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中国西北干旱区过度灌溉绿洲的水分收支特征研究

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北京大学学报（自然科学版） 2020年第6期56卷 1122-1128页

作者：王蓓鄢春华王月李程张清涛邱国玉北京大学环境与能源学院北京大学深圳研究生院深圳518055 中山大学土木工程学院广州510275

基于水分收支平衡原理,观测2012年生长季张掖绿洲的水分收支分量动态特征,探究灌溉对绿洲水分收支的影响。结果表明:1)无降水及灌溉时,绿洲内40~100 cm深度的土壤含水量高于0~20 cm的土壤,强降水事件对0~20 cm的土壤含水量影响较大,而... 详细信息

基于水分收支平衡原理,观测2012年生长季张掖绿洲的水分收支分量动态特征,探究灌溉对绿洲水分收支的影响。结果表明:1)无降水及灌溉时,绿洲内40~100 cm深度的土壤含水量高于0~20 cm的土壤,强降水事件对0~20 cm的土壤含水量影响较大,而灌溉事件对0~100 cm的土壤含水量有明显影响;2)无降水及灌溉时,绿洲的日均蒸散发(ET)为2.83 mm/d,降水事件后3日蒸散发量为降水之前的1.16倍,灌溉事件之后2日蒸散速率为灌溉之前的1.88倍,说明灌溉对绿洲的蒸散发影响更为显著;3)绿洲生长季水分收支收入项(降水和灌溉,P+I)中,灌溉占89.7%,水分支出项主要为深层渗漏(DP),DP/(P+I)为81%;4)2012年生长季绿洲灌溉需水量为213 mm,实际灌溉量比灌溉需水量多出474 mm,远远超出所需,水资源浪费严重。

关键词：灌溉土壤水分蒸散发水分收支

黑河流域高寒草甸生态系统水分收支及蒸散发拆分研究

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生态学报 2018年第20期38卷 7400-7411页

作者：童雅琴王佩李小雁张赐成白岩北京师范大学地理科学学部自然资源学院北京100875 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

水分收支是对水循环要素降水、蒸发蒸腾、径流以及土壤贮储水量变化等的定量刻画,对水资源的可持续开发及利用至关重要。基于黑河流域阿柔观测站2014和2015年水文气象观测数据,运用水量平衡理论,定量的评估了高寒草甸生态系统的水分收... 详细信息

水分收支是对水循环要素降水、蒸发蒸腾、径流以及土壤贮储水量变化等的定量刻画,对水资源的可持续开发及利用至关重要。基于黑河流域阿柔观测站2014和2015年水文气象观测数据,运用水量平衡理论,定量的评估了高寒草甸生态系统的水分收支动态,并结合双源模型对高寒草甸生态系统蒸散发(植被蒸腾和土壤蒸发)进行拆分及评价。研究结果表明(1)在生长季(5—9月)植被蒸腾是高寒草甸生态系统主要的耗水形式,2014和2015年生长季平均蒸散比(T/ET)分别为0.74和0.79;(2)土壤水分的剧烈变化主要发生在0—40 cm处,且受冻融过程影响显著;(3)在降水较多的年份(2014)高寒草甸生态系统水分收支基本平衡,且不受冻融影响的月份(6—9)有地表径流产生约42 mm;在正常年份(2015),生态系统呈现水分亏缺,亏缺量约为134 mm,6—9月约亏缺26 mm;(4)模型估算蒸散发(ET)与实测蒸散发具有很好的一致性,相关系数可达0.90,敏感性分析表明模型输入变量对蒸散发(ET)及蒸散比(T/ET)产生的误差较小,双源模型可以很好地实现对高寒草甸生态系统蒸散发(ET)的拆分。

关键词：高寒草甸水分收支双源模型蒸散比(T/ET)

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东亚季风湿润区水分收支的气候特征

应用气象学报 2010年第6期21卷 649-658页

作者：廖荣伟赵平中国气象科学研究院北京100081 巾困科学院研究生院北京100049 国家气象信息中心北京100081 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

采用1958-2007年NCEP/NCAR月平均再分析资料,分别从水汽通量、水汽通量散度以及区域内降水量与蒸发量差计算东亚季风湿润区的水分收支,分析其差异特征,结果表明:用不同方法计算的水分收支距平年际变化的相关系数分别为0.91,0.71和0.81,... 详细信息

采用1958-2007年NCEP/NCAR月平均再分析资料,分别从水汽通量、水汽通量散度以及区域内降水量与蒸发量差计算东亚季风湿润区的水分收支,分析其差异特征,结果表明:用不同方法计算的水分收支距平年际变化的相关系数分别为0.91,0.71和0.81,误差ε百分率分别为17.4%,44.1%和44%,其中利用水汽通量和散度计算得到的季风湿润区水分收支结果很接近。总体上看,整个区域全年表现为水分收入,春季和夏季的水分收入贡献最大,秋季和冬季贡献较小。在水汽经向输送中,南边界为主要的水汽输入区。从水汽输送计算的水分收支垂直分布来看,多年平均气候态下整个区域除850 hPa存在水分支出外,其余各层均为水分收入,3种方法计算的水分收支在4个季节的年际变化明显。

