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石河子垦区绿洲农田下垫面辐射收支特征研究

干旱区地理 2024年

作者：张红伟何清杨明凤安冬亮吴春霞王进陈非凡新疆大学生态与环境学院乌兰乌苏农业气象试验站/乌兰乌苏生态与农业气象新疆野外科学观测研究站/乌兰乌苏国家综合气象观测专项试验外场基地石河子气象局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/新疆维吾尔自治区沙漠气象与沙尘暴重点实验室

绿洲农田是干旱半干旱区特有的生态系统，研究农田地表辐射收支对理解区域能量平衡及气候形成机制具有重要意义。利用石河子垦区乌兰乌苏农业气象试验站2021年4—2022年3月在绿洲农田下垫面的观测数据，分析石河子垦区绿洲农田下垫面辐... 详细信息

绿洲农田是干旱半干旱区特有的生态系统，研究农田地表辐射收支对理解区域能量平衡及气候形成机制具有重要意义。利用石河子垦区乌兰乌苏农业气象试验站2021年4—2022年3月在绿洲农田下垫面的观测数据，分析石河子垦区绿洲农田下垫面辐射分量和地表反照率的变化特征，将种植不同作物（棉花和玉米）农田地表的辐射分量进行对比，又与同区域的裸地进行了差异性分析。结果表明：（1）石河子垦区绿洲农田下垫面向下的短波和长波辐射、向上长波辐射和净辐射的日均值在生长发育期高于非生长发育期，向上短波辐射冬季最大，振幅变化亦同。（2）在同区域绿洲农田下垫面上种植不同农作物对向下的短波和长波辐射影响较小，在植物生长发育期，对向上的短波和长波辐射以及净辐射的影响显著，日均值最大相差分别为33.74 W·m-2、54.82 W·m-2和65.98 W·m-2，种植作物的农田和裸地的净辐射差异最为明显，农田相较于裸地其日峰值出现的时刻有滞后效应，滞后约1 h。（3）裸地净辐射年曝辐量与棉田相差1147.8 MJ·m-2，与玉米田相差1519.7 MJ·m-2。（4）裸地、棉田和玉米田的地表反照率均表现为冬月较大，其年均值分别为0.34、0.23和0.25，裸地的地表反照率年均值高于有农作物种植的农田下垫面，最大相差0.11，降雨过程会使地表反照率减小，而降雪过程则相反。

关键词：绿洲农田下垫面地表辐射收支地表反照率石河子垦区

西安市大气污染物时空演化特征及对人体健康评价

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环境科学 2024年第6期45卷 3746-3755页

作者：徐传奇白杨唐远薇张欣宇王志瑞呼婧婧杨锦涛山西师范大学地理科学学院太原030031 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所塔克拉玛干沙漠气象国家野外科学观测研究站新疆沙漠气象与沙尘暴重点实验室新疆树木年轮生态实验室乌鲁木齐830002

西安市是我国西北政治、经济和文化中心,工业发达,但空气污染事件对社会经济的高质量发展带来极大挑战,探究该地区大气污染特征并厘清其对人体健康产生的影响至关重要.对西安市2015~2021年大气污染物的时空趋势变化特征进行分析;其次,... 详细信息

西安市是我国西北政治、经济和文化中心,工业发达,但空气污染事件对社会经济的高质量发展带来极大挑战,探究该地区大气污染特征并厘清其对人体健康产生的影响至关重要.对西安市2015~2021年大气污染物的时空趋势变化特征进行分析;其次,利用空气质量指数(AQI)、综合空气质量指数(AAQI)和空气质量健康指数(HAQI)结合Air Q2.2.3模型量化各污染物对人体的健康效应.结果发现,研究区整体空气质量呈良好状态,各大气污染物呈现下降态势.污染物主要以PM_(10)、PM_(2.5)和O_(3)为主,地形特征和人为排放的混合式污染是研究区的主要污染特征.AAQI和HAQI相较于AQI对污染水平表现出较好的分类效果,HAQI揭示研究区全年约有80%左右的人口暴露于不健康的空气中,其中冬季暴露于不健康空气中的人群最多,其次为秋季、春季,夏季最少.Air Q2.2.3模型量化出归因于PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、CO、NO_(2)和O_(3)的总死亡率比例分别为0.99%、2.04%、0.41%、1.72%、8.76%和3.67%,且呼吸系统和心脑血管疾病死亡率的可归因比例与总死亡率变化规律较为一致.

