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青藏铁路沿线湖泊及其与铁路最小距离演变研究

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高原气象 2025年第1期44卷 163-177页

作者：于涛张圣杰文莉娟王梦晓郑景元牛瑞佳兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050 中国科学院西北生态环境资源研究院青海湖综合研究观测站甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

受全球气候变化影响,青藏高原湖泊近年来变化剧烈,充分了解湖泊演变特征及其驱动因素对保护沿湖重大工程设施有重要意义。基于青海湖与错那湖的Landsat遥感影像、面积数据和水位观测数据,本文对两湖演变及其与青藏铁路最小距离变化进行... 详细信息

受全球气候变化影响,青藏高原湖泊近年来变化剧烈,充分了解湖泊演变特征及其驱动因素对保护沿湖重大工程设施有重要意义。基于青海湖与错那湖的Landsat遥感影像、面积数据和水位观测数据,本文对两湖演变及其与青藏铁路最小距离变化进行了细致研究,进一步结合中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集(CMFD)和气象站的气象数据,揭示了影响两湖水位变化的主要气象因子,结果表明:(1)1956-2004年青海湖呈退缩态势,2004年水位和面积达到最低值后转为逐渐增加,2004-2020年水位年均增长率为0.20 m·a^(-1),2004-2022年面积年均增长率为19.20 km^(2)·a^(-1)。2000-2018年的错那湖水位与从20世纪70年代至2022年的面积均呈轻微波动变化,水位和面积的年际最大变化值分别为0.60 m和9.98 km^(2)。(2)1990-2022年青海湖与青藏铁路最小距离先增加后减小,2004年后二者最小距离以19.6 m·a^(-1)的速率缩短,至2022年最小距离为74.3 m;2004-2022年错那湖与青藏铁路最小距离变化趋势不明显,至2022年二者最小距离为32.3 m。(3)青海湖的水位变化受风速、年降水量、向下短波辐射、向下长波辐射和比湿影响,贡献率分别为38%、24%、20%、14%和4%;错那湖水位变化主要受年降水量影响,其余气象因子与水位变化相关性不显著。

关键词：青海湖错那湖青藏铁路面积变化水位变化相关分析

黄河源区高寒湿地近地面辐射收支特征初步分析

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太阳能学报 2019年第1期40卷 1-10页

作者：谢琰文军刘蓉王欣贾东于中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000 中国科学院大学北京100049

利用2014年6月1日～2015年5月15日黄河源区麻多陆面过程观测试验近地面辐射收支观测资料,分析高寒湿地下垫面辐射收支和反射率的时间变化特征。结果表明:黄河源区高寒湿地向下太阳短波辐射、地面向上短波辐射和地面向上长波辐射有明显... 详细信息

利用2014年6月1日～2015年5月15日黄河源区麻多陆面过程观测试验近地面辐射收支观测资料,分析高寒湿地下垫面辐射收支和反射率的时间变化特征。结果表明:黄河源区高寒湿地向下太阳短波辐射、地面向上短波辐射和地面向上长波辐射有明显日变化特征,大气向下长波辐射的日变化不明显。年平均日总量,地面长波向上辐射(26.784 MJ/m^2)最大,大气长波向下辐射次之(20.390 MJ/m^2),其次是向下太阳短波辐射(17.539 MJ/m^2),地面向上短波辐射(3.888 MJ/m^2)最小。以上各分量均为冬季最小,前2个分量春季最大,后2个分量夏季最大。典型晴天地表反射率日变化和季节变化特征均为"U"形,全年平均地表反射率为0.18。地面长波有效辐射日变化趋势明显,春季、秋季和冬季地面长波有效辐射日平均相差不大,而夏季略小。不同季节日间地表吸热值较大,数值差异也较大,而夜间放热值小且数值差异小,但维持时间较长(12～15 h),总的来说该地区为一个强热源。

关键词：太阳辐射大气辐射辐射通量密度黄河源区观测

利用MODIS C6数据分析中国西北地区气溶胶光学厚度时空变化特征

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环境科学 2017年第7期38卷 2637-2646页

作者：赵仕伟高晓清中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000 中国科学院大学

通过与AERONET太阳光度计站点数据进行对比验证,确认了MODIS C6 AOD融合产品在西北地区的适用性.利用2006~2015年MODIS/AQUA C6 MYD08-M3产品分析中国西北地区气溶胶光学厚度的时空变化特征和形成原因.结果表明:(1)从空间分布特征来看,... 详细信息