关键词：东亚季风湿润区水汽输送水分收支

北京一次积层混合云系结构和水分收支的数值模拟分析

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大气科学 2015年第3期39卷 445-460页

作者：陶玥李军霞党娟李宏宇孙晶中国气象科学研究院中国气象局人工影响天气中心北京100081 山西省人工降雨防雹办公室太原030002

本文利用中国气象科学研究院(CAMS)中尺度云分辨模式对2007年10月的一次积层混合云降水过程进行了数值模拟。利用模拟结果结合实测资料,研究了积层混合云系的宏微观结构和降水特征,并分析了云系的水分收支及降水效率。结果表明:积层混... 详细信息

本文利用中国气象科学研究院(CAMS)中尺度云分辨模式对2007年10月的一次积层混合云降水过程进行了数值模拟。利用模拟结果结合实测资料,研究了积层混合云系的宏微观结构和降水特征,并分析了云系的水分收支及降水效率。结果表明:积层混合云是导致此次北京降水的主要云型;积层混合云降水分布不均匀,云系中微物理量的水平和垂直分布都不均匀,具有混合相云的云物理结构。冷云降水过程占主导地位,雪的融化对雨水的形成贡献最大。北京区域降水过程的主要水汽源地为黄海海面及蒙古国,两支气流在陕西北部汇合后的西南气流将水汽输送到华北地区,北京区域以外,水汽和水凝物主要从西边界和南边界输送到域内。北京区域降水主要时段内,水物质通量在水平方向上为净流入。对北京区域水汽、水凝物和总水物质的水分收支各项的估算表明,水物质基本达到平衡。北京区域从2007年10月5日20时至6日14时,总水成物降水效率、凝结率、凝华率及总水凝物降水效率分别为5.6%、4.77%、4.19%、44.9%。

关键词：积层混合云系水分收支降水效率

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一次层状云系水分收支和降水机制的数值研究

气象学报 2010年第2期68卷 182-194页

作者：周非非洪延超赵震国家气象中心北京100081 中国科学院大气物理研究所云和强风暴物理实验室北京100029

对2002年10月18—20日河南省层状云系的水分收支和降水机制用MM5模式模拟的结果表明,河南省域以外的水物质主要通过西和南边界输送到区域内,19日降水主要时段总水物质通量在水平方向上为净流入。对河南省域水汽、水凝物和总水物质的水... 详细信息

对2002年10月18—20日河南省层状云系的水分收支和降水机制用MM5模式模拟的结果表明,河南省域以外的水物质主要通过西和南边界输送到区域内,19日降水主要时段总水物质通量在水平方向上为净流入。对河南省域水汽、水凝物和总水物质的水分平衡等式中各项的估算表明该区域水物质基本达到收支平衡。估算的河南省域总水物质降水效率、凝结率、凝华率和水凝物降水效率及水汽降水效率分别约33.1%、27.7%、13.1%、69.7%和31.1%,总水物质降水效率与水汽降水效率接近是由于参与的水物质总量中水汽占绝大部分。约58.2%以上的冰晶转化为雪,超过82.1%的雪融化,不到11.1%的雪转化为霰,霰粒子几乎完全融化。冰晶通过凝华过程增长。雪主要由冰晶转化产生,凝华增长率比撞冻增长率高得多。雨水由暖云和冷云过程产生和增长,雨水碰并云水量和冰粒子融化量对雨水的贡献相近,云雨自动转化量小。可见,在主要降水时段,降水是由冷云和暖云过程共同产生的。冰粒子凝华增长对雨水的贡献最大超过35%,撞冻增长的贡献最高不足12%,可见水汽对降水粒子增长重要。催化层、冰水混合层和液水层对降水的贡献分别约为15%—27%、45%—50%和23%—38%,表明此"催化-供给"云中冰粒子在冰水混合层的增长对降水的贡献相当大。

关键词：层状云系水分收支降水机制数值研究

不同降水年型黄土高原半干旱撂荒草地水分收支特征

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水土保持研究 2019年第1期26卷 106-112页

作者：戚超刘晓闫艺兰袁国富中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

以黄土高原六道沟流域半干旱撂荒草地为研究对象,根据2014—2017年连续观测得到的降水量(P)、蒸散量(ET)、土壤贮水量(S)和植被组成等数据,研究了不同降水年型下撂荒草地的水分收支特征。结果显示:(1)观测前期平水年下0—50cm土层土壤... 详细信息

