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Adjustment of precipitation measurements using Total Rain weighing Sensor(TRwS)gauges in the cryospheric hydrometeorology observation(CHOICE)system of the Qilian Mountains,Northwest China

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Journal of Arid Land 2022年第3期14卷 310-324页

作者： ZHAO Yanni CHEN Rensheng han chuntan WANG Lei Qilian Alpine Ecology and Hydrology Research Station Northwest Institute of Eco-Environment and ResourcesChinese Academy of SciencesLanzhou 730000China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China College of Urban and Environment Sciences Northwest UniversityXi'an 710127China College of Geography and Environment Shandong Normal UniversityJinan 250014China

Precipitation is one of the most important indicators of climate data,but there are many errors in precipitation measurements due to the influence of climatic conditions,especially those of solid precipitation in alpine mountains and at high latitude *** measured amount of precipitation in those areas is frequently less than the actual amount of *** understand the impact of climatic conditions on precipitation measurements in the mountainous areas of Northwest China and the applicability of different gauges in alpine mountains,we established a cryospheric hydrometeorology observation(CHOICE)system in 2008 in the Qilian Mountains,which consists of six automated observation stations located between 2960 and 4800 m *** Rain weighing Sensor(TRwS)gauges tested in the World Meteorological Organization-Solid Precipitation Intercomparison Experiment(WMO-SPICE)were used at observation stations with the CHOICE *** study the influence of climatic conditions on different types of precipitation measured by the TRwS gauges,we conducted an intercomparison experiment of precipitation at Hulu-1 station that was one of the stations in the CHOICE ***,we tested the application of transfer functions recommended by the WMO-SPICE at this station using the measurement data from a TRwS gauge from August 2016 to December 2020 and computed new coefficients for the same transfer functions that were more appropriate for the dataset from Hulu-1 *** new coefficients were used to correct the precipitation measurements of other stations in the CHOICE *** showed that the new parameters fitted to the local dataset had better correction results than the original *** environmental conditions of Hulu-1 station were very different from those of observation stations that provided datasets to create the transfer ***,root-mean-square error(RMSE)of solid and mixed precipitation corrected by the original parameters increased

关键词： automatic weather stations Total Rain weighing Sensors precipitation correction transfer function Qilian Mountains

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Seasonal variation and sources of atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons in a background site on the Tibetan Plateau

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Journal of Environmental Sciences 2023年第3期125卷 524-532页

作者： Xuemei Wu Weijun Sun Baojuan Huai LeiWang chuntan han Yetang Wang Wenying Mi College of Geography and Environment Shandong Normal UniversityJinan 250014China Qilian Alpine Ecology and Hydrology Research Station Northwest Institute of Eco-Environment and ResourcesChinese Academy of SciencesLanzhou 730000China MINJIE Institute of Environmental Science and Health Research Geesthacht 21502Germany

The study of atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) in northeastern Tibetan Plateau with fragile ecological environment and complex atmospheric circulation system is blank. To understand the characteristics and sources of persistent organic pollutants in the atmosphere of the northeastern Tibetan Plateau, we monitored levels in the central Qilian Mountain. From 2016 to 2017, we collected 45-pair(particle + gas) samples using active air samplers to investigate the sources, transport paths, and their influencing *** of PAHs were analysed with a source diagnostic model, and atmospheric transport paths were calculated. The concentration range for Σ15PAHs was 439–4666 pg/m^(3), and the average was 2015 pg/m^(3). The PAHs in central Qilian Mountain are mainly low molecular weight(LMW) PAHs. Winter concentrations of PAHs were higher than those in summer. The transport of PAHs is mainly affected by westerlies, and there are seasonal differences. Source analysis showed that PAHs mainly came from coal and biomass combustion and vehicle emissions, with seasonal differences. This study clarifies the concentration and seasonal variation of PAHs in the northern Tibetan Plateau, which is conducive to understanding the atmospheric transport process and fate of pollutants. The background site of Qilian Mountains located in the Silk Road economic belt has the value and significance of longterm observation of pollutants.