通过与AERONET太阳光度计站点数据进行对比验证,确认了MODIS C6 AOD融合产品在西北地区的适用性.利用2006~2015年MODIS/AQUA C6 MYD08-M3产品分析中国西北地区气溶胶光学厚度的时空变化特征和形成原因.结果表明:(1)从空间分布特征来看,塔里木盆地和关中盆地是高值区,青海南部、甘肃西南部是低值区;准噶尔盆地是前后5年年均AOD对比增量区,柴达木盆地和河套地区是对比减量区.(2)从时间变化特征来看,近10年西北地区年均AOD变化范围为0.18~0.22,2011年起呈缓慢下降趋势,平均年降幅约为0.32%;南疆地区呈现较为明显的年际变化特征,与沙尘天气强弱、频次的年份分布直接相关;东部地区在2011~2015年,下降趋势显著,平均年降幅达到1.1%;北疆和青藏地区年均AOD整体保持平稳;西北地区不同区域AOD季节变化均呈现从春季至秋季逐步下降,冬季再次回升的相同关系.

关键词： MODIS 气溶胶光学厚度 AERONET 时空特征西北地区

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过去千年中国森林和草地面积及空间格局重建

中国科学:地球科学 2025年第1期 95-110页

作者：何凡能杨帆王亚非中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室河南大学黄河文明与可持续发展研究中心中国科学院大学

历史时期森林和草地覆被变化既是量化研究生态环境变化过程的关键性指标,也是长时间尺度气候变化模拟和陆地生态系统碳排放评估等研究的重要基础数据.但因受历史资料制约,其定量重建和空间网格化重建依然面临诸多挑战,方法有待深入探究... 详细信息

历史时期森林和草地覆被变化既是量化研究生态环境变化过程的关键性指标,也是长时间尺度气候变化模拟和陆地生态系统碳排放评估等研究的重要基础数据.但因受历史资料制约,其定量重建和空间网格化重建依然面临诸多挑战,方法有待深入探究.本文以中国现今陆域为研究区域,以过去千年为研究时段,在客观把握森林和草地覆被变迁特点和驱动因素的基础上,应用森林转型理论与空间替代时间等方法,刻画了历史毁林过程的倒“S”型曲线,构建了基于森林面积-人口数量变化函数关系的历史森林面积回溯重建模型和基于森林砍伐倾向性的森林网格化分配模型;在此基础上,分区构建了历史草地覆被变化定量重建的耕地扣减法与生境限制法;从而建立了过去千年省区尺度森林与草地面积变化序列,研制了分辨率为10km的过去千年森林和草地覆被网格数据产品.结果表明:（1）以人口数据为代用资料所构建的系列方法,可较为客观地再现过去千年中国森林与草地覆被的时空演变过程,方法可行有效,为定量重建历史林草地探索了一条新的途径.（2）数据显示,过去千年中国森林面积总体以减少为主,呈“先抑后扬”的变化特点,大体经历了缓慢减少（1000～1650年）、快速减少（1650～1960年）和逐步恢复（1960～2000年）这三个阶段;面积从1000年的298×10～6hm2缩减至1960年的89×106hm2,随后恢复至2000年的153×106hm2;空间上,千年间毁林过程呈现出以黄河中下游地区为中心,不断向长江中下游、南部沿海、西南和东北等地区扩展的特点,各区域森林覆盖率分别下降了27%、40%、58%、55%和35%.（3）过去千年中国草地面积呈持续减少态势,经历了平稳波动（1000～1600年）、缓慢减少（1600～1900年）和快速减少（1900～2000年）三个阶段;面积从1000年的305×10～6hm2下降至2000年的277×10～6hm2;其中,千年间东北、内蒙古、甘宁、青海、新疆和西藏等地的地带性原生草地面积减少了28×10～6hm2,而东部和南方非地带性次生草地面积增加了0.3×10～6hm2,主要分布在丘陵山区.

关键词：土地利用与覆被变化森林草地面积重建网格化重建中国历史时期

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不同高寒生态系统植物光能利用效率及其环境影响

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生态学杂志 2017年第6期36卷 1570-1577页

作者：周紫鹃苏培玺侍瑞解婷婷中国科学院西北生态环境资源研究院中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室兰州730000

光能利用效率是植物光合作用的重要指标,也是提高生态系统生产力的关键。本研究选择若尔盖高原这一生态敏感区,开展高寒草地和高寒湿地两个典型生态系统植物光能利用效率的观测,并分析环境因素对不同生态系统植物光能利用效率的影响。... 详细信息

