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塔克拉玛干沙漠南缘近地层风温湿廓线与能量交换特征

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干旱区地理 2024年第1期47卷 68-80页

作者：付光祥何清王勇辉马明杰阴璐璐张乾新疆师范大学地理科学与旅游学院/新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室新疆乌鲁木齐830054 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所/新疆塔克拉玛干沙漠气象国家野外科学观测研究站/中国气象局塔克拉玛干沙漠气象野外科学试验基地/新疆沙漠气象与沙尘暴重点实验室新疆乌鲁木齐830002 民丰县气象局新疆民丰848599

塔克拉玛干沙漠南缘属于荒漠-绿洲生态过渡区,地表性质时空变化较大,下垫面性质和水热特征均较特别,所以开展该地区微气象要素特征研究对区域未来气候变化的认知具有重要意义。利用青藏高原北侧陆-气相互作用观测站2022年实测气象要素数... 详细信息

塔克拉玛干沙漠南缘属于荒漠-绿洲生态过渡区,地表性质时空变化较大,下垫面性质和水热特征均较特别,所以开展该地区微气象要素特征研究对区域未来气候变化的认知具有重要意义。利用青藏高原北侧陆-气相互作用观测站2022年实测气象要素数据,分析了塔克拉玛干沙漠南缘生态过渡区风、温、湿廓线结构、辐射通量及能量交换特征。结果表明:(1)塔克拉玛干沙漠南缘各季节风速、温度、比湿均随高度上升发生明显变化,其中在温度和比湿廓线中出现了逆温和逆湿现象,逆温层和逆湿层高度均达到了30 m,最大平均风速发生在春季,为6.23 m·s^(-1),最大平均温度和比湿均在夏季,分别为28.93℃与6.36 g·kg^(-1)。(2)四季地表辐射平衡以正值为主,各辐射分量峰值大小及出现时间存在差异,其中向下短波辐射受到沙尘天气影响,表现为春季>秋季>夏季>冬季;地表反照率与太阳高度角和土壤湿度呈负相关,其年均值为0.326,12月最大,8月最小,分别为0.366与0.297。(3)感热、土壤热通量及净辐射四季变化明显,潜热变化平稳,以0 W·m^(-2)为中心上下波动,能量消耗以感热为主;四季能量闭合率分别为76%、82%、53%与48%,表现为夏季>春季>秋季>冬季。(4)有效能量四季变化明显,白天为正值,地面为热源,表明地面向大气输送热量,夜间则相反,表现为春季>夏季>秋季>冬季。研究结果可为未来塔克拉玛干沙漠南缘陆面过程参数化提供科学依据,进而提升对该地区陆面过程的认识。

关键词：生态过渡区风温湿廓线辐射平衡能量交换

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GLDAS资料驱动的Noah-MP陆面模式青藏高原地表能量交换模拟性能评估

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高原气象 2020年第3期39卷 486-498页

作者：胡伟马伟强马耀明谢志鹏中国科学院青藏高原研究所北京100101 中国科学院大学北京100049 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心北京100101

使用Noah-MP陆面模式,在GLDAS数据的驱动下,对青藏高原不同区域6个观测站点的感热通量和潜热通量进行了模拟,并与实测值进行了对比分析。研究结果表明:使用默认参数化方案选项模拟的感热通量除在珠峰站冬春季偏高而夏秋季偏低以外,在其... 详细信息

使用Noah-MP陆面模式,在GLDAS数据的驱动下,对青藏高原不同区域6个观测站点的感热通量和潜热通量进行了模拟,并与实测值进行了对比分析。研究结果表明:使用默认参数化方案选项模拟的感热通量除在珠峰站冬春季偏高而夏秋季偏低以外,在其他站点均偏高;潜热通量的模拟在不同站点和不同季节存在较大差异,在藏东南站模拟结果较好,在珠峰站偏高,在慕士塔格站偏低,在纳木错站秋冬季偏低、在阿里站春季偏高、在那曲站夏季偏低。通过进一步分析模拟结果对各个参数化方案选项的敏感性,选出了更适合各站点感热通量及潜热通量模拟的参数化方案选项组合,提高了模式对各个站点全年整体模拟水平,使得模拟结果和站点观测相比具有更小的均方根误差和更高相关系数,但对一些站点部分季节的模拟可能会带来更大的误差。本研究为这些站点的陆面及耦合模式的模拟提供了参考,同时也能对青藏高原热源变化的模拟提供更准确的地气交换信息。

