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CMIP5多模式集合对黄土高原地表辐射的模拟

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干旱区资源与环境 2014年第11期28卷 152-157页

作者：郑志远韦志刚李振朝刘慧魏红赵威北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室兰州730000 中国科学院研究生院北京100049

利用WCRP CMIP5提供的20个全球气候模式的模拟结果,采用多模式集合分析方法,分析了我国黄土高原地区1861-2005年地表辐射的变化特征。结果表明:黄土高原地区地表短波辐射和净辐射呈减小趋势,长波辐射呈增大趋势。向下短波和向上短波辐... 详细信息

利用WCRP CMIP5提供的20个全球气候模式的模拟结果,采用多模式集合分析方法,分析了我国黄土高原地区1861-2005年地表辐射的变化特征。结果表明:黄土高原地区地表短波辐射和净辐射呈减小趋势,长波辐射呈增大趋势。向下短波和向上短波辐射下降幅度分别约为6.73W·m-2·100a-1和1.69W·m-2·100a-1,向下长波和向上长波辐射增加幅度分别约为5.3W·m-2·100a-1和2.53W·m-2·100a-1,地表净辐射下降幅度大约为2.26W·m-2·100a-1。地表净辐射变化主要以向下短波辐射的影响为主。全球变暖,温度升高,引起了天空总云量增加、降水增加、蒸发增强、表层土壤湿度降低、LAI增大、积雪覆盖面积缩小等变化,这些变化共同作用引起地表辐射变化,最终反馈给气候系统,导致气候进一步变化。

关键词： CMIP5 黄土高原地表辐射变化趋势影响因子

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内蒙古半干旱草原下垫面地表辐射特征

干旱区地理 2013年第5期36卷 854-864页

作者：顾润源武荣盛吴菊秀孙小龙马耀明杨铁刚南京信息工程大学江苏南京210044 青岛市气象局山东青岛266003 内蒙古自治区生态与农业气象中心内蒙古呼和浩特010051 中国科学院青藏高原研究所北京100085 内蒙古自治区巴彦淖尔市气象局内蒙古巴彦淖尔015000

中纬度半干旱草原是全球陆地生态系统的重要类型之一，也是我国北方主要的地表类型，为深入了解我国半干旱草原区陆面对大气的辐射强迫，选取锡林浩特国家气候观象台2010年的辐射观测资料，分析了内蒙古半干旱草原下垫面地表辐射平衡各... 详细信息

中纬度半干旱草原是全球陆地生态系统的重要类型之一，也是我国北方主要的地表类型，为深入了解我国半干旱草原区陆面对大气的辐射强迫，选取锡林浩特国家气候观象台2010年的辐射观测资料，分析了内蒙古半干旱草原下垫面地表辐射平衡各分量、地表吸收辐射和有效辐射以及地表反照率的日变化和季节变化规律，并与西北典型干旱区作了对比分析。结果表明：半干旱草原区太阳总辐射季节变化特征非常明显，季节平均日积分值由大到小依次为夏季、春季、秋季、冬季，年总量为6036．64MJ／m2，与黑河地区绿洲接近，明显小于戈壁和沙漠下垫面的值；半干旱草原地表反射辐射年变化趋势较为复杂，在4～10月由于下垫面植被和土壤类型、湿度等的差异，半干旱草原地表反射辐射月平均值低于黑河地区草地和荒漠的值，但高于农田的值；地表吸收辐射季节变化规律与总辐射保持一致；大气长波辐射年总量为8155．23MJ／m。，低于黑河地区草地、荒漠和农田下垫面的值，主要是由于半干旱草原区地理纬度较高，全年平均气温较低造成的；在植被覆盖较好的6～9月，半干旱草原区地表长波辐射月总量为4532．14MJ／m2，低于黑河流域的荒漠区，而高于草地和农田的值；半干旱草原区地表有效辐射年总量为2398．75MJ／m2，小于黑河地区沙漠和戈壁下垫面而大于绿洲；半干旱草原区地表反照率年均值为0．35，均大于西北干旱区不同下垫面，主要由于半干旱草原区冬春季地表积雪覆盖时间明显长于干旱区，可见，地表积雪对反照率的影响非常大。

关键词：内蒙古半干旱草原地表辐射日变化季节变化

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额济纳绿洲地表辐射和热量特征研究

干旱区地理 2006年第3期29卷 360-366页

作者：张艳武冯起黄静苏永红司建华中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000 兰州大学大气科学学院甘肃兰州730000

通过利用2003年9月5日～9月29日黑河下游额济纳地区的微气象观测资料,分析了额济纳绿洲在晴天、阴天和降水天气条件下的地表辐射、热量平衡和土壤温度等微气象特征。结果表明：在不同天气条件下近地层微气象特征变化有很大差别,晴天时... 详细信息

