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Contrasting vegetation changes in dry and humid regions ofthe Tibetan Plateau over recent decades

Research in Cold and Arid Regions 2018年第6期10卷 482-492页

作者： RuiQing li YanHong Gao Deliang Chen YongXin Zhang suosuo li Key Laboratory of Land-surface Process and Climate Change in Cold and Arid Regions Northwest Institute of Ecoenvironment and Resources Chinese Academy of Sciences Lanzhou Gansu 730000 China Inner Mongolia Autonomous Regional Meteorological Observatory Hohhot Inner Mongolia 010051 China Regional Climate Group Department of Earth Sciences University of Gothenburg Gothenburg Sweden Institute of Tibetan Plateau Research Chinese Academy of Sciences Beijing 100101 China National Center for Atmospheric Research Boulder Colorado U.S.A.

An overall greening over the Tibetan Plateau(TP) in recent decades has been established through analyses of remotely sensed Normalized Difference Vegetation Index(NDVI), though the regional pattern of the changes and associated drivers remain to be explored. This study used a satellite Leaf Area Index(LAI) dataset(the GLASS LAI dataset) and examined vegetation changes in humid and arid regions of the TP during 1982–2012. Based on distributions of the major vegetation types, the TP was divided roughly into a humid southeastern region dominated by meadow and a dry northwestern region covered mainly by steppe. It was found that the dividing line between the two regions corresponded well with the lines of mean annual precipitation of 400 mm and the mean LAI of 0.3. LAI=0.3 was subsequently used as a threshold for investigating vegetation type changes at the interanual and decadal time scales: if LAI increased from less than 0.3 to greater than0.3 from one time period to the next, it was regarded as a change from steppe to meadow, and vice versa. The analysis shows that changes in vegetation types occurred primarily around the dividing line of the two regions, with clear growth(reduction) of the area covered by meadow(steppe), in consistency with the findings from using another independent satellite product. Surface air temperature and precipitation(diurnal temperature range) appeared to contribute positively(negatively) to this change though climate variables displayed varying correlation with LAI for different time periods and different regions.

关键词： Tibetan Plateau vegetation change leaf area index climate change

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Dataset of Comparative Observations for Land Surface Processes over the Semi-Arid Alpine Grassland against Alpine Lakes in the Source Region of the Yellow River

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Advances in Atmospheric Sciences 2023年第6期40卷 1142-1157页

作者： Xianhong MENG Shihua LYU Zhaoguo li Yinhuan AO lijuan WEN Lunyu SHANG Shaoying WANG Mingshan DENG Shaobo ZHANG lin ZHAO Hao CHEN Di MA suosuo li Lele SHU Yingying AN Hanlin NIU Key Laboratory of Land Surface Process and Climate Change in Cold and Arid Regions Northwest Institute of Eco-Environment and ResourcesChinese Academy of SciencesLanzhou 730000China Zoige Plateau Wetland Ecosystem Research Station Northwest Institute of Eco-Environment and ResourcesChinese Academy of SciencesLanzhou 730000China Plateau Atmosphere and Environment Key Laboratory of Sichuan Province School of Atmospheric SciencesChengdu University of Information TechnologyChengdu 610225China Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters Nanjing University of Information Science and TechnologyNanjing 210044China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China

Thousands of lakes on the Tibetan Plateau(TP) play a critical role in the regional water cycle, weather, and climate. In recent years, the areas of TP lakes underwent drastic changes and have become a research hotspot. However, the characteristics of the lake-atmosphere interaction over the high-altitude lakes are still unclear, which inhibits model development and the accurate simulation of lake climate effects. The source region of the Yellow River(SRYR) has the largest outflow lake and freshwater lake on the TP and is one of the most densely distributed lakes on the TP. Since 2011,three observation sites have been set up in the Ngoring Lake basin in the SRYR to monitor the lake-atmosphere interaction and the differences among water-heat exchanges over the land and lake surfaces. This study presents an eight-year(2012–19), half-hourly, observation-based dataset related to lake–atmosphere interactions composed of three sites. The three sites represent the lake surface, the lakeside, and the land. The observations contain the basic meteorological elements,surface radiation, eddy covariance system, soil temperature, and moisture(for land). Information related to the sites and instruments, the continuity and completeness of data, and the differences among the observational results at different sites are described in this study. These data have been used in the previous study to reveal a few energy and water exchange characteristics of TP lakes and to validate and improve the lake and land surface model. The dataset is available at National Cryosphere Desert Data Center and Science Data Bank.