关键词：青藏高原 Noah-MP 能量交换参数化方案

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若尔盖高原高寒草甸地表能量交换和蒸散研究

中国农业气象 2021年第8期42卷 642-656页

作者：郭小璇王凯李磊张寒马磊姚志生张伟胡正华郑循华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/应用气象学院南京210044 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029 天津师范大学地理与环境科学学院天津300387 卡尔斯鲁厄理工大学气象与气候研究所大气环境研究部德国加尔米施-帕滕基兴82467 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 河北省气象技术装备中心石家庄050021

若尔盖高原高寒草甸生态系统是青藏高原能量和水分循环的重要组成部分,但该地区地面水热通量观测数据非常缺乏。本研究基于涡动相关法,于2013年11月1日-2014年10月31日,利用三维超声风温仪和红外开路二氧化碳/水汽分析仪在若尔盖高原一... 详细信息

若尔盖高原高寒草甸生态系统是青藏高原能量和水分循环的重要组成部分,但该地区地面水热通量观测数据非常缺乏。本研究基于涡动相关法,于2013年11月1日-2014年10月31日,利用三维超声风温仪和红外开路二氧化碳/水汽分析仪在若尔盖高原一典型高寒草甸开展周年通量观测,以揭示其地表能量交换和蒸散特征及影响因素。结果表明:高寒草甸地表能量通量各组分呈显著的日变化和季节变化特征,净辐射通量、感热通量、潜热通量和土壤热通量的年均值分别为94.5、21.0、51.8和1.2W×m^(-2)。非生长季感热稍占优势,生长季潜热占绝对主导地位,波文比全年平均值为0.70,能量平衡闭合率年平均值为0.77。辐射是感热通量的主要气象影响因子,潜热通量则受温度、辐射和饱和水汽压差共同影响。日蒸散量变化范围为0.12~5.09mm×d^(-1),全年平均值为1.82mm×d^(-1)。非生长季蒸散主要受土壤表面导度因子控制,生长季则由辐射主导,土壤和植被表面导度因子为次要影响因素。在季节尺度上,蒸散的变化取决于降水分布,全年降水和蒸散量分别为682.7mm和673.6mm,其中生长季分别占全年总量的84%和82%。6-7月降水匮乏抑制了蒸散,此时土壤储水成为蒸散的主要水源,从全年看,降水基本都以蒸散的方式返回大气。与青藏高原上同类观测研究相比,地表能量通量和蒸散都有相似的季节变化趋势,但观测到的年平均波文比和年蒸散量最大,气温、降水、地表植被等因素的共同作用导致这一结果。研究数据可作为地面验证资料,用于若尔盖地区陆面模式参数化方案的优化和卫星遥感反演资料的校验。

关键词：高寒草甸能量交换蒸散涡动相关若尔盖高原青藏高原

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冻融作用对地气系统能量交换的影响分析

冰川冻土 2002年第5期24卷 506-511页

作者：李述训南卓铜赵林中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000

通过对温度波在地层内传播过程问题的分析研究 ,讨论土在冻结和融化过程对地气系统能量交换的影响 ,并以亚粘土为例应用近似方法计算了在冻结和融化过程地气系统能量交换和地温变化特征 ,同时将相同条件下发生冻融作用与不发生冻融作用... 详细信息

通过对温度波在地层内传播过程问题的分析研究 ,讨论土在冻结和融化过程对地气系统能量交换的影响 ,并以亚粘土为例应用近似方法计算了在冻结和融化过程地气系统能量交换和地温变化特征 ,同时将相同条件下发生冻融作用与不发生冻融作用情况地气系统热交换量进行了比较 .结果表明 ,冻融作用使地气系统热交换加强 ,同时吸热和放热的过程也发生了改变 .

