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春小麦产量对不同气候年型的响应及其与品种干旱敏感性的关系

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南京农业大学学报 2025年第1期48卷 97-107页

作者：赵福年刘江杨红燕张强雷俊陈莉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开放实验室甘肃兰州730020 甘肃农业大学资源与环境学院甘肃兰州730070 聊城市农业技术推广服务中心山东聊城252000 定西市气象局甘肃定西743000 定西市农产品质量安全监测检测站甘肃定西743000

[目的]本研究旨在分析旱地春小麦产量增加的品种特性及其与气候条件的关系,为区域小麦品种选育和作物布局提供参考依据。[方法]在半干旱雨养农业区布设春小麦长期定位试验(雨养处理),开展不同播期以及播前和生育期间不同灌水处理试验,采... 详细信息

[目的]本研究旨在分析旱地春小麦产量增加的品种特性及其与气候条件的关系,为区域小麦品种选育和作物布局提供参考依据。[方法]在半干旱雨养农业区布设春小麦长期定位试验(雨养处理),开展不同播期以及播前和生育期间不同灌水处理试验,采用K-means聚类分析方法划分春小麦气候年型,并利用参数化后的春小麦生长发育模型设置不同气候情景,模拟研究半干旱区雨养春小麦产量对气候年型的响应及其与品种干旱敏感性之间的关系。[结果]春小麦生长发育的气候条件可以分为5个不同的年型,其主要由播前土壤含水量和生育期大气干湿程度(潜在蒸散与降水量之差)决定;所构建的春小麦模型对发育期、地上部生物量、收获指数以及产量的模拟值与实测值相比,一致性指数均大于0.8,相对均方根误差均小于30%。通过模型模拟发现,在播期与播前土壤含水量固定的情形下,当生育期降水量小于140 mm时,对干旱敏感的春小麦品种产量高于对干旱呈中性的品种,而在生育期降水量大于200 mm时,对干旱不敏感的春小麦品种产量最高。[结论]本研究所构建的春小麦模型能够较为准确地模拟春小麦发育期、地上部生物量、收获指数及产量形成。对干旱敏感的春小麦品种在极端干旱气候年型下更容易获得较高的产量,而对干旱不敏感的春小麦品种则在水分条件相对适宜的气候年型下容易高产。

关键词：作物模型春小麦等水和非等水性极端干旱气候年型

半干旱气候变化教育部重点实验室的建设与实践

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高校实验室工作研究 2015年第1期 65-67页

作者：张北斗陈斌兰州大学大气科学学院/半干旱气候变化教育部重点实验室甘肃兰州730000

本文介绍了半干旱气候变化教育部重点实验室的发展历程和建设目标,阐述了重点实验室的组织机构、人才队伍、半干旱气候变化研究等实践经验,对重点实验室建设获得的研究成果进行了概括和总结。

关键词：教育部重点实验室大气科学半干旱气候变化研究

新疆天然草地退化风险评价指标体系的构建及应用

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草业科学 2025年

作者：秦宝亚井长青加沙尔新疆农业大学资源与环境学院新疆草地资源与生态重点实验室西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室新疆农业大学草业学院新疆草地资源与生态重点实验室西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室新疆维吾尔自治区草原总站

现阶段草地资源面临人类活动和气候变化的双重压力，退化现象日益严重，准确评估草地退化风险已成为当前天然草地生态系统研究的迫切需要，对于制定科学的保护与管理措施，推动草地资源的可持续利用具有深远的意义。本研究根据“压力-状... 详细信息