关键词： field observation dataset lake-atmosphere interaction energy and water exchanges the source region of the Yellow River Tibetan Plateau

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黄河上游地区辐射收支及土壤热状况季节变化特征

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太阳能学报 2009年第2期30卷 156-162页

作者：李锁锁吕世华奥银焕尚伦宇中国科学院寒区旱区环境与工程研究所西部气候环境与灾害实验室兰州730000

利用"玛曲气候与环境综合观测研究站"2006年7月～2007年5月的观测资料,分析研究了黄河上游地区辐射及土壤热状况年变化特征。结果表明:该地区各辐射分量均存在显著的季节变化,4～9月份显著增加,10月份～来年3月份明显降低,年变化呈典型... 详细信息

利用"玛曲气候与环境综合观测研究站"2006年7月～2007年5月的观测资料,分析研究了黄河上游地区辐射及土壤热状况年变化特征。结果表明:该地区各辐射分量均存在显著的季节变化,4～9月份显著增加,10月份～来年3月份明显降低,年变化呈典型的单峰结构。地表反照率除冬季降雪期外,季节变化不是很明显,年平均地表反照率约为0.26;其日变化与太阳高度角关系密切。一年中,土壤温度梯度1月份最大,4月份最小。土壤温度梯度和净辐射相关系数为-0.61,通过了0.01的置信度检验。2.5～30cm浅层土壤热通量振荡明显,而30cm以下深层土壤热通量变化缓慢,10月份～次年5月份日平均土壤热通量从地表以下2.5～75cm土壤层几乎均为负值,说明更深层土壤释放热量,上层的土壤吸收热量;而其余月份则为正,土壤热量从浅层向深层传导。冬季由于土壤含冰量的影响,土壤导热率在1月份最大,而3、4月份相对较小;季节平均土壤导热率分别为:春季0.27、夏季0.38、秋季0.55、冬季0.83W·(m·K)^(-1)。

关键词：黄河上游辐射收支地表反照率土壤温度梯度土壤导热率

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青藏高原土壤冻融对地表辐射特征的影响分析

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太阳能学报 2010年第1期31卷 12-16页

作者：尚伦宇吕世华李锁锁孟宪红奥银焕中国科学院寒区旱区环境与工程研究所西部气候环境与灾害实验室兰州730000

利用黄河源区气候与环境综合观测研究站.2006年10月1日～2007年4月30日的辐射和5cm土壤温度和湿度资料研究了土壤冻融对地表辐射特征的影响,结果表明:土壤冻结降低了土壤中的液态水含量,致使冻结阶段地表反照率大于冻结前的值,也大于土... 详细信息

利用黄河源区气候与环境综合观测研究站.2006年10月1日～2007年4月30日的辐射和5cm土壤温度和湿度资料研究了土壤冻融对地表辐射特征的影响,结果表明:土壤冻结降低了土壤中的液态水含量,致使冻结阶段地表反照率大于冻结前的值,也大于土壤融化后的值;受总辐射和地表反照率共同作用,整个冻融过程中反射辐射可区分为两个比较明显的阶段;土壤冻结减缓了地表温度降低的速率,相应地减缓了地表长波辐射和大气逆辐射降低的速率;整个冻融过程中净辐射变化与总辐射的变化比较相近,在冻结阶段,地表反照率大于冻结前的值,也大于融化后的值,因此冻结阶段的净辐射值也更小一些。

关键词：青藏高原土壤冻融反照率地表辐射特征

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金塔绿洲不同下垫面土壤热状况对比分析

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太阳能学报 2008年第4期29卷 465-470页

作者：奥银焕吕世华张宇陈世强李锁锁杨胜朋中国科学院寒区旱区环境与工程研究所西部气候环境与灾害实验室兰州730000

利用"绿洲系统能量与水分循环过程观测试验"2005年夏季补充观测资料,从地表反照率、土壤温度梯度、土壤热通量、土壤导热率等方面对比分析了绿洲、戈壁、沙漠的土壤热状况特征。结果表明:夏季晴天条件下,①戈壁、沙漠、绿洲的日平均反... 详细信息

利用"绿洲系统能量与水分循环过程观测试验"2005年夏季补充观测资料,从地表反照率、土壤温度梯度、土壤热通量、土壤导热率等方面对比分析了绿洲、戈壁、沙漠的土壤热状况特征。结果表明:夏季晴天条件下,①戈壁、沙漠、绿洲的日平均反照率为0.230、0.212、0.196;②土壤温度梯度和地表净辐射有很好的线性关系,且通过0.01置信度检验;③5cm和20cm土壤热通量呈同位相变化;④戈壁、沙漠和绿洲5cm土壤导热率分别为0.193、0.317、0.374 W·(m·K)^(-1)。