光能利用效率是植物光合作用的重要指标,也是提高生态系统生产力的关键。本研究选择若尔盖高原这一生态敏感区,开展高寒草地和高寒湿地两个典型生态系统植物光能利用效率的观测,并分析环境因素对不同生态系统植物光能利用效率的影响。结果表明:高寒草地优势种植物垂穗披碱草(Elymus nutans)的净光合速率和光能利用效率均高于湿地优势种植物木里苔草(Carex muliensis),但差异不显著;对于两种生态系统共有种蕨麻(Potentilla anserina)来说,高寒湿地蕨麻的净光合速率和光能利用效率均高于草地蕨麻。逐步回归分析表明:两个生态系统的优势种光能利用效率受微气象因素和土壤因素的影响较大,而共有种蕨麻主要受微气象因素的影响;不同高寒生态系统植物的光能利用效率不同,优势种植物受环境影响因素较大,其中空气温度是影响高寒植物光能利用效率的最主要因素。

关键词：高寒生态系统优势种光合特性环境因素

三种不同类型草甸生态系统下鹅绒委陵菜的光合特性

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生态学杂志 2018年第7期37卷 1943-1951页

作者：侍瑞苏培玺周紫鹃解婷婷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

鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)是高寒草甸的广布种和典型的杂类草,随生境变化其无性繁殖能力、空间拓展性、形态可塑性等差异显著。为探明该种在不同高寒生境下的光合特性及其与环境因子的关系,同时寻找影响其繁殖拓展能力的主要环... 详细信息

鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)是高寒草甸的广布种和典型的杂类草,随生境变化其无性繁殖能力、空间拓展性、形态可塑性等差异显著。为探明该种在不同高寒生境下的光合特性及其与环境因子的关系,同时寻找影响其繁殖拓展能力的主要环境诱因,在若尔盖高原选择沼泽湿地、湿草甸和干草甸三类样地对鹅绒委陵菜的光合日变化进行比较。结果表明:7月下旬,由于光辐射强、大气温度高,各生境中鹅绒委陵菜的叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、瞬时水分利用效率(IWUE)和光能利用效率(LUE)均显著高于8月下旬(P环境下的P_n显著高于湿草甸和沼泽湿地(P环境中光合有效辐射(PAR)与P_n均呈显著正相关(P环境下空气相对湿度(RH)、土壤质量含水量(SWC)与P_n亦呈显著正相关关系(P环境因子。

关键词：若尔盖高原沼泽湿地高寒草甸广布种净光合速率

城市大气污染对到达地表的太阳辐射的影响研究

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太阳能学报 2022年第6期43卷 124-131页

作者：杨丽薇高晓清李振朝中国科学院西北生态环境资源研究院/中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院/中国科学院沙漠与沙漠化重点实验室兰州730000 中国科学院大学北京100049

在晴空(无云)的条件下,大气污染是影响到达地球表面太阳辐射的重要因素之一。选择中国6个典型城市(北京、沈阳、上海、武汉、广州和成都),利用2014年1月—2020年12月的空气质量日监测数据以及地面太阳辐射、日照时数等逐日观测数据,定... 详细信息

在晴空(无云)的条件下,大气污染是影响到达地球表面太阳辐射的重要因素之一。选择中国6个典型城市(北京、沈阳、上海、武汉、广州和成都),利用2014年1月—2020年12月的空气质量日监测数据以及地面太阳辐射、日照时数等逐日观测数据,定量分析晴空条件下大气污染指数(AQI)与地表太阳总辐射、散射辐射的关系。结果表明:1)大气污染会降低清晰度指数,增加散射系数,对于地表太阳总辐射有衰减作用,对于散射辐射有增强作用。2)2014—2020年,大气污染(AQI>100)使得晴天地表太阳总辐射的年衰减总量和相对衰减量(共7 a)较大的是北京(212.40 MJ/m^(2),4.01%)、沈阳(184.16 MJ/m^(2),3.00%)、上海(123.80 MJ/m^(2),4.37%)和武汉(106.36 MJ/m^(2),3.04%),而成都(58.03 MJ/m^(2),3.82%)和广州(18.76MJ/m^(2),0.96%)的衰减总量较小。3)大气污染(AQI>100)使得晴天散射辐射的年增加总量和相对衰减量分别是北京256.64 MJ/m^(2)(12.96%)、沈阳134.45 MJ/m^(2)(7.10%)、武汉22.62 MJ/m^(2)(1.36%)、成都43.40 MJ/m^(2)(9.71%)、上海94.74 MJ/m^(2)(8.25%)和广州37.79 MJ/m^(2)(5.90%)。