现阶段草地资源面临人类活动和气候变化的双重压力，退化现象日益严重，准确评估草地退化风险已成为当前天然草地生态系统研究的迫切需要，对于制定科学的保护与管理措施，推动草地资源的可持续利用具有深远的意义。本研究根据“压力-状态-响应”模型选取指标，通过SPSSAU系统利用熵值法计算指标权重，运用ArcGIS软件计算出2000-2018年新疆天然草地生态系统健康指数值。草地退化的潜在可能性以退化风险来表征，健康指数值在19年间的变化趋势值用于分类评估草地退化风险的不同程度，分析不同程度退化风险的空间格局，并探讨其变化的原因。结合多位相关专家的意见，最终筛选出16项指标，其中经济密度和人均生产总值权重最高，为0.1120和0.1058。2000-2018年新疆天然草地生态系统健康指数值变化范围介于0.0304-0.2265之间。阿勒泰西部、塔城、伊犁河谷西部、天山山脉东部以及昆仑山山脉南北侧的部分天然草地生态系统呈现出退化风险。新疆天然草地改善潜力面积占比高于退化风险面积。南疆草地有退化风险的区域人为因素（牲畜存栏量和人口数）变化率相对较大。北疆阿勒泰、塔城等地区表现的气温升高趋势，加之降水呈现的减少趋势，可能进一步加剧其草地退化的潜在可能性。

关键词：生态系统 PSR模型 GIS技术熵值法草地退化风险评价

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SACOL站冰云微物理特性的反演

科学通报 2019年第26期64卷 2728-2740页

作者：辛悦苏婧李旭岗胡晓宇葛觐铭付强兰州大学半干旱气候变化教育部重点实验室

冰云是全球分布范围最广的云类型之一,对地气系统的辐射收支有重要作用.本文利用兰州大学半干旱气候与环境监测站(SACOL)Ka波段毫米波云雷达(KAZR)2013年8月至2014年7月的观测数据,结合微脉冲激光雷达(MPL)观测数据,分别使用传统经验算... 详细信息

冰云是全球分布范围最广的云类型之一,对地气系统的辐射收支有重要作用.本文利用兰州大学半干旱气候与环境监测站(SACOL)Ka波段毫米波云雷达(KAZR)2013年8月至2014年7月的观测数据,结合微脉冲激光雷达(MPL)观测数据,分别使用传统经验算法、考虑温度订正的反演算法和KAZR-MPL联合反演算法,反演了冰云的冰水含量和有效粒径两个微物理量,形成了云微物理量的反演数据产品.在此基础上对SACOL站上空云微观特性进行了统计分析,并进一步结合Fu-Liou辐射传输模式,模拟了冰云在大气层顶处对长短波辐射通量的影响,与CERES卫星观测的辐射通量值进行比较,用以评估不同冰云微物理量的差异对辐射所造成的影响.结果发现:SACOL站冰云主要出现在2~14 km的范围内,在7 km处出现频率最高,达到13.02%;3种云微物理方法反演的冰水含量相差不大,均呈现单峰型分布,概率密度最大处的冰水含量集中在10-3g/m^3左右,而有效粒径的谱分布呈现出较大差异,KAZR-MPL反演算法模拟的冰晶粒径普遍偏大,也正是由于这种差异,造成了对大气层顶的短波辐射通量模拟的偏差.而各种算法对于大气层顶出射的长波辐射模拟效果远好于对短波的模拟,平均误差为5.04%,相关系数均大于0.6,而模拟效果较差的部分,主要存在于光学厚度较薄的个例当中.

关键词：冰云 Ka波段毫米波云雷达冰水含量云滴粒子有效粒径

利用KAZR云雷达对SACOL站云宏观特性的研究

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科学通报 2017年第8期62卷 824-835页

作者：朱泽恩郑创葛觐铭黄建平付强兰州大学半干旱气候变化教育部重点实验室兰州730000

云是气候系统中最为重要的因子之一,对地气系统的辐射收支有显著影响.然而由于云在气候模式中的表征和反馈作用不能很好地被描述,因而也是造成气候预测存在较大不确定性的重要因子.兰州大学半干旱气候与环境监测站(SACOL)于2013年7月引... 详细信息

