双月刊

ISSN 1006-9585

CN 11-3693/P

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  • 2009年第14卷第4期文章目次
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    • LPJ模型对1981~1998年中国区域潜在植被分布和碳通量的模拟

      2009, 14(4):341-351.

      摘要 (5693) HTML (6) PDF 6.96 M (3681) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用一个基于过程的动态植被模型LPJ DGVM(LundPotsdamJena Dynamic Global Vegetation Model),模拟了中国区域潜在植被分布,考察了1981~1998年中国区域净初级生产〖JP〗力(NPP)、异养呼吸(Rh)和净生态系统生产力(NEP)的年际变化。模拟结果表明,在LPJ模型提供的植被功能类型(PFT)划分的条件下,中国区域除了分布裸土外,主要分布了6种潜在植被功能类型,即热带常绿阔叶林带、温带常绿阔叶林带、温带夏绿阔叶林带、北方常绿针叶林带、北方夏绿针叶林带和温带草本植物。在所考察的时间段内,中国区域总NPP从2.91 Gt · a-1(C)(1982年)变化到3.37 Gt · a-1(C)(1990年),平均每年增加0.025 Gt(C),其平均增长率为096%。中国区域总Rh从2.59 Gt · a-1(C)(1986年)变化到3.19 Gt · a-1(C)(1998年),具有105% 的平均年增长率,即平均每年增加0.025 Gt(C),并且中国区域温带草本植物相比其他植被功能类型,其NPP和Rh线性增加的趋势最为显著。研究结果还表明,LPJ模型在引入火灾机制后,中国区域总NEP的变化范围更加合理,即每年总NEP在-0.06 Gt · a-1(C)(1998年)和0.34 Gt · a-1(C)(1992年)之间变化,其平均值为0.12 Gt · a-1(C)。该结果表明,在所考察的时间段内,中国区域的陆地生态系统是碳汇。上述结果与其他研究结果基本一致,因而此模型模拟中国区域潜在植被分布和碳循环是有效的。

    • 不同陆面过程模式对半干旱区通榆站模拟性能的检验与对比

      2009, 14(4):352-362.

      摘要 (2860) HTML (4) PDF 7.98 M (2669) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着全球气候变化和伴随而来的日益严重的干旱化问题,干旱/半干旱地区的陆气相互作用引起了越来越多的重视。利用国际协同强化观测期(CEOP)观测资料对3个不同的陆面过程模式BATS、LSM和CoLM在半干旱区通榆站进行了模拟检验与对比,考察了不同陆面过程模式对半干旱地区的模拟性能。结果表明,3个模式都可以较好地模拟出半干旱地区地气间的能量通量的季节和日变化,但模拟性能存在较大差异。对于地表温度和出射长波辐射的模拟,BATS表现最优;而对于感热和潜热通量的模拟,CoLM和LSM要好于BATS,其中CoLM的表现最好。各模式的模拟性能随着季节不同存在着很大的差异,夏季的模拟要好于冬季,3个模式都不能很好地模拟冬季该地区的潜热通量,说明对半干旱地区冬季地表过程的刻画还有待进一步提高。

    • 全边界层选用相似理论对O3、NOx浓度及沉降的影响

      2009, 14(4):363-372.

      摘要 (3052) HTML (3) PDF 5.15 M (2680) 评论 (0) 收藏

      摘要:将广泛应用于东亚地区的LLA(Lurmann Lloyd Atkinson)化学机制耦合到欧拉型区域空气质量模式(RAQM),并考虑区域污染物长期模拟研究中降水随时间变化的非均匀性,讨论了湍流参数化过程中相似理论在近地层和全边界层的应用对湍流垂直扩散系数(Kz)与干沉降速度(V),O3与NOx浓度的影响。结果表明,全边界层应用相似理论明显低估了Kz值,近地层50 m处Kz值被低估20%以上,750 m处其值被低估约70%;O3、NOx的干沉降速度在日本东部与南部海域被低估了10%以上,在朝鲜半岛东部和西部海域模拟值普遍偏高。Kz和干沉降速度的不同直接影响污染物的浓度和沉降量分布。Kz值的被低估对NOx浓度有明显影响,在近地层50 m处NOx浓度最大可增加约30%,整个边界层中NOx平均浓度除台湾省东北海域外普遍增加5%~20%。O3浓度则受干沉降作用的影响较大。虽然近地层、全边界层分别应用相似理论都较好地模拟了O3与NOx峰值浓度出现的时间,但相似理论应用于全边界层会引起较大的误差。即使是大区域、长期空气质量模拟研究,也建议相似理论仅应用于近地层,且模式第一层高度应设置在常通量层内。

    • 准动态箱法测定农田NH3挥发初探

      2009, 14(4):373-382.

