段变化速率有一定的年际差异。研究认为:在全球气候变化大背景下,农作物生物量变化的基本特征没有改变,但全球气候变化对农作物生物学进程及其生物量积累产生了一定的扰动,并且在不同生物量的不同生长时段产生不同的影响。