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喜马拉雅山区大气与环境综合观测研究支撑青藏高原地球系统科学发展

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中国科学院院刊 2023年第10期38卷 1561-1571页

作者：马伟强马耀明谢志鹏陈学龙王宾宾韩存博李茂善仲雷孙方林王忠彦席振华刘莲马彬胡伟中国科学院青藏高原研究所、青藏高原地球系统与资源环境重点实验室北京100101 中国科学院珠穆朗玛大气与环境综合观测研究站日喀则858200 成都信息工程大学大气科学学院成都610225 中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000

中国科学院珠穆朗玛大气与环境综合观测研究站(以下简称“珠峰站”)位于珠穆朗玛峰自然保护区核心区域,围绕我国青藏高原生态保护和生态文明高地建设及经济社会可持续发展的国家战略科技需求,致力于地球“第三极”复杂地形山地大气过程... 详细信息

中国科学院珠穆朗玛大气与环境综合观测研究站(以下简称“珠峰站”)位于珠穆朗玛峰自然保护区核心区域,围绕我国青藏高原生态保护和生态文明高地建设及经济社会可持续发展的国家战略科技需求,致力于地球“第三极”复杂地形山地大气过程和环境变化研究。珠峰站以气候变化下青藏高原地-气相互作用过程研究为主线,开展了针对地表、大气、环境、冰川、生态和地球物理等过程的长期定位监测和野外科学观测试验;构建了珠峰地区多时空、多手段、高精度、多要素一体化地-气相互作用综合观测研究平台,显著提升了青藏高原特别是珠峰地区的气象观测能力。珠峰站是喜马拉雅山区地球系统科学研究的重要基地,为深入系统地开展青藏高原地球系统科学研究提供了基础数据,同时也为认识青藏高原在全球变化中的作用和对全球变化的响应提供了支撑平台。

关键词：珠穆朗玛峰喜马拉雅山区地-气相互作用大气边界层水热通量全球变化

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Remote Sensing Parameterization of Land Surface Heat Fluxes over Arid and Semi-arid Areas

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Advances in Atmospheric Sciences 2003年第4期20卷 530-539页

作者：马耀明王介民黄荣辉卫国安 massimoMENENTI 苏中波胡泽勇高峰文军 Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute Chinese Academy of SciencesLanzhou 730000 Institute of Tibetan Plateau ResearchChinese Academy of SciencesBeijing 100029 Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute Chinese Academy of SciencesLanzhou 730000 Institute of Atmospheric Physics Chinese Acodemy of SciencesBeijing 100029 Alterra Green World Research Wageningen UR6700 AAWageningenThe Netherlands

Dealing with the regional land surfaces heat fluxes over inhomogeneous land surfaces in arid and semi-arid areas is an important but not an easy issue. In this study, one parameterization method based on satellite remote sensing and field observations is proposed and tested for deriving the regional land surface heat fluxes over inhomogeneous landscapes. As a case study, the method is applied to the Dunhuang experimental area and the HEIFE (Heihe River Field Experiment, 1988-1994) area. The Dunhuang area is selected as a basic experimental area for the Chinese National Key Programme for Developing Basic Sciences: Research on the Formation Mechanism and Prediction Theory of Severe Climate Disaster in China (G1998040900, 1999-2003). The four scenes of Landsat TM data used in this study are 3 June 2000, 22 August 2000, and 29 January 2001 for the Dunhuang area and 9 July 1991 for the HEIFE area. The regional distributions of land surface variables, vegetation variables, and heat fluxes over inhomogeneous landscapes in arid and semi-arid areas are obtained in this study.

关键词： land surface heat flux arid and semi-arid area Landsat TM field observation

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水盐胁迫对四翅滨藜生理生长特性的影响

干旱区研究 2024年第10期41卷 1767-1777页

作者：张玲雪李小锋屈军马美瑜张建斌李耀明中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011 中国科学院中亚生态与环境研究中心新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049 新疆巴里坤县林业和草原工作站新疆巴里坤839200 新疆准东经济技术开发区水务局新疆昌吉831100

本研究以荒漠灌木四翅滨藜(Atriplex canescens)幼苗为实验对象,通过盆栽试验,分别在2个自然盐分水平下(低盐6.4 g·kg^(-1)、中盐13.3 g·kg^(-1))设置4个控水添加梯度(W1、W2、W3和W4,分别为添加土壤质量含水量3%、6%、9%和12%),探讨... 详细信息