关键词：冻融作用地气系统能量交换多年冻土热交换季节冻土温度

计及子区域间能量交换的多区域综合能源系统协调经济调度

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电力建设 2019年第11期40卷 39-47页

作者：吴嘉豪曾成碧苗虹四川大学电气信息学院

在传统模式下,多区域综合能源系统(integrated energy system,IES)由于地理位置分散,往往都是独立运行,彼此间缺乏协调,难免存在资源配置不合理的问题,这不利于各区域的经济调度。文章首先提出一种多区域综合能源系统协调经济调度模型,... 详细信息

在传统模式下,多区域综合能源系统(integrated energy system,IES)由于地理位置分散,往往都是独立运行,彼此间缺乏协调,难免存在资源配置不合理的问题,这不利于各区域的经济调度。文章首先提出一种多区域综合能源系统协调经济调度模型,其不仅能实现各自区域内的电热功率平衡,还能实现不同区域间的电热互补,然后采用分布式优化方法对模型进行求解。通过对比协调模式与传统的非协调模式,仿真结果表明,在该协调模式下,不同区域通过电能和热能交换,能够合理分配能源,实现综合能源系统的经济运行。从能源总需求量、储能设备调度结果和各区域间能源集线器(energy hub,EH)的能量交换情况3个方面验证了所构建模型的有效性。

关键词：综合能源系统(IES) 能源集线器(EH) 能量交换分布式优化协调经济调度

地球深部物质和能量交换的动力过程与矿产资源的形成

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大地构造与成矿学 2003年第1期27卷 3-21页

作者：滕吉文中国科学院地质与地球物理研究所吉林大学吉林长春130026

地球深部物质与能量的交换和深层动力过程这一科学问题的提出,乃是近年来地球科学发展与逐步向量化“进军”的必然,它是探索一系列地学前沿课题的基础。地球表面所见到的一系列地球物理场异常,地质构造格局,地球化学组分变异,无一不受... 详细信息

地球深部物质与能量的交换和深层动力过程这一科学问题的提出,乃是近年来地球科学发展与逐步向量化“进军”的必然,它是探索一系列地学前沿课题的基础。地球表面所见到的一系列地球物理场异常,地质构造格局,地球化学组分变异,无一不受到地球内部物质与能量的交换和深层动力过程的制约。如地球圈层的形成与演化,大陆伸展与裂谷,资源与能源等,均为深部物质运移和物理学、化学效应及地质构造耦合的产物。本文讨论了金属矿产资源与地壳、地幔结构及深部物质运移的动力学响应。通过几个典型矿床和其形成要素分析了成矿作用的深层动力过程。文中主要讨论了五个方面的问题:第一,金属矿产资源成矿和分布与地壳、地幔结构及深部物质运移和成矿带。第二,金的形成与深层过程。第三,金属矿床的形成、演化和分布与深部物质及能量的交换。第四,地幔热柱与成矿作用。第五,地球内部深层动力过程与流体运移和必须深化研究的几个问题。

关键词：地球深部物质能量交换矿产资源成矿作用地壳地幔圈层耦合

淮河流域旱涝易发区农田的陆气相互作用——CO_2通量、能量交换和水汽输送的季节变化特征

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自然灾害学报 2006年第6期15卷 92-100页

作者：胡雯王东勇张苏孔俊松汪腊宝安徽省气象局安徽合肥230061

利用淮河流域旱涝易发区的安徽省寿县农田下垫面陆气相互作用观测试验资料，重点分析观测期内CO2通量、能量交换和水汽输送的季节变化，并讨论了与此有关的辐射分量通量、下垫面反射率、波恩比、能量闭合守恒、土壤温度和土壤湿度的季... 详细信息