关键词： Long-range atmospheric transport Seasonal variation concentration Meteorological factors Qilian Mountain

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How do GPM and TRMM precipitation products perform in alpine regions?A case study in northwestern China's Qilian Mountains

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Journal of Geographical Sciences 2022年第5期32卷 913-931页

作者： SUN Weijun CHEN Rensheng WANG Lei WANG Yingshan han chuntan HUAI Baojuan College of Geography and Environment Shandong Normal UniversityJinan250358China Qilian Alpine Ecology&Hydrology Research Station Key Laboratory of Ecohydrology of Inland River BasinNorthwest Institute of Eco-Environment and ResourcesCASLanzhou730000China

Satellite technologies provide valuable areal precipitation datasets in alpine ***,coarse resolution still limits the use of satellite precipitation datasets in hydrological and meteorological *** evaluated different time scales and precipitation magnitudes of Tropical Rainfall Measurement Mission 3B43 V7(TRMM)and Global Precipitation Measurement(GPM)products for alpine regions using ground precipitation datasets from January 2015 to June 2019 obtained from 25 national meteorological stations and 11 sets of T-200B weighing precipitation gauges in the Qilian *** results indicated that GPM outperformed TRMM at all temporal scales at an elevationhan GPM at an elevation>3500 m,with the best performance at 4000 *** and TRMM had the best estimation accuracy in areas with monthly precipitation of 30 mm and 40 mm,*** TRMM and GPM products underestimated mid to large daily precipitation and overestimated light daily precipitation averaging<2 mm/*** research not only emphasizes the superiority of GPM/TRMM in different regions but also indicates the limitations of precipitation algorithms.

关键词： accuracy assessment GPM TRMM alpine regions precipitation

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Comparison of precipitation and evapotranspiration of five different land-cover types in the high mountainous region

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Research in Cold and Arid Regions 2017年第6期9卷 622-630页

作者： Yong Yang RenSheng Chen YaoXuan Song chuntan han JunFeng Liu ZhangWen Liu Qilian Alpine Ecology and Hydrology Research Station Key Laboratory of Ecohydrology Inland River BasinNorthwest Institute of Eco-Environment and ResourcesChinese Academy of SciencesLanzhouGansu 730000China

Many rivers originate in high mountainous regions. However, the effects of climate warming on the runoff and water balance in these regions remain unclear due to the lack of observational data from harsh environments, and the variable influences of climate change on alpine land-cover types with different water balances. Using observations and simulations from Coup Model, water-balance values collected at five alpine land-cover types(steppe, shrub meadow, moist meadow, swamp meadow, and moraine) in a small alpine watershed, the Qilian Mountains in Northwest China, from October 2008 to September 2014, were compared. Measured evapotranspiration, multilayer soil temperatures and water contents, and frozen-depth data were used to validate Coup Model outputs. The results show that elevation is the primary influence on precipitation, evapotranspiration, and runoff coefficients in alpine regions. Land-cover types at higher elevations receive more precipitation and have a larger runoff coefficient. Notably, climate warming not only increases evapotranspiration but also particularly increases the evapotranspiration/precipitation ratio due to an upward shift in the optimum elevation of plant species. These factors lead to decrease runoff coefficients in alpine basins.

关键词： global warming land-cover types water balance elevation runoff coefficient

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高山寒漠带水文、生态和气候意义及其研究进展

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地球科学进展 2010年第3期25卷 255-263页

作者：陈仁升韩春坛中国科学院寒区旱区环境与工程研究所黑河上游生态-水文试验研究站甘肃兰州730000 中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室甘肃兰州730000

高山寒漠带在青藏高原和天山地区的面积比率约为20％～30％，在高海拔山区面积分布广阔，是山区流域降水的高值区，下渗迅速，产流系数高，是山区流域的主要产流区。由于其海拔高、气温低、地形陡峭、植被稀疏，是重要的水文功能区和极... 详细信息

高山寒漠带在青藏高原和天山地区的面积比率约为20％～30％，在高海拔山区面积分布广阔，是山区流域降水的高值区，下渗迅速，产流系数高，是山区流域的主要产流区。由于其海拔高、气温低、地形陡峭、植被稀疏，是重要的水文功能区和极端寒区生态脆弱区，附生在其中的稀疏植被和低温微生物是高山生命带的重要组成部分，对气候变化也有指示意义，但国内相关研究很少。人类活动对高山寒漠生境植被的影响比低海拔区要小，因而为我们提供了一个可以进行气候变化效应比较监测的机会。提出高山寒漠带在我国冰冻圈水文、生态和气候等方面的重要性，并对相关进展进行初步总结．建议将高山寒漠带作为一个特殊的生态、气候和水文功能区．专门进行研究．

关键词：高山寒漠带空间分布水文循环低温微生物生态脆弱区

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1956—2021年疏勒河流域主要河流出山径流变化及成因分析

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干旱区研究 2022年第6期39卷 1782-1792页

作者：王学良陈仁升刘俊峰韩春坛中国科学院西北生态环境资源研究院黑河上游生态-水文试验研究站甘肃兰州730000 甘肃省平凉水文站甘肃平凉744000 中国科学院大学北京100049

基于1956—2021年疏勒河、石油河和党河出山口水文站的实测径流量和托勒气象站以及再分析气象数据,采用Sen’s slope估计法、Mann-Kendall检验法,分析了3条河流径流变化特征及其成因。结果表明:(1)1956—2021年3条河流出山径流量变化均... 详细信息