关键词：地表反照率土壤温度梯度土壤热通量土壤导热率

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地形因子对华东地区降水影响的尺度效应研究

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地球科学进展 2022年第5期37卷 535-548页

作者：曾礼高艳红蒋盈沙刘朝阳李锁锁中国科学院西北生态环境资源研究院陆面过程与气候变化重点实验室甘肃兰州730000 复旦大学大气与海洋科学系/大气科学研究院上海200438 上海市海洋—大气相互作用前沿科学研究基地上海200438 上海长江河口湿地生态系统国家野外科学观测研究站上海200438 中国科学院大学北京100049

降水是地表淡水资源的主要来源,降水分布强烈的时空异质性给陆地水循环研究带来了较大不确定性,因此降水的空间异质性及其影响因子研究一直是水循环研究的重点。选取观测资料丰富的华东地区,采用351个气象台站降水观测数据,通过一般线... 详细信息

降水是地表淡水资源的主要来源,降水分布强烈的时空异质性给陆地水循环研究带来了较大不确定性,因此降水的空间异质性及其影响因子研究一直是水循环研究的重点。选取观测资料丰富的华东地区,采用351个气象台站降水观测数据,通过一般线性回归模型、地理加权回归模型和多尺度地理加权回归模型的拟合结果,研究了典型地形因子对降水空间分布的影响及其影响尺度。结果表明,传统的一般线性回归模型不能表征降水分布的空间异质性,而地理加权回归模型和多尺度地理加权回归模型均较好地拟合出了降水在空间上的非均匀分布(R2>0.7)。此外,多尺度地理加权回归模型的带宽数还反映了各地形因子对降水空间分布的影响尺度。一般说来,带宽数较小的局地影响因子对降水的空间异质性影响较强。对于年降水量,地形高程和地形起伏度是影响降水空间异质性的主要地形因子,而地形坡度和主风向系数对降水的影响不显著。在不同季节,各地形因子对降水空间分布的影响程度不同。地形高程对夏季降水影响较大;离海岸线距离对春、秋季南部山区降水影响较大;地形起伏度对冬季降水有重要影响。厘清我国不同季节降水与地形因子间的关系,有助于理解各季节复杂地形因子对降水的贡献,为地形复杂地区的模式模拟及改进提供支撑。

关键词：降水地形因子多尺度地理加权回归华东地区

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干旱区绿洲地表反照率不对称观测研究

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太阳能学报 2009年第7期30卷 953-956页

作者：文莉娟吕世华陈世强孟宪红李锁锁奥银焕中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室兰州730000

利用"绿洲系统能量与水分循环观测试验"2005年第一阶段资料分析发现,绿洲的地表反照率并不是呈现关于太阳高度角的典型对称分布,早上的地表反照率略大于相同太阳高度角的下午,在太阳高度角30°附近早上比下午平均大0.031,约为平均反照率... 详细信息

利用"绿洲系统能量与水分循环观测试验"2005年第一阶段资料分析发现,绿洲的地表反照率并不是呈现关于太阳高度角的典型对称分布,早上的地表反照率略大于相同太阳高度角的下午,在太阳高度角30°附近早上比下午平均大0.031,约为平均反照率的13.3%。白天风速较小、风向变化不定的风场和当日的土壤湿度差异对地表反照率不对称的影响较小。早晚地表反照率差异主要是由于绿洲内空气较为湿润、夜晚风速较小、气温下降形成的露水在早上增大对太阳辐射的散射造成的。而在日出后露水迅速蒸发,在太阳高度角为40°～50°,上午和下午的地表反照率基本重合。

关键词：地表反照率不对称太阳高度角露水

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夏季晴天不同土壤湿度条件的绿洲辐射特征

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太阳能学报 2007年第5期28卷 567-572页

作者：文莉娟吕世华陈世强孟宪红张宇奥银焕李锁锁中国科学院寒区旱区环境与工程研究所兰州730000

利用2005年在甘肃省金塔绿洲开展的"绿洲系统能量与水分循环过程观测试验"所取得的资料,分析了夏季晴天金塔绿洲不同土壤湿度条件下的辐射收支特征。结果表明:向下短波辐射不受土壤湿度的影响;当植被处于同一生长期,土壤湿度越大,向上... 详细信息