利用淮河流域旱涝易发区的安徽省寿县农田下垫面陆气相互作用观测试验资料，重点分析观测期内CO2通量、能量交换和水汽输送的季节变化，并讨论了与此有关的辐射分量通量、下垫面反射率、波恩比、能量闭合守恒、土壤温度和土壤湿度的季节变化。结果表明：CO2通量、能量分配受地表农作物长势影响明显，其中，水稻灌浆、成熟期，被稻田吸收的CO2通量最大可超过2mg·m^-2·s^-1，潜热通量达到正的极大值。稻田光合作用最旺盛时期吸收的CO2通量和释放的潜热通量均大于小麦田光合作用最旺盛时期的对应量。较大土壤热通量对应于较低的土壤水含量。试验观测期的下垫面平均反射率为0．14。作物生长期，稻田表面潜热是下垫面吸收能量的主要消费者，小麦田表面潜热和感热相当。能量闭合率ε的变化范围为0．4—1。

关键词：淮河流域 CO2通量能量交换水汽输送

青藏高原东南缘大理地区近地层微气象特征及能量交换分析

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高原气象 2013年第1期32卷 9-22页

作者：徐安伦李建孙绩华刘劲松赵晓红大理国家气候观象台云南大理671003 中国气象科学研究院北京100081 云南省气象科学研究所云南昆明650034

利用2008年1月-2010年2月青藏高原东南缘大理站的长期观测资料,初步分析了该地区近地层基本气象要素、辐射通量和湍流通量的日变化和季节变化。结果表明,各参数均表现出显著的日循环结构和干、湿季变化特征。近地层的风速、气温和动量... 详细信息

利用2008年1月-2010年2月青藏高原东南缘大理站的长期观测资料,初步分析了该地区近地层基本气象要素、辐射通量和湍流通量的日变化和季节变化。结果表明,各参数均表现出显著的日循环结构和干、湿季变化特征。近地层的风速、气温和动量通量等均在早晨最小、午后最大;相对湿度、地表温度等均是湿季高于干季。近地层2m高度处的盛行风向,白天以东东南风和东风为主,夜间以静风和偏西风为主,并且盛行风向转变与日出、日落时间有较好的对应关系。地表辐射四分量最高值出现在正午,最低值出现在日出前。除向上短波辐射通量干季大于湿季外,其他辐射分量都是湿季大于干季。地表反照率表现出非对称的"U"形分布,早晨最大、傍晚次之及中午最小。早晚地表反照率差异可能是由于露水、东西两面山体不同程度遮挡以及云的影响造成的。感热、潜热通量全年有相似的日变化过程,变化幅度随季节变化,但潜热通量明显大于感热通量,表明地气热量交换中,感热作用小,潜热输送占主导地位。感热通量一天之中约在20:00出现最小值,这主要是由于风速减弱和地气温差回升影响热量交换系数造成的。地面对大气的加热作用明显,主要是以潜热方式加热大气;地面全年均为大气热源,白天表现为强热源,夜间则表现为较弱的冷源。

关键词：青藏高原东南缘大理地区微气象能量交换

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天山西部山地冬季积雪能量交换特征分析

干旱区地理 1997年第4期20卷 68-73页

作者：刘明哲魏文寿姜逢清中国科学院新疆地理研究所乌鲁木齐830011

本文研究了天山西部冬季积雪的能量交换特征，分析了在严寒的冬季积雪总辐射、反射、长波辐射的日变化及积雪内部的能量收支和传递过程。研究表明，积雪总辐射、反射辐射由于受太阳高度角的影响具有明显的日变化，积雪层与大气交界处的... 详细信息

本文研究了天山西部冬季积雪的能量交换特征，分析了在严寒的冬季积雪总辐射、反射、长波辐射的日变化及积雪内部的能量收支和传递过程。研究表明，积雪总辐射、反射辐射由于受太阳高度角的影响具有明显的日变化，积雪层与大气交界处的热流交换最为剧烈，0．4m以下雪层热流交换已不受外界大气环境影响，而是保持着几乎固定的数值。积雪层得到、释放和保存在雪中的能量三者之间是平衡的。

关键词：天山西部山地冬季积雪能量交换