      摘要 (3219) HTML (3) PDF 6.09 M (3211) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了能够原位测定农田土壤-植物体系NH3排放的准动态箱法,并开展了一系列实验对其进行评估。该方法的回收率为89.0%±4.9%,与风洞法一致;对农田裸地施肥后的NH3挥发测定结果与有限流通密闭室法具有显著一致性(r<0.05);休闲裸地1日内的NH3挥发与气温呈显著指数相关(r<0.05)。根据NH3挥发的日变化和逐日动态规律,准动态箱法测定农田日NH3挥发的最佳时间为9时(北京时间,下同)左右或16时左右,对单次施肥引起的NH3挥发最佳观测周期为施肥后1~2星期。且实验表明,山西冬小麦拔节期追施(撒施)尿素后,采用准动态箱法测定的NH挥发N损失率为3%~5%。

    • 基于历史样本投影的四维变分陆面数据同化方法及其初步应用

      2009, 14(4):383-389.

      摘要 (3611) HTML (4) PDF 13.89 M (2710) 评论 (0) 收藏

      摘要:数据同化方法在大气、海洋和陆面模式中得到了成功的应用。但现有的四维变分同化(4DVar)方法面临着计算量上的挑战。本研究将一种历史样本投影的四维变分同化方法(HistoricalSampleProjection 4DVar, 简写为HSP4DVar)应用于陆面数据同化,建立起CoLM陆面模型的HSP4DVar系统。相比其他四维变分同化方法,HSP4DVar的分析值是显式求解,不需要编写和使用伴随模式,从而大大节省了计算量,是一种易于实现的同化方案。通过同化56个月的土壤湿度观测数据表明,新的陆面同化系统不仅省时,而且能够有效吸取观测信息,使得同化后的均方根误差显著降低,各层土壤湿度模拟都有所改善,陆表1000 mm层的改善最为明显。

    • 北京地区一次辐射雾的数值模拟

      2009, 14(4):390-398.

      摘要 (4299) HTML (3) PDF 9.24 M (2913) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用非静力中尺度模式MM5V3对2006年11月20日北京地区的一次大雾天气过程进行了数值研究。模拟结果与极轨卫星监测图像以及十二通道微波辐射计观测资料的对比表明,模式对此次雾的模拟是比较成功的,尤其是在雾区的分布位置、雾的高度以及雾的维持时间等方面。针对不同的云物理方案、长波辐射项、短波辐射项以及模式的垂直分辨率进行了4组敏感性实验。结果表明,地面的长波辐射冷却促使辐射雾的形成,而短波辐射的加热是辐射雾消散的主要原因。另外,增加模式的垂直分辨率以及选取更加详细的云微物理方案可以使模式模拟的辐射雾的结果有明显的改善。

    • 北京秋季气溶胶化学成分的高分辨率观测及来源分析

      2009, 14(4):399-404.

      摘要 (2841) HTML (3) PDF 3.04 M (2835) 评论 (0) 收藏

      摘要:2001年9月30日~10月6日在北京北三环和北四环之间的中国科学院大气物理研究所气象塔院内使用步进采样仪对气溶胶进行了高分辨率连续采样(每2 h采集1个样品),并对样品用PIXE方法进行了元素分析,得到20种元素的浓度。分析结果表明,气溶胶各元素浓度随时间的变化趋势基本一致,且日变化特征显著,早晚出现峰值。降雨期间Ti、Si、Fe等元素浓度急剧下降。S、Pb、Cl、Zn等与人类活动相关的气溶胶元素的富集因子很高。因子分析结果表明,北京秋季大气气溶胶主要源于土壤尘、燃煤尘、工业源和汽车尾气排放等。

    • 1961~2003年中国大陆地表太阳总辐射变化趋势

      2009, 14(4):405-413.

      摘要 (3227) HTML (5) PDF 4.49 M (2681) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用中国大陆30个气象站1961~2003年地表太阳总辐射观测数据,研究了辐射年总量和季节总量的变化趋势及其空间分布特征,并探讨了其原因。结果表明:1961~1989年中国大陆地表太阳总辐射总体呈减少趋势,减少约11%;1990~2003年间略有回升,但其均值仍比1961~1965年的均值低82%。大部分地区春夏两季减少明显,约占年减少量的55%~85%。对各站点观测数据的趋势分析表明,地表太阳总辐射随时间的变化大致可分为4种类型,其特征分别为:1961~2003年间持续减少(占总站点数20%);20世纪60年代初到80年代中期呈显著减少趋势,其后线性趋势不明显(占总站点数40%)或呈逐步增加趋势(占总站点数167%);1961~2003年间无显著变化(占总站点数233%)。这4种类型在空间分布上无明显的区域特征。日照时数减少是总辐射减少的主要原因,可以解释地表太阳辐射年总量变化的72%,日照时数随风速的增大而增加。

    • 1960~2005年新疆气候变化的基本特征

      2009, 14(4):414-426.