本研究以荒漠灌木四翅滨藜(Atriplex canescens)幼苗为实验对象,通过盆栽试验,分别在2个自然盐分水平下(低盐6.4 g·kg^(-1)、中盐13.3 g·kg^(-1))设置4个控水添加梯度(W1、W2、W3和W4,分别为添加土壤质量含水量3%、6%、9%和12%),探讨四翅滨藜生理生长指标对水盐胁迫的响应特征。结果表明:(1)除脯氨酸外,盐分处理对生理生长指标无显著影响,但水分处理对其有显著影响。(2)各盐分处理下,W1处理较W4处理的抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶)、渗透调节物质(淀粉、可溶性糖、脯氨酸)含量增加,尤其脯氨酸和可溶性糖响应更敏感。四翅滨藜根冠比随干旱程度增加而增加,而其根、茎、叶生物量呈相反变化趋势。(3)主成分分析表明,四翅滨藜的渗透调节物质、抗氧化酶与形态指标共同响应以适应水盐胁迫,其中第一轴解释了生理生长指标变异的31.92%。综上所述,四翅滨藜具有较强的生理生长调节能力,能够通过提高渗透调节物质、抗氧化酶、增强吸收水分的能力以及调节生物量分配来抵御水盐胁迫的环境。

关键词：水分胁迫盐分胁迫四翅滨藜适应性生理生长

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湍流等离子体发生器的结构设计与实验研究

机械 2023年第8期50卷 55-62页

作者：郭文钰林长海曹修全马耀明四川轻化工大学机械工程学院四川宜宾644000 宜宾四川轻化工大学产业研究院四川宜宾644000 四川苏格通讯技术有限公司四川宜宾644000

基于等离子体发生器结构设计理论,介绍了自制湍流等离子体发生器结构设计要点,通过LabVIEW虚拟仪器技术、maTLAB软件、电路设计与数据采集技术设计了一套诊断系统,然后利用该系统对湍流等离子体发生器的射流特性进行了实验研究。实验结... 详细信息

基于等离子体发生器结构设计理论,介绍了自制湍流等离子体发生器结构设计要点,通过LabVIEW虚拟仪器技术、maTLAB软件、电路设计与数据采集技术设计了一套诊断系统,然后利用该系统对湍流等离子体发生器的射流特性进行了实验研究。实验结果表明:通过增加中间电极的数量并限制其长度能够有效抑制双弧现象,不仅提高了等离子体发生器的工作功率,而且有利于提高湍流等离子体发生器的使用寿命;在满足U*(z)>ΔU(z)的情况下,限制阳极轴向尺寸可以避免大尺度分流现象,从而提高湍流等离子体发生器的射流稳定性;此外,工作条件的变化会对等离子体射流特性产生明显的影响。

关键词：湍流等离子体发生器等离子体射流特性 LabVIEW虚拟仪器技术诊断系统

青藏高原典型下垫面地表能量通量的模型估算与验证

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高原气象 2018年第6期37卷 1499-1510页

作者：胡媛媛仲雷马耀明邹宓君黄子煜徐可飘冯璐中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 中国科学院青藏高原研究所北京100101 中国科学院大学北京100101 中国科学院青藏高原环境变化与地表过程重点实验室北京100101 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心北京100101 中国气象局广州热带海洋气象研究所广东广州510080

青藏高原地区地表能量通量的估算与验证对高原及其周边地区能量和水循环研究具有重要意义,地表能量平衡系统SEBS(Surface Energy Balance System)模型为研究高原非均匀地表区域地表能量通量提供了一种行之有效的方法。基于中国科学院那... 详细信息

青藏高原地区地表能量通量的估算与验证对高原及其周边地区能量和水循环研究具有重要意义,地表能量平衡系统SEBS(Surface Energy Balance System)模型为研究高原非均匀地表区域地表能量通量提供了一种行之有效的方法。基于中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站(简称那曲站)、中国科学院纳木错多圈层综合观测研究站(简称纳木错站)和中国科学院珠穆朗玛大气与环境综合观测研究站(简称珠峰站) 2008年辐射资料、大气边界层塔站观测资料,结合MODIS卫星数据,利用SEBS模型估算地表能量通量,并用站点地表能量通量观测资料进行验证。结果表明,模型估算的感热通量和土壤热通量与站点实测值具有较好的一致性,且感热通量和土壤热通量的估算精度明显优于潜热通量;感热通量的估算精度最高,那曲站、纳木错站和珠峰站的均方根误差分别为54. 98,37. 37和27. 10 W·m^(-2);而模型估算的潜热通量验证结果偏差较大和站点实测数据存在"能量不闭合"问题相关。鉴于在地表能量通量观测中广泛存在"能量不闭合"的问题,利用波文比校正方法校正站点实测潜热通量。研究表明波文比校正方法可以明显改善地表通量观测数据"能量不闭合"的问题,那曲站、纳木错站和珠峰站的能量闭合率分别提高了19. 4%,21. 4%和19. 1%;与原始站点实测潜热通量相比,校正后的潜热通量与SEBS模型估算结果一致性较好,3个站点潜热通量的均方根误差分别减少了6. 78,33. 48和29. 30 W·m^(-2)。