关键词：太阳辐射大气污染空气质量定量分析晴空条件

不同非感应起电及感应起电参数化方案对青海东部一次雷暴云电荷结构影响的数值模拟研究

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地球物理学报 2019年第7期62卷 2366-2381页

作者：李江林余晔李万莉李亚珺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 中国科学院平凉陆面过程与灾害天气观测研究站甘肃平凉744015 中国气象局气象干部培训学院北京100081

本研究利用加入起电、放电参数化方案的数值模式(Weather Research and Forecasting Model(Version 3.7.1),WRF3.7.1_ELEC),通过设计五组不同非感应起电及感应起电参数化方案敏感性试验,对发生在青藏高原东北部青海大通地区的一次雷暴... 详细信息

本研究利用加入起电、放电参数化方案的数值模式(Weather Research and Forecasting Model(Version 3.7.1),WRF3.7.1_ELEC),通过设计五组不同非感应起电及感应起电参数化方案敏感性试验,对发生在青藏高原东北部青海大通地区的一次雷暴过程进行模拟研究,对比分析了不同非感应起电机制及感应起电机制对雷暴云电荷结构的影响.结果表明:在雷暴云发展旺盛阶段,Saunders(S91)、Riming Rate(RR)、和Saunders和Peck(SP98)三种非感应起电方案模拟的雷暴云最低层均为负电荷区,而混合方案(Brooks and SP98,BSP)模拟的雷暴云最低层为正电荷区,主电荷区自下而上为“+-+-”排列的四层电荷结构.与甚高频辐射源定位法推算的结果对比,BSP方案模拟的本次高原雷暴云电荷结构更接近实际情况;几种不同非感应起电方案模拟的主电荷区外围与主电荷区电荷结构不同,说明在雷暴发展的不同阶段雷暴云的电荷结构是不同的;几种非感应起电方案模拟的电荷结构不尽相同,主要是由于霰、冰和雪粒子在不同高度所带电荷的极性及电量的大小不同,霰粒子的电荷密度对低层的影响较大,冰粒子和雪粒子的电荷密度对中上层的影响较大;加入感应起电机制后,雷暴云电荷结构分布几乎没有变化,但能使雷暴云发展旺盛阶段低层和中层的正负电荷区电荷密度有所加强.

关键词：雷暴云非感应起电感应起电电荷结构数值模拟

高寒草毡层基本属性与固碳能力沿水分和海拔梯度的变化

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生态学报 2018年第3期38卷 1040-1052页

作者：苏培玺周紫鹃侍瑞解婷婷中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000 中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室兰州730000

高寒草毡层是高原寒区自然植被下形成的松软而坚韧且耐搬运的表土层,认识其生态功能是促进草牧业生产休养保护和工程施工主动利用的前提。通过对青藏高原东部若尔盖高原植被的广泛调查,在布设沼泽、退化沼泽、沼泽化草甸、湿草甸、干草... 详细信息

高寒草毡层是高原寒区自然植被下形成的松软而坚韧且耐搬运的表土层,认识其生态功能是促进草牧业生产休养保护和工程施工主动利用的前提。通过对青藏高原东部若尔盖高原植被的广泛调查,在布设沼泽、退化沼泽、沼泽化草甸、湿草甸、干草甸和退化草甸水分梯度群落样地,以及亚高山草甸、亚高山灌丛草甸、高山灌丛草甸和高山草甸海拔梯度群落样地的基础上,通过对不同类型群落样地草毡层容重、土壤颗粒组成和土壤有机碳(SOC)含量的测定分析,比较了水分和海拔梯度下草毡层固碳能力。结果表明,草毡层厚度平均为30cm,沼泽湿地草毡层容重最小,SOC含量在300g/kg以上;退化草甸容重最高,SOC含量显著下降。不同群落草毡层SOC密度在10—24kg C/m^2之间,随着土壤水分有效性的降低而降低;高山灌丛草甸草毡层SOC密度比草甸高15%。研究得出,保持草毡层稳定的质量含水量阈值为30%,SOC含量阈值为30g/kg;高寒植被草毡层在沼泽到草甸的退化演替中,容重、紧实度变大,有机碳含量减少,碳密度和碳储量下降;灌丛草甸的固碳能力大于草甸,但灌丛草甸的生产功能降低;保持可持续发展的草地生产能力,维护固碳生态功能,需要防止草毡层退化,抑制草甸向灌丛草甸演替。

关键词：高原寒区高寒草甸表土层土壤有机碳碳密度碳储量高寒植被若尔盖高原