利用2005年在甘肃省金塔绿洲开展的"绿洲系统能量与水分循环过程观测试验"所取得的资料,分析了夏季晴天金塔绿洲不同土壤湿度条件下的辐射收支特征。结果表明:向下短波辐射不受土壤湿度的影响;当植被处于同一生长期,土壤湿度越大,向上的辐射就越小,净辐射就越大;当空气中的水汽含量相差不大时,土壤较湿润则大气逆辐射白天较小,夜晚较大。但当水汽含量差别较大时,水汽含水量起主要影响作用,空气越湿润,大气逆辐射越小。

关键词：辐射收支不同土壤湿度金塔绿洲

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CMIP5耦合模式对青藏高原冻土变化的模拟和预估

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高原气象 2016年第5期35卷 1157-1168页

作者：常燕吕世华罗斯琼吴晶李瑞青李锁锁中国科学院西北生态环境资源研究院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室兰州730000 成都信息工程大学大气科学学院高原大气与环境四川省重点实验室成都610225 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 兰州中心气象台兰州730020 内蒙古自治区气象台呼和浩特010051

利用第五次耦合模式比较计划(CMIP5)多个模式的模拟结果,对比再分析资料和青藏高原(下称高原)冻土图,评估了模式对当前(1986-2005年)高原冻土的模拟能力。在此基础上应用多模式集合平均结果,预估了未来不同典型浓度路径(RCPs)情景下高... 详细信息

利用第五次耦合模式比较计划(CMIP5)多个模式的模拟结果,对比再分析资料和青藏高原(下称高原)冻土图,评估了模式对当前(1986-2005年)高原冻土的模拟能力。在此基础上应用多模式集合平均结果,预估了未来不同典型浓度路径(RCPs)情景下高原地表层多年冻土的可能变化。结果表明:CMIP5耦合模式对高原冻土有一定的模拟能力,采用SFI地面冻结指数模型计算的当前地表层多年冻土分布与高原冻土图有较好的吻合,1986-2005年高原地表层平均多年冻土面积为127.5×10~4km^2;多模式集合预估结果显示,高原地表层多年冻土呈现区域性退化趋势,高原东部、南部及北部边缘地区冻土带退化较为明显,有从外围向西北部多年冻土区逐步退化的趋势,RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下未来50年地表层多年冻土面积分别减少约23.9×10~4km^2(20.8%)、33.5×10~4km^2(27.7%)、25.6×10~4km^2(21.1%)和43.5×10~4km^2(35.3%),到21世纪末期不同情景下多年冻土面积分别约为为91.4×10~4km^2、70.9×10~4km^2、72.8×10~4km^2和41.7×10~4km^2。

关键词：青藏高原 CMIP5 多年冻土变化 SFI冻结指数预估

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应用通量方差法估算戈壁绿洲下垫面湍流通量的研究

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大气科学 2010年第6期34卷 1214-1222页

作者：王少影张宇吕世华奥银焕李锁锁陈世强中国科学院寒区旱区环境与工程研究所西部气候环境与灾害实验室兰州731214 中国科学院研究生院北京100049

利用"绿洲系统能量与水分循环过程观测试验"2005年绿洲、戈壁点的观测资料,分析与讨论了温度、水汽的归一化标准差随稳定度变化的通量方差关系,应用通量方差法对感热、潜热通量进行了计算,并同涡动相关系统的观测结果进行了比较。不稳... 详细信息

利用"绿洲系统能量与水分循环过程观测试验"2005年绿洲、戈壁点的观测资料,分析与讨论了温度、水汽的归一化标准差随稳定度变化的通量方差关系,应用通量方差法对感热、潜热通量进行了计算,并同涡动相关系统的观测结果进行了比较。不稳定条件下,戈壁点温度归一化标准差随稳定度变化的通量方差关系优于下垫面非均匀性更强的绿洲点,绿洲点水汽的归一化标准差随稳定度变化的通量方差关系较温度量表现得更好。对同一站点,归一化温度标准差的通量方差关系并不总是优于水汽的通量方差关系,其取决于该站点的温度以及水汽的源汇分布情况;通量方差法对两个站点的感热、潜热通量均有较好的再现,但戈壁点感热通量的计算效果优于非均匀性更强的绿洲点。应用通量方差法对潜热通量计算时若采用直接观测的感热通量,则潜热通量的计算效果具有一定程度的改善。

关键词：非均匀下垫面通量方差法感热通量潜热通量

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