通过利用2003年9月5日～9月29日黑河下游额济纳地区的微气象观测资料,分析了额济纳绿洲在晴天、阴天和降水天气条件下的地表辐射、热量平衡和土壤温度等微气象特征。结果表明：在不同天气条件下近地层微气象特征变化有很大差别,晴天时地表微气象特征日变化规律明显,阴天和降水天时变化规律不明显。观测期间平均气象特征与晴天较接近,平均总辐射、净辐射和感热通量与晴天比值基本大于0．8。晴天的日变化特征基本上代表了绿洲区的气候特征,阴天和降水天时的变化表示了在晴天基础上的扰动大小。晴天时地面热量交换以感热通量为主,日间绿洲内平均Bowen比为1．5左右；阴天地面热量交换以潜热通量为主,平均Bowen比在0．5左右。

关键词：绿洲地表辐射地表热量平衡 Bowen比

敦煌戈壁冬夏季地表辐射与能量平衡特征对比研究

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中国沙漠 2009年第3期29卷 558-565页

作者：刘宏谊杨兴国张强王润元王胜王鹤龄张凯中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室中国气象局干旱气候变化与减灾重点实验室甘肃兰州730020

利用敦煌戈壁夏(2006年7月)、冬(2007年1月1—10日)季观测得到的微气象资料,比较了夏、冬季敦煌戈壁的地表辐射平衡、能量平衡特征。分析了地表反照率(Albedo)与土壤特性的关系,发现地表反照率和表层土壤温度日变化呈反相关;冬季地表反... 详细信息

利用敦煌戈壁夏(2006年7月)、冬(2007年1月1—10日)季观测得到的微气象资料,比较了夏、冬季敦煌戈壁的地表辐射平衡、能量平衡特征。分析了地表反照率(Albedo)与土壤特性的关系,发现地表反照率和表层土壤温度日变化呈反相关;冬季地表反照率和土壤湿度的线性相关差,夏季地表反照率和土壤湿度的线性相关性好;地表反照率和土壤热通量呈反相关,并且冬季二者的拟合性好于夏季。分析了降水前后各能量通量的变化,发现阵雨时感热H是变小的,降雨过后H和净辐射Rn有明显的增大,土壤热通量Gn在降雨过后也有增大,潜热LE变化微弱,对阵性降水强迫后的非平衡态的张弛时间大约为3 d。

关键词：戈壁地表辐射反照率能量平衡

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塔克拉玛干沙漠腹地地表辐射与能量平衡

中国沙漠 2016年第5期36卷 1408-1418页

作者：杨帆王顺胜何清霍文杨兴华郑新倩王毅蔡文军买买提艾力.买买提依明中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站新疆塔中841000 中国石油塔里木油田分公司新疆库尔勒841000 新疆农业气象台新疆乌鲁木齐830002 拐子湖气象站内蒙古阿拉善盟735400

利用2013年塔克拉玛干沙漠塔中流动沙面地表辐射、土壤热通量、土壤温湿度和湍流通量观测资料,分析了沙漠腹地地表辐射和能量收支特征及闭合状况。结果表明：除潜热通量外,其余地表辐射各分量和能量平衡分量的月平均日变化结果整体均表... 详细信息

利用2013年塔克拉玛干沙漠塔中流动沙面地表辐射、土壤热通量、土壤温湿度和湍流通量观测资料,分析了沙漠腹地地表辐射和能量收支特征及闭合状况。结果表明：除潜热通量外,其余地表辐射各分量和能量平衡分量的月平均日变化结果整体均表现为标准的单峰型日循环形态,其中Rs↓与Rs↑变化同步,Rl↑、Rl↓滞后Rs↓0.5~1h。各分量均表现出夏季高、春秋季次之、冬季低的季节波动性。干旱和极低的植被覆盖造成沙漠腹地全年潜热通量始终较为微弱,约占净辐射的2.8%,感热通量成为能量的主要消耗形式,约占净辐射的49%。偶尔的降水会刺激潜热通量突然增加。地表反照率相对较高且稳定,日变化呈早晚大、正午小的＂U＂型趋势,并具有明显的冬季高、夏季低的季节波动性,年均值0.28,月均值0.25~0.32。能量残差各月的日变化也均呈单峰曲线,日出后和日落前能量闭合程度最佳,并出现过闭合现象,全年夏季小,春秋季次之,冬季较大,月平均日峰值5.1~99.9 W·m-2。土壤表层热储存是影响该地区能量平衡的重要因子之一,考虑表层土壤热存储后,地表能量闭合率达75.3%,能量闭合率夏季〉春季〉秋季〉冬季,白天相比夜间有大幅提升。