基于1956—2021年疏勒河、石油河和党河出山口水文站的实测径流量和托勒气象站以及再分析气象数据,采用Sen’s slope估计法、Mann-Kendall检验法,分析了3条河流径流变化特征及其成因。结果表明:(1)1956—2021年3条河流出山径流量变化均为增加趋势,其中疏勒河和党河为显著性增加趋势,石油河为非显著性增加趋势。(2)3条河流突变年份分别在1998年、2007年和1982年,突变后径流量显著增加,疏勒河变化率为60%,石油河和党河大约为20%。(3)疏勒河和石油河径流量在2000s后为研究时段丰水期,而党河在1980s后缓慢增加并在2020s初出现历史丰水值。(4)受波动性降水增加和1986年后加速上升的气温所引起冰川加速消融等原因的共同影响,3条河流出山径流量的年平均和各季节流量均为增加态势。

关键词：疏勒河流域出山径流变化成因分析

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祁连山典型灌丛降雨截留特征

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生态学报 2012年第4期32卷 1337-1346页

作者：刘章文陈仁升宋耀选韩春坛中国科学院寒区旱区环境与工程研究所黑河上游生态-水文试验研究站兰州730000 中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室兰州730000 中国科学院研究生院北京100049

基于2010年6月至10月的野外试验数据,研究了祁连山金露梅、高山柳、沙棘和鬼箭锦鸡儿灌丛降雨截留特征,分析了降雨量和雨强对灌丛降雨截留过程的影响。结果表明:试验期间共降雨298.6 mm,在降雨量<2.1 mm时,降雨被全部截留,实际发生穿透... 详细信息

基于2010年6月至10月的野外试验数据,研究了祁连山金露梅、高山柳、沙棘和鬼箭锦鸡儿灌丛降雨截留特征,分析了降雨量和雨强对灌丛降雨截留过程的影响。结果表明:试验期间共降雨298.6 mm,在降雨量<2.1 mm时,降雨被全部截留,实际发生穿透和茎流的降雨为283.1 mm;金露梅灌丛穿透雨量、茎流量和截留量分别为175.8 mm(62.0%)、9.5 mm(3.4%)和62.0 mm(34.6%),高山柳为179.8 mm(63.5%)、9.1 mm(3.2%)和63.5 mm(33.3%),沙棘分别为148.1mm(52.3%)、22.5mm(8.0%)和52.3 mm(39.7%),鬼箭锦鸡儿分别为170.4 mm(60.2%)、11.8 mm(4.2%)和60.2 mm(35.6%);灌丛穿透雨量、茎流量和截留量均与降雨量呈显著线性正相关(P<0.001);穿透率、茎流率和截留率与降雨量呈指数函数关系(P<0.05);平均雨强与截留率关系以指数函数拟合最好(P<0.05)。在降雨性质相同的情况下,植被形态特征是影响灌丛降雨截留的重要因素。

关键词：截留茎流灌丛祁连山

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祁连山TRwS204与中国标准雨量筒降水观测对比研究

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高原气象 2018年第3期37卷 747-756页

作者：郑勤陈仁升韩春坛宋耀选中国科学院西北生态环境资源研究院黑河上游生态-水文试验研究站甘肃兰州730000 中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

山区降水类型、过程和气候条件复杂多变,不同雨量筒观测结果均存在一定的误差,亟需了解常用人工和自记雨量筒之间及其与实际降水量之间的差异。针对中国标准雨量筒[无防风措施(CSPG_(UN))和配备单层Alter防风圈(CSPG_(SA))]和在祁连山... 详细信息

山区降水类型、过程和气候条件复杂多变,不同雨量筒观测结果均存在一定的误差,亟需了解常用人工和自记雨量筒之间及其与实际降水量之间的差异。针对中国标准雨量筒[无防风措施(CSPG_(UN))和配备单层Alter防风圈(CSPG_(SA))]和在祁连山常用的TRwS204称重式雨雪量计[配备单层Alter防风圈(TRwS_(SA))],于2014年9月至2017年8月在祁连山黑河上游葫芦沟小流域开展了同步降水观测对比试验,以按照世界气象组织推荐的固态降水测量标准安装的中国标准雨量筒的修正值作为标准降水量。结果表明:(1)CSPG_(UN)、CSPG_(SA)和TRwS_(SA)降雨观测的平均动力损失(平均动力损失与平均标准降雨量的百分比)分别为0.21 mm(3.4%)、0.12 mm(1.9%)和0.61 mm(9.8%),雨夹雪分别为0.37 mm(7.6%)、0.16 mm(3.3%)和0.51 mm(10.5%),降雪分别为0.27 mm(10.2%)、0.09 mm(3.4%)和0.57mm(21.4%)。(2)CSPGUN和CSPG_(SA)动力损失的差异主要与防风圈的使用有关,而CSPG_(SA)和TRwS_(SA)动力损失的差异主要与雨量筒形状不同有关,同时本研究结果还可能受到TRwS204特定误差的影响。(3)当风速高于2.0 m·s^(-1)时,各雨量筒降雨捕捉率出现明显的降低。因雨夹雪和降雪期间的平均风速较低,只有CSPGUN降雪捕捉率随风速的增加出现一定的降低。