云是气候系统中最为重要的因子之一,对地气系统的辐射收支有显著影响.然而由于云在气候模式中的表征和反馈作用不能很好地被描述,因而也是造成气候预测存在较大不确定性的重要因子.兰州大学半干旱气候与环境监测站(SACOL)于2013年7月引进了Ka-Band Zenith Radar(KAZR),在西北干旱区进行云的长期连续观测.本文利用云雷达观测数据,首先实现了目前ARM用于云检测的业务算法.在此基础上对2014年SACOL站上空云宏观特性进行统计,初步分析了云底、云顶和云厚的分布变化,结果表明:云底在1.5和5.5 km处出现频率最高,云顶发生频率在2.5和8.5 km处达到峰值;67%的云层厚度分布在2 km以内;月平均总云量的发生频率为44%~76%,低云、中云和高云的发生频率分别为13%,30%和34%;单层云、双层云和三层云占到云总数的98%,其中夏秋季节多层云发生频率较高;各个季节不同类型的云都具有一定的日变化特征;通过KAZR与Cloud Sat和CALIPSO卫星的观测比对,结果表明Cloud Sat对厚云的穿透性好,但无法探测到反射率因子低于?30 d BZ的弱云,CALIPSO对弱云最敏感,但信号受云滴粒子衰减较快,对于厚度较大的云探测的云底高度偏高.

关键词：云雷达(KAZR) 信号识别云宏观特性 Cloud Sat 云-气溶胶激光雷达和红外探测者卫星观测(CALIPSO)

论近地层大气运动特征与观测和计算能量不平衡的成因

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中国科学：地球科学 2012年第9期42卷 1370-1384页

作者：左洪超肖霞杨启东董龙翔陈继伟王树金半干旱气候变化教育部重点实验室兰州大学大气科学学院兰州730000

本文在已有的研究基础上,从理论上概括了近地层大气运动和能量物质的传输特征,以及近地层能量物质传输的理想模型和实际模型.之后利用兰州大学半干旱气候与环境监测站(SACOL)连续四年(2006-09～2010-08)中所有5～10月间观测的涡旋相关资... 详细信息

本文在已有的研究基础上,从理论上概括了近地层大气运动和能量物质的传输特征,以及近地层能量物质传输的理想模型和实际模型.之后利用兰州大学半干旱气候与环境监测站(SACOL)连续四年(2006-09～2010-08)中所有5～10月间观测的涡旋相关资料,详细分析了该站近地层的能量传输特征.研究中引入了相对垂直湍强来表征湍流的强度,RIw=w2/(w2+U),并且还采用了资料质量控制的分级处理手段.研究得到如下结论:(1)近地层能量的传输必须满足物质和能量守恒定律,理论上近地层的能量必须是平衡的或者闭合的,但是实际观测的近地层能量只是能量平衡的某种程度的近似,很难达到平衡.(2)近地层的能量闭合率决定于大气运动的状态,总体上近地层能量闭合率随相对垂直湍强增大而增加.(3)通过资料质量控制分级处理表明,资料质量控制的程度可以影响近地层能量闭合率,但是它不能影响近地层能量闭合率决定于大气运动状态的实质.(4)地表热通量的计算方法可以影响近地层能量闭合率,但也不能影响近地层能量闭合率决定于大气运动状态的实质.

关键词：近地层能量平衡状况相对垂直湍强湍流输送资料质量控制

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黄土高原复杂地形上高质量湍流通量数据获取方法

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地球物理学报 2016年第6期59卷 1971-1982页

作者：苑广辉张镭李遥梁捷宁半干旱气候变化教育部重点实验室兰州大学大气科学学院兰州730000

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站（Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University,SACOL）湍流观测资料,分析了二次坐标旋转（double rotation,DR）、平面拟合（planar fit,PF）和分风区平面拟合（fetch planar fit,FPF）在复杂地形上的适用性,总结出一套适用于SACOL的总体湍流特征参数化方案.经过超声虚温订正、坐标旋转、空气密度脉动订正以及平稳性检验、总体湍流特征检验、总体质量分级处理,摩擦速度（u＊）、感热通量、潜热通量、CO2通量高质量数据所占比例分别为45%-62%、66%-68%、62%-65%、52%-54%.采用DR得到的高质量数据比例与采用PF相比,u＊提高了17%,后三种通量略降低2%-3%.PF和FPF两种结果的差别主要体现在u＊上,只考虑主导风向数据DR得到的u＊质量仍最好.综合兼顾数据质量和计算工作量,在复杂地形上处理湍流观测资料的最优坐标旋转方法是DR.