关键词：青藏高原地表能量平衡系统(SEBS)模型波文比校正法能量闭合率地表能量通量

青藏高原西部狮泉河陆面过程参数和土壤热属性参数研究

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高原气象 2021年第4期40卷 711-723页

作者：赵兴炳刘长炜童兵李煜斌王琳琳马耀明高志球南京信息工程大学应用气象学院江苏南京210044 中国气象局成都高原气象研究所四川成都610072 中国气象科学研究院北京100083 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室中国科学院大气物理研究所北京100029 中国科学院青藏高原研究所北京100030

青藏高原陆面过程对中国的天气和气候具有重要影响。高原西部因自然环境恶劣、近地层观测实验缺乏而难以精确确定陆面过程参数和土壤热属性等参数,陆面过程模型通常只能采用模型默认参数,给该地区陆面过程模拟结果带来了不确定性,也降... 详细信息

青藏高原陆面过程对中国的天气和气候具有重要影响。高原西部因自然环境恶劣、近地层观测实验缺乏而难以精确确定陆面过程参数和土壤热属性等参数,陆面过程模型通常只能采用模型默认参数,给该地区陆面过程模拟结果带来了不确定性,也降低耦合了陆面过程模型的天气气候模式性能。本文利用2015年6月至2017年1月期间青藏高原西部狮泉河站的陆面过程观测资料,分析了该地区常规气象特征,估算了空气动力粗糙度、热力粗糙度、地表反照率、土壤热容量、土壤热传导率、土壤热扩散率和土壤水通量密度等重要参数。结果表明,狮泉河区域近地层以偏西风为主;气温、太阳辐射、比湿等的季节变化比较显著;干湿季分明,降水主要集中在6—9月。地表反照率受土壤湿度影响,存在微小的季节变化,平均为0.20,与沙漠和戈壁相当。空气动力粗糙度和零平面位移受各方位地物分布影响而存在差异,平均分别为5.58×10^(-2) m和0.44 m。不同热力粗糙度计算方案在该地区的性能存在较大差异;热传输附加阻尼及热力粗糙度受大气边界层层结状况影响,狮泉河大气边界层层结以不稳定为主,不稳定层结下热传输附加阻尼kB^(-1)和热力粗糙度平均值分别为11.37和6.44×10^(-7) m。土壤热容量、热传导率、热扩散率和水通量密度年平均分别为0.95×106 J·m^(-3)·K^(-1)、0.24 W·m^(-1)·K^(-1)、2.73×10^(-7) m^(2)·s^(-1)和0.12×10^(-5) m·s^(-1),与塔克拉玛干沙漠和敦煌戈壁的观测结果比较一致。

关键词：青藏高原狮泉河地表粗糙度土壤热参数

新疆北部六种草地类型土壤碳氮磷生态化学计量特征

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干旱区研究 2024年第10期41卷 1708-1718页

作者：梁元也范连连马学喜毛洁菲惠婷婷李耀明中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011 中国科学院中亚生态与环境研究中心新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

草地土壤碳氮磷含量及其生态化学计量的空间变异关系到草地生态系统的功能与稳定性。海拔、气候、土壤性质和植被如何影响新疆北部典型牧区额尔齐斯河(简称额河)流域土壤碳氮磷化学计量的空间格局尚不清楚。本文选取了额河流域六种主要... 详细信息

草地土壤碳氮磷含量及其生态化学计量的空间变异关系到草地生态系统的功能与稳定性。海拔、气候、土壤性质和植被如何影响新疆北部典型牧区额尔齐斯河(简称额河)流域土壤碳氮磷化学计量的空间格局尚不清楚。本文选取了额河流域六种主要草地类型的65个样点(0~10 cm、10~20 cm土层)进行研究。结果表明:(1)高寒草甸、山地草甸、温性草甸草原有机碳(39.06~62.59 g·kg^(-1))、总氮含量(3.87~6.95 g·kg^(-1))以及六种草地类型的土壤总磷含量(0.53~1.59 g·kg^(-1))总体上高于中国土壤平均值(24.56 g·kg^(-1)、1.88 g·kg^(-1)、0.56 g·kg^(-1)),而六种草地类型的土壤碳氮比(5.03~9.97)、碳磷比(7.50~52.38)以及温性草原、温性荒漠草原和温性荒漠土壤氮磷比(1.53~3.72)低于中国或全球土壤平均值(11.40、64.30、3.90)。(2)土壤碳氮磷含量以及碳磷比、氮磷比随着海拔升高(328~2655 m)、降水量增加以及温度降低而显著增加,并且与植被特征、土壤理化性质有显著的相关性。随着海拔的升高,土壤有机碳、总氮含量与土壤碳磷比在土层间的差异逐渐增加。(3)结构方程模型结果表明,海拔与气候因子对土壤碳氮磷含量及其生态化学计量的影响效应最高,海拔通过改变温度、降水、植被特征、土壤理化性质影响土壤碳氮磷含量,最终影响生态化学计量。未来应进一步开展气候变化对土壤碳氮磷及其生态化学计量影响的跨区域尺度研究。