关键词：中国标准雨量简 TRwS204称重式雨雪量计降水对比观测动力损失降水类型

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祁连山高寒山区降水观测网络及其数据应用

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资源科学 2020年第10期42卷 1987-1997页

作者：韩春坛王磊陈仁升刘章文刘俊峰阳勇吕汉秦中国科学院西北生态环境资源研究院内陆河流域生态水文重点实验室黑河上游生态-水文试验研究站兰州730000 中国科学院大学北京100049 山东师范大学地理与环境学院济南250358 中国地质调查局呼和浩特自然资源综合调查中心呼和浩特010010

降水是地表及地下水资源的根本补给源,直接影响水资源的时空分布格局以及山地冰冻圈的分布和发育。祁连山高寒山区是降水和产流高值区,降水特征受地形影响较大,但现有的降水观测网络还无法合理反映降水特征在地形垂直梯度上的变化。为... 详细信息

降水是地表及地下水资源的根本补给源,直接影响水资源的时空分布格局以及山地冰冻圈的分布和发育。祁连山高寒山区是降水和产流高值区,降水特征受地形影响较大,但现有的降水观测网络还无法合理反映降水特征在地形垂直梯度上的变化。为了确定降水变化如何影响高寒山区的水文和生态过程,需要从流域垂直梯度观测降水形态和降水量的变化。本文概述了由T-200BM3组成的祁连山高山区降水格网化、梯度化、自动化观测网络,并在八一冰川冰缘区建立高寒山区降水标准校正场,采用世界气象组织(WMO)推荐的降水/降雪观测标准(DFIR)校正八一冰川区域降水量。在八一冰川区域对地面降水数据产品作初步分析,并利用高海拔站点数据评估了GPM和TRMM降水数据产品在祁连山区的适用性。该降水观测网络的建设对进一步认识高寒山区不同海拔雨雪和水汽变化规律,精细化评估高寒山区降水资源具有重要意义,并可为全国的降水资源综合观测和评估提供方法和降水数据产品。

关键词：降水观测网络雨雪量计祁连山高寒山区八一冰川 TRMM GPM 数据应用

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变化环境下1956—2020年黄河兰州站以上干支流径流演变特征及驱动因素研究

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地球科学进展 2022年第7期37卷 726-741页

作者：王学良李洪源陈仁升刘俊峰刘国华韩春坛中国科学院西北生态环境资源研究院黑河上游生态—水文试验研究站甘肃兰州730000 甘肃省平凉水文站甘肃平凉744000 中国科学院大学北京100049

系统分析黄河径流量变化是实现黄河流域生态保护和高质量发展的重要基础研究。基于11个水文站和19个气象站1956—2020年实测径流量和气象数据,采用线性回归法和MannKendall检验法,定量和定性分析了兰州水文站以上区域黄河干流和主要支... 详细信息

系统分析黄河径流量变化是实现黄河流域生态保护和高质量发展的重要基础研究。基于11个水文站和19个气象站1956—2020年实测径流量和气象数据,采用线性回归法和MannKendall检验法,定量和定性分析了兰州水文站以上区域黄河干流和主要支流大夏河、洮河、湟水和大通河径流演变特征及其驱动因素。结果表明:1956—2020年研究区各水文站径流量变化有增有减,其中源区及西北部呈微弱增加趋势,东南部为减少趋势,非源区全部为减少趋势;各站径流量突变年份在1990年前后,1990s径流量基本为研究时段最低值,之后缓慢增加,到2020年前后达到或超过历史丰水值;与年径流量变化趋势相异,研究区各站冬季径流量除人类影响剧烈的大夏河以外均呈增加趋势。降水和冰雪融水量变化是源区径流量变化的主要原因,区域用水和耗水加大导致非源区实测径流量减少,在2010s之后融雪径流量增加、且积雪融水在缓解研究区1990s枯水状况中起到了关键作用,而冻土退化则是导致研究区年内径流过程线变缓和冬季径流增加的主要原因。

关键词：变化环境黄河上游径流演变驱动因素

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