关键词：塔克拉玛干沙漠地表辐射地表反照率湍流通量能量闭合

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青藏高原羊八井地区地表辐射的季节变化特征

高原气象 2013年第5期32卷 1253-1260页

作者：次仁尼玛单增罗布宣越健陈天禄西藏大学理学院物理系西藏拉萨850000 中国科学院大气物理研究所北京100029

利用青藏高原羊八井地区2009-2010年期间地表短波和长波辐射观测数据,分析了该地区地表辐射平衡季节变化特征,重点探讨了该地区云对地表太阳辐射的可能影响。结果表明,羊八井地区长短波辐射均具有显著单峰季节变化特征。短波辐射峰值和... 详细信息

利用青藏高原羊八井地区2009-2010年期间地表短波和长波辐射观测数据,分析了该地区地表辐射平衡季节变化特征,重点探讨了该地区云对地表太阳辐射的可能影响。结果表明,羊八井地区长短波辐射均具有显著单峰季节变化特征。短波辐射峰值和谷值分别出现在6月和12月;大气逆辐射和地面长波辐射峰值出现在6—7月,谷值出现在1月,大气逆辐射峰值略晚于地面长波辐射。地表净辐射最高值出现在6月,最低值在12月。羊八井地表反照率日变化特征表现为"U"形分布,地表反照率11月最高,达到0.25;8月最低,仅为0.16。羊八井地区也有总辐射瞬时值超出太阳常数的个例存在,主要出现在夏季。同时,基于实际观测数据进行晴空检测的方法,得出羊八井地区云对总辐射强迫值在-40^-201W·m-2之间变化,年变化幅度较大,其中7月最大、11月最小。

关键词：地表辐射云强迫地表反照率季节变化羊八井

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巴丹吉林沙漠拐子湖地表辐射与能量平衡特征

中国沙漠 2015年第6期35卷 1636-1643页

作者：杨帆买买提艾力.买买提依明何清郑新倩那木尔王毅许延强许鹏飞中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站新疆乌鲁木齐830002 新疆农业气象台新疆乌鲁木齐830002 拐子湖气象站内蒙古阿拉善盟735400

利用2013年7月、10月和2014年1月、4月巴丹吉林沙漠北缘拐子湖流动沙地地表辐射、土壤热通量、土壤温湿度和湍流通量等观测资料,分析了拐子湖地区地表辐射收支和能量通量在不同季节条件下的日变化特征及能量分配和闭合状况。结果表明:... 详细信息

利用2013年7月、10月和2014年1月、4月巴丹吉林沙漠北缘拐子湖流动沙地地表辐射、土壤热通量、土壤温湿度和湍流通量等观测资料,分析了拐子湖地区地表辐射收支和能量通量在不同季节条件下的日变化特征及能量分配和闭合状况。结果表明:地表辐射各分量和能量平衡分量的月平均日变化结果整体均表现为标准的单峰型日循环形态,受不同季节影响,日变化曲线存在显著的季节变化差异,各分量均呈7月最大、1月最小、4月大于10月,1月和7月的Rs↓、Rs↑、Rl↑、Rl↓、Rn日均值依次为98.9 W·m-2和614.6 W·m-2、34.6 W·m-2和87.3 W·m-2、276.9 W·m-2和494.2W·m-2、214.8W·m-2和385.0W·m-2、0.4W·m-2和128.7W·m-2。与塔中、肖塘等地相比,该区域具有相对较高的地表反照率,整体呈冬季高夏季低,年均0.34。1月和7月的H、LE、G0日均值依次为4.7 W·m-2和78.8 W·m-2、0.3 W·m-2和20.3 W·m-2、2.9 W·m-2和35.0 W·m-2。从能量分配来看,研究区干旱的气候和极低的植被覆盖造成了各季节全天潜热通量占净辐射份额始终较小,白天以感热为能量的主要消耗形式,土壤热通量次之。此外,Rn于正午达到日峰值后逐渐减小,受辐射强迫升温的地面以感热形式对空气的热量输送却不断持续,而促使H/Rn日间始终保持明显的增长趋势。

关键词：巴丹吉林沙漠拐子湖地表辐射能量通量能量闭合

敦煌绿洲—戈壁过渡带地表辐射与能量特征分析

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高原气象 2005年第4期24卷 556-562页

作者：王胜张强卫国安中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点开放实验室甘肃兰州730020 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000

利用“西北干旱区陆—气相互作用野外观测试验”2002年在敦煌加强期的资料,分析了敦煌绿洲—戈壁过渡带的地表辐射和能量特征。研究表明:白天,绿洲—戈壁过渡带的地表温度和近地层大气温度很高,和戈壁的地表温度接近;在多数晴天夜晚,绿... 详细信息