关键词：黄土高原涡动相关通量订正质量控制分风区平面拟合

黄土高原半干旱区地表能量不闭合及其对二氧化碳通量的影响

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物理学报 2013年第9期62卷 528-539页

作者：梁捷宁张镭张武史晋森半干旱气候变化教育部重点实验室兰州大学大气科学学院兰州730000

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University,SACOL)2008年资料分析了SACOL代表的黄土高原半干旱区稀疏草地下垫面上的能量平衡闭合情况.不同季节,白天总体能量平衡比率... 详细信息

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University,SACOL)2008年资料分析了SACOL代表的黄土高原半干旱区稀疏草地下垫面上的能量平衡闭合情况.不同季节,白天总体能量平衡比率在0.80左右.夜间只有0.20左右.选取不存在局地环流的资料,考虑土壤热存储和垂直感热平流后,白天能量平衡比率在85%以上,春夏秋三季夜间也达到70%,但冬季夜间能量闭合度仅为29.4%.白天,涡动相关系统对湍流热量通量观测的偏差存在季节差异,冬季低估最多,秋季次之,春夏季观测相对较理想;夜间,涡动相关系统对湍流热通量严重低估.湍流热量通量的低估通过空气密度效应修正传递对CO2通量产生影响,造成长期净碳交换的不确定性.WPL修正引入的湍流热量误差导致涡动相关系统错误地高估下垫面吸收存储CO2能力,全年NEE估计偏高41.2%.

关键词：黄土高原涡动相关能量闭合密度效应修正

兰州市化石燃料燃烧源排放VOCs的臭氧及二次有机气溶胶生成潜势

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环境科学 2019年第5期40卷 2069-2077页

作者：刘镇朱玉凡郭文凯刘晓陈强兰州大学大气科学学院半干旱气候变化教育部重点实验室兰州730000

随着我国工业的快速发展和城市化进程的加快,化石燃料的大量使用造成了严重的二氧化硫、颗粒物和挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)等大气污染.目前,对化石燃料燃烧排放挥发性有机物环境影响的研究较少,本文计算了兰州市... 详细信息

随着我国工业的快速发展和城市化进程的加快,化石燃料的大量使用造成了严重的二氧化硫、颗粒物和挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)等大气污染.目前,对化石燃料燃烧排放挥发性有机物环境影响的研究较少,本文计算了兰州市化石燃料燃烧源排放VOCs及其相应的臭氧生成潜势(ozone formation potential,OFP)和二次有机气溶胶生成潜势(secondary organic aerosols formation potential,SOAFP),其中水泥制造业的OFP和SOAFP占比最大,分别为45. 3%、50. 9%;其次为砖瓦制造业,但其吨标煤燃烧排放VOCs的OFP和SOAFP值最高,折为吨标煤后天然气燃烧产生VOCs的O_3和SOA最小.兰州市主城区化石燃料燃烧源OFP和SOAFP主要为电力和热力的生产供应以及西固区工业企业排放VOCs的贡献,其它地区为水泥制造业、砖瓦制造业、钢铁冶炼业等高能耗的行业的贡献为主.芳香烃是化石燃料燃烧源排放VOCs中对OFP和SOAFP均贡献最大的一类物质,占比分别为40. 0%和67. 2%,并且在生成潜势贡献前10的物种中芳香烃为主要物种.与生物质燃烧源相比,化石燃料燃烧源具有较强的O_3和SOA生成能力(2. 58 t·t^(-1)和3. 16 kg·t^(-1)).

关键词：化石燃料挥发性有机物(VOCs) 空间分布臭氧生成潜势(OFP) 二次有机气溶胶生成潜势(SOAFP)