关键词：草地类型海拔温度土壤养分生态化学计量额尔齐斯河流域

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南沙群岛海域近海面大气湍流混沌特性

热带海洋 1999年第2期18卷 84-89页

作者：高志球马耀明张庆荣王介民孙安平廖霓中国科学院兰州高原大气物理研究所兰州730000 中国科学院南海海洋研究所广州510301 西藏自治区那曲气象局那曲852000

混沌概念的提出，有必要研究大气湍流是否具有混沌行为。根据1994年9月18—30日南沙群岛海域渚碧礁（10°52＇N，114°04＇E）的近海面大气水平风速及气温的观测资料，计算和分析了有关诊断系统是否是混沌运动的特征量：关联维数、Lyapu... 详细信息

混沌概念的提出，有必要研究大气湍流是否具有混沌行为。根据1994年9月18—30日南沙群岛海域渚碧礁（10°52＇N，114°04＇E）的近海面大气水平风速及气温的观测资料，计算和分析了有关诊断系统是否是混沌运动的特征量：关联维数、Lyapunov指数和关联熵。结果表明，南沙群岛海域近海面大气湍流是一种混沌运动。同时给出并讨论了其它一些结论。

关键词：南沙群岛海域近海面大气湍流混沌

Ecological biomass allocation strategies in plant species with different life forms in a cold desert, China

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Journal of Arid Land 2019年第5期11卷 729-739页

作者： FAN Lianlian DING Junxiang ma Xuexi LI yaoming Xinjiang Institute of Ecology and Geography Chinese Academy of SciencesUrumqi 830011China Research Center for Ecology and Environment of Central Asia Chinese Academy of SciencesUrumqi 830011China Fukang Station of Desert Ecology Chinese Academy of SciencesFukang 8315005China Chengdu Institute of Biology Chinese Academy of SciencesChengdu 610041China

Biomass allocation patterns among plant species are related to their adaptive ecological strategies. Ephemeral, ephemeroid and annual plant life forms represent three typical growth strategies of plants that grow in autumn and early spring in the cold deserts of China. These plants play an important role in reducing wind velocity in the desert areas. However, despite numerous studies, the strategies of biomass allocation among plant species with these three life forms remain contentious. In this study, we conducted a preliminary quadrat study during 2014–2016 in the southern part of the Gurbantunggut Desert, China, to investigate the allocation patterns of above-ground biomass(AGB) and below-ground biomass(BGB) at the individual level in 17 ephemeral, 3 ephemeroid and 4 annual plant species. Since ephemeral plants can germinate in autumn, we also compared biomass allocation patterns between plants that germinated in autumn 2015 and spring 2016 for 4 common ephemeral species. The healthy mature individual plants of each species were sampled and the AGB, BGB, total biomass(TB), leaf mass ratio(LMR) and root/shoot ratio(R/S) were calculated for 201 sample quadrats in the study area. We also studied the relationships between AGB and BGB of plants with the three different life forms(ephemeral, ephemeroid and annual). The mean AGB values of ephemeral, ephemeroid and annual plants were 0.806, 3.759 and 1.546 g/plant, respectively, and the mean BGB values were 0.106, 4.996 and 0.166 g/plant, respectively. The mean R/S value was significantly higher in ephemeroid plants(1.675) than in ephemeral(0.154) and annual(0.147) plants. The mean LMR was the highest in annual plants, followed by ephemeroid plants and ephemeral plants, reflecting the fact that annual plants allocate more biomass to leaves, associated with their longer life span. Biomass of ephemeral plants that germinated in autumn was significantly higher than those of corresponding plants that germinated in spring in

关键词： above-ground biomass below-ground biomass plant life forms herbaceous species allometric hypothesis isometric hypothesis Gurbantunggut Desert