利用“西北干旱区陆—气相互作用野外观测试验”2002年在敦煌加强期的资料,分析了敦煌绿洲—戈壁过渡带的地表辐射和能量特征。研究表明:白天,绿洲—戈壁过渡带的地表温度和近地层大气温度很高,和戈壁的地表温度接近;在多数晴天夜晚,绿洲—戈壁过渡带的地表温度和近地层大气温度要低于戈壁的值。总辐射、反射辐射和地表长波辐射的值都很接近荒漠戈壁的值,日积分通量分别为24.48,6.1,41.42MJ.m-2.d。绿洲—戈壁过渡带的感热、潜热和地表热通量的日积分值分别为6.58,1.60和0.38MJ.m-2.d。同时,在绿洲—戈壁过渡带有较强的水平湍流输送。

关键词：稀疏植被绿洲-戈壁过渡带地表辐射地表能量

青藏高原积雪变化及其对地表辐射和能量交换的影响

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青藏高原积雪变化及其对地表辐射和能量交换的影响

作者：姜琪成都信息工程大学

学位级别：硕士

本文利用青藏高原地区110个气象站1960年9月1日至2014年8月31日地面台站观测资料,分析了青藏高原积雪的时空变化特征,探究积雪深度和积雪日数与影响因子之间的关系。然后利用CLM4.5陆面模式对青藏高原1992～2010年的模拟资料,研究了青... 详细信息

本文利用青藏高原地区110个气象站1960年9月1日至2014年8月31日地面台站观测资料,分析了青藏高原积雪的时空变化特征,探究积雪深度和积雪日数与影响因子之间的关系。然后利用CLM4.5陆面模式对青藏高原1992～2010年的模拟资料,研究了青藏高原多雪年和少雪年积雪对辐射和能量交换的影响。最后选择WRF模式中不同陆面过程方案(CLM4,Noah-LSM,RUC和NoahMP)进行对比试验,评估不同陆面过程方案对青藏高原积雪融雪过程的模拟效果,为青藏高原积雪模拟提供最佳陆面方案选择。旨在更全面地理解青藏高原积雪对于全球变暖的响应,更深入地理解青藏高原积雪对地表辐射和能量交换的影响。主要结论如下:(1)1961～2014年期间,积雪深度和积雪日数年平均分别为0.26 cm和23.78d,且空间分布不均匀,在季节尺度上,其平均变化幅度在0.01～0.53 cm和0.38～10.87 d之间。积雪深度大值主要位于喜马拉雅地区和藏北高原,积雪日数大值位于巴颜喀拉山地区、喜马拉雅地区和藏北高原,且巴颜喀拉山地区最大。在变化趋势上,年积雪深度和积雪日数均呈缓慢下降趋势,分别为-0.0080?0.0086cm/10a(p=0.36)和-0.64?0.47 d/10a(p=0.17)。冬季积雪变化对年积雪变化起主要作用。青藏高原积雪年际变化明显。积雪深度和积雪日数春季、冬季和年年际变化特征上表现出“减-增-减”的趋势,而秋季为先增后减的趋势。降水与积雪深度和积雪日数的相关性较为复杂:冬季降水与积雪深度和积雪日数高度相关;而秋季和年降水与积雪深度和积雪日数相关性较差。积雪深度和积雪日数随海拔高度呈增加趋势;积雪日数随纬度增加而减小。(2)CLM4.5陆面模式较好地再现了青藏高原积雪深度空间分布和积雪日数变化特征,但积雪深度模拟值偏大。10月青藏高原积雪深度和积雪日数开始增加,于次年1月达最大值(5.60 cm和17.75 d),自2月开始至5月,积雪深度和积雪日数逐渐减小,6～9月平均积雪深度小于0.2 cm,平均积雪日数小于0.5 d。青藏高原主要积雪期为10月至次年5月。青藏高原积雪整体上,积雪深度和积雪日数与净短波辐射、净辐射、地表土壤热通量、感热和潜热均为负相关关系,与净长波辐射呈正相关关系。但在不同季节尺度和不同深度特征并不完全一致。青藏高原多雪年依次为1998、2002和2007年,少雪年依次为2003、2006和2008年,多雪年净短波辐射、净辐射、感热和潜热均小于少雪年,净长波辐射在多雪年大于少雪年,地表土壤热通量在多雪年和少雪年量值相差较小。(3)WRF模式能较好地模拟出2 m气温特征,但也存在少数时刻模拟值与观测值相差较大;在本文所选用四种陆面参数化方案中,CLM方案模拟结果最佳。WRF模式能较好地再现青藏高原积雪时间变化特征,但10天后偏差急剧增加;消融速率误差较大。CLM陆面参数化方案积雪深度和积雪日数模拟值偏小,而Noah-LSM,RUC和Noah-MP模拟值偏大;Noah-MP和CLM陆面参数化方案分别对积雪深度和雪水当量模拟效果最好;使用更真实的积雪初始场能够提高WRF模式对2 m气温和积雪模拟效果。

关键词：青藏高原积雪深度积雪日数地表辐射能量交换