      摘要 (4306) HTML (6) PDF 8.40 M (3542) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用新疆地区最完善的94个气象站的观测资料,系统地分析了新疆地区1960~2005年近地表主要气候要素(包括降水、气温、风速、日照时数、总云量、低云量、蒸发皿蒸发、气温日较差等)演变的时间和空间特征,并结合几个站点的太阳总辐射资料分析了日照、总云量、低云量、蒸发皿蒸发和太阳总辐射之间的关系,揭示了近50年来新疆气候变化的一些新特点。对导致这些变化的原因进行了初步分析,得到的结果包括:1)新疆区域年降水在1987年发生转折性变化,而冬季降水在1986年就开始发生转折性变化,是4个季节中最早的。新疆区域降水与比湿和低云量之间具有极高的相关性,尤其是低云量的增加可能是导致降水增加的主要原因。2)气温显著升高的同时,气温日较差是明显下降的。气温的升高可能是空气中水汽增多的结果,但也可能是气温长期自然振荡过程中的一个上升阶段。3)日照时数在总云量减小的前提下减少,这可能是降水和低云量增多导致的结果。4)蒸发皿蒸发的减小可能是风速、气温日较差、降水以及云量共同作用的结果,单站分析表明太阳辐射的下降也可能是导致蒸发皿蒸发下降的一个重要原因。

    • 小洋山岛大气气溶胶光学厚度的特征分析

      2009, 14(4):427-433.

      摘要 (2821) HTML (5) PDF 3.46 M (3060) 评论 (0) 收藏

      摘要:小洋山岛位于上海东南面距海岸线约30 km处,四面环海,研究其上空的大气气溶胶光学特性对了解我国东部沿海地区及其近海海域的环境和气候影响等都具有重要的意义。对于近岸海岛的气溶胶光学厚度(AOD)观测,至今国内尚未见这方面的实测资料与分析。本次实验利用2006~2007年连续观测得到的AOD值,分析了AOD的季节变化及其与地面风向、湿度和能见度等气象要素的关系,并给出了气溶胶消光谱。分析发现:小洋山地区AOD具有春季最大,冬季次之,秋季较小的特点,而且在低能见度情况下,气溶胶以大粒子为主;盛行西风时,AOD值增大且大粒子比重增加; AOD与湿度有较好的正相关关系。

    • 西安地区气温的年代际变化及其受城市化进程的影响

      2009, 14(4):434-444.

      摘要 (2584) HTML (5) PDF 5.26 M (2769) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用西安及周边14个观测站1966~2005年冬季(12~2月)、夏季(6~8月)平均气温及城市化信息的相关统计资料,以各站与14站区域平均气温的差值(空间距平值)反映城市热岛空间分布,以城区站与区域平均气温的差值代表城市影响程度,探讨了城市影响及城市化指数在气温突变和热岛效应中的作用。分析结果表明:1)冬夏季,近城区、平原区、浅塬山区与整个区域平均气温变化一致,表现为大尺度的气候变化特征,而城区和全区变化同步性差,呈现小尺度气候变化特征。2)冬季全区在1977年发生增温突变,这次突变以自然增温为主,与全国(1980年)突变时间基本同步,但略显偏早,比西北区(1984年)偏早7年。夏季全区在1988年发生第一次气温突变增温,比西北区(1993年)偏早5年,偏早原因可能是地形和城市化共同作用。3)冬、夏季平均热岛强度分别为0.65 ℃、0.46 ℃,具有典型性。4)城区冬季突变点(1989年)后西安城区的平均气温增加1.3 ℃,城市影响在气温突变中贡献了0.35 ℃。夏季突变点(1987年)后平均气温增加了0.4 ℃,城市影响贡献增温0.39 ℃,夏季气温突变可能主要是由城市影响造成的。5)城市房屋竣工面积、市区总人口、公共汽车数量等城市化指数与气温空间距平之间有着较为密切的正线性相关关系。城市化是城区在冬季1989~1995年、夏季1987~1995年间频繁发生突变式增温的主要因素。

    • 南京市区不同下垫面对人体舒适度的影响分析

      2009, 14(4):445-450.

      摘要 (2988) HTML (4) PDF 3.70 M (3284) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了分析城市绿化改变对人体舒适度的影响,于2006年4~5月期间对南京信息工程大学的林地、裸地和草地3种不同下垫面的主要气象要素进行对比观测,以气温、相对湿度和风速资料作为评价环境对人体舒适度的影响因素。 用数学模糊评判方法,对不同下垫面的人体舒适度进行模糊综合评判,结果表明:4~5月草地的舒适度高于裸地和林地;裸地的舒适度高于林地;同草地和裸地相比,林地气温较低,舒适度最低。

    • 应用模糊数学法综合评价淮安市大气环境质量

      2009, 14(4):451-454.

      摘要 (3668) HTML (5) PDF 1.99 M (4408) 评论 (0) 收藏

      摘要:运用模糊数学方法,选用SO2、NO2、PM10作为评价因子,参照大气环境质量标准,通过计算污染因子权重分配系数和隶属度对淮安市总体大气环境质量给出客观的评价。综合评判结果表明,淮安总体大气环境质量为中度污染(三级),且空气质量在逐年恶化。用模糊概念进行推理,经过运算得出的综合评价结果与一般评价方法相比更接近客观。