以黄土高原六道沟流域半干旱撂荒草地为研究对象,根据2014—2017年连续观测得到的降水量(P)、蒸散量(ET)、土壤贮水量(S)和植被组成等数据,研究了不同降水年型下撂荒草地的水分收支特征。结果显示:(1)观测前期平水年下0—50cm土层土壤贮水量呈现缓慢下降趋势,以第三年的一场暴雨(109.60mm/d)为分界,后期土壤贮水量总体增加,但波动幅度大增,受蒸散量增加的影响,土壤水分消耗明显;(2)年总蒸散量呈逐年升高的趋势,在平水年下,地表蒸散年际变化主要受气候条件影响,丰水年下,地上生物量的作用明显;(3)水分收支呈现季节性,2—6月为撂荒草地的缺水期,7月—次年1月为丰水期,四年观测结果显示草地处于总体水分亏缺状态(总亏缺165.60mm),存在对深层土壤水(50cm以下)的大量消耗。研究结果表明:撂荒草地水分的持续损失是导致撂荒草地发生演替的重要原因,演替过程中植物深层土壤水的大量消耗可能会导致形成的次生草地土壤水分条件更差,需要加强人为干预措施,防止草地再次退化。

关键词：土壤水分水分收支涡度相关黄土高原撂荒草地

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长江流域水分收支以及再分析资料可用性分析

气象学报 2007年第3期65卷 416-427页

作者：赵瑞霞吴国雄国家气象中心北京100081 中国科学院大气物理研究所LASG 北京100029

首先利用实测资料定量计算了长江流域水分收支的各分量,包括降水、径流、蒸发、水汽辐合等,分析其季节循环、年际变化以及线性趋势变化。结果表明,多年平均该流域是水汽汇区,主要来自平均流输送造成的水汽辐合,而与天气过程密切相关的... 详细信息

首先利用实测资料定量计算了长江流域水分收支的各分量,包括降水、径流、蒸发、水汽辐合等,分析其季节循环、年际变化以及线性趋势变化。结果表明,多年平均该流域是水汽汇区,主要来自平均流输送造成的水汽辐合,而与天气过程密切相关的瞬变波则主要造成流域的水汽辐散。蒸发所占比例接近于径流,对流域水分循环十分重要。大部分要素的季节变化和年际变化都很大,只有蒸发和大气含水量的年际变化较小。降水和平均流输送造成的水汽辐合一般在6月达到年内最大,12月达到年内最小,而径流和大气含水量则一般滞后1个月于7月达到年内最大,1月降为年内最小。1958—1983年,夏半年降水略微增加,冬半年略微减少,各月实测径流为弱的增长趋势,但均不显著,年平均蒸发亦无显著的趋势变化。然后将实测资料同ECMWF及NCEP/NCAR再分析资料作进一步对比分析,以检验两套再分析资料对长江流域水分循环的描述能力。在量值上,NCEP/NCAR再分析资料中的降水、蒸发、径流均比实测偏大很多,大气含水量及由平均流输送所造成的水汽辐合则偏小很多;ECMWF再分析资料中的降水量、径流量基本上与实测接近,蒸发量偏大,大气含水量及由平均流输送所造成的水汽辐合偏小,但比NCEP/NCAR再分析资料要接近实测。另外,该两套再分析资料均可以较好地描述长江流域水分收支的季节循环和年际变化,而且同样是ECMWF再分析资料与实测资料的一致性更好。但是两套再分析资料在1958—1983年均存在十分夸张的线性趋势变化,尤其是ECMWF再分析资料。

关键词：长江流域水分收支再分析资料

黄河流域中上游水分收支以及再分析资料可用性分析

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自然科学进展 2006年第3期16卷 316-324页

作者：赵瑞霞吴国雄中国科学院大气物理研究所LASG实验室

首先以实测资料为准定量计算了黄河流域中上游水分收支各分量,包括降水、径流、蒸发、水汽辐合等,分析其季节循环、年际变化以及线性趋势变化．结果表明,多年平均该区域是水汽汇区,主要来自天气过程造成的瞬变波辐合,蒸发所占比例远大... 详细信息

首先以实测资料为准定量计算了黄河流域中上游水分收支各分量,包括降水、径流、蒸发、水汽辐合等,分析其季节循环、年际变化以及线性趋势变化．结果表明,多年平均该区域是水汽汇区,主要来自天气过程造成的瞬变波辐合,蒸发所占比例远大于径流和水汽辐合,对流域水分循环至关重要;各要素季节变化和年际变化很大,20世纪70年代后降水和蒸发的年际变化幅度明显减小;1958年以来,降水显著减少,天然径流和蒸发也有所减少,但不显著．然后同ECM WF及NCEP/NCAR再分析资料作进一步对比分析,以检验两套再分析资料对黄河流域中上游水分循环的描述能力,在论证了其适用性的同时,指出其局限性,从而为使用再分析资料进行该区域水分收支分析提供参照．

关键词：黄河流域中上游水分收支评估

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气候系统的水分收支

气象科技 1998年第3期26卷 41-46页

作者： Б.А.Каган В.А.Рябченко А.С.Сафра 章明亮

利用由气候系统各子系统的水分收支方程得到的关系式证实了大气—海洋—海冰—陆地系统淡水质量守衡规律。同时也讨论了该式中各循环项的时空变化，得到大气、海冰、陆地和海洋中水的循环周期分别为９天、３年、２６０年和３７００年。

关键词：气候系统水分收支大气海洋海冰水汽