关键词：大气污染物时空演化空气质量人体健康超额风险

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

基于激光雷达的新疆民丰地区一次沙尘污染过程研究

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环境科学学报 2024年第9期44卷 93-102页

作者：李晶晶何清阴璐璐付光祥徐月月张乾新疆师范大学地理科学与旅游学院乌鲁木齐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乌鲁木齐830002 新疆维吾尔自治区和田地区民丰县气象局民丰848599

2023年12月,位于塔克拉玛干沙漠南缘的民丰地区经历了一次长达十余天的沙尘污染天气,为了探究本次污染过程的沙尘传输机制及其影响因素,基于气溶胶激光雷达数据,并结合地面气象观测数据、ERA5再分析资料和HYSPLIT后向轨迹模式,对本次污... 详细信息

2023年12月,位于塔克拉玛干沙漠南缘的民丰地区经历了一次长达十余天的沙尘污染天气,为了探究本次污染过程的沙尘传输机制及其影响因素,基于气溶胶激光雷达数据,并结合地面气象观测数据、ERA5再分析资料和HYSPLIT后向轨迹模式,对本次污染过程中的气象要素变化、天气形势变化和沙尘气溶胶的垂直分布及其潜在来源进行了分析.结果表明:①本次污染过程持续时间较长,根据地面气象要素与颗粒物浓度的实时变化情况可以划分为污染前、重污染和污染消散3个阶段.②污染过程中近地面主要受偏西风与东北风影响,并以东北风为主要的沙尘传输气流.污染前期低温高湿和高风速的条件下易使得颗粒物浓度升高,而较高的颗粒物浓度会造成能见度降低,进而促进污染天气的发生,而污染后期较高的风速能促进污染物的扩散,加速污染的消退.③本次过程污染物以沙尘气溶胶为主,传输高度最高可达1.5km,平均高度为0.55km,消光系数与退偏振比在垂直方向上整体呈现出随高度升高而递减的变化趋势.④气旋与冷锋是影响本次过程的主要天气系统,而来自塔里木盆地东北方向途经塔克拉玛干沙漠的气流则是主要的沙尘传输气流,塔克拉玛干沙漠内的沙尘气溶胶为主要的污染物来源.

关键词：气溶胶激光雷达垂直分布 HYSPLIT模式民丰地区

2015-2023年和田市大气污染特征及主导污染物的潜在来源

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环境科学学报 2024年第9期44卷 67-79页

作者：李晶晶何清毛东雷付光祥阴璐璐徐月月张乾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乌鲁木齐830002 新疆师范大学地理科学与旅游学院乌鲁木齐830054 新疆维吾尔自治区和田地区民丰县气象局民丰848599

位于塔里木盆地南缘的和田市是我国大气污染最严重的城市之一,为了探究和田市大气污染特征及其潜在来源,基于2015—2023年和田市环境空气质量AQI数据与主要污染物PM_(2.5)、PM10、CO、NO_(2)、SO_(2)、O_(3)的质量浓度数据分析了研究期... 详细信息

位于塔里木盆地南缘的和田市是我国大气污染最严重的城市之一,为了探究和田市大气污染特征及其潜在来源,基于2015—2023年和田市环境空气质量AQI数据与主要污染物PM_(2.5)、PM10、CO、NO_(2)、SO_(2)、O_(3)的质量浓度数据分析了研究期间和田市的空气质量状况与主要污染物的污染特征,接着计算并推导出了影响和田市空气质量状况的主导污染物,最后利用后向轨迹模式和潜在源贡献因子法探究了不同季节主导污染物的潜在源分布及其贡献水平.结果表明:2015—2023年和田市大气污染形势严峻,9 a的AQI平均值为199.45,属于中度污染水平,9 a中优良率仅为23.8%,而污染率达到了76.2%,其中2022年污染最为严重,AQI平均值为220.60,达到了重度污染水平.污染物PM_(2.5)、PM10、O_(3)、NO_(2)、SO_(2)和CO的平均浓度值分别为103.43、340.24、86.72、25.31、27.26μg·m^(-3)和1.15 mg·m-3,其中PM_(2.5)与PM10浓度值分别为国家年均二级浓度限值(35和70μg·m^(-3))的2.9倍和4.8倍,污染最为严重.PM10为影响和田市空气质量的主导污染物,四季的平均比重值高达0.97,而污染物PM_(2.5)、O_(3)、NO_(2)、SO_(2)和CO平均比重值之和仅为0.03,影响有限.和田市大气污染的四季重点贡献源区为塔里木盆地,次要贡献源区为中亚地区.

关键词：大气污染主导污染物后向轨迹聚类分析潜在源贡献因子法和田市

2022-2023年中昆仑山北坡不同海拔气象要素梯度对比分析

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高原气象 2024年

作者：徐月月何清毛东雷付光祥李晶晶王永强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维吾尔自治区和田地区民丰县气象局

中昆仑山北坡既包含绿洲、荒漠及其过渡带等不同下垫面，又囊括沙漠和高原气候，由北向南生态环境差异大，气候变化多端，然而由于山地地区自然环境恶劣，气象台站较少且分布不均，给该地区气象要素的研究带来了一定挑战，致使对该区域... 详细信息

中昆仑山北坡既包含绿洲、荒漠及其过渡带等不同下垫面，又囊括沙漠和高原气候，由北向南生态环境差异大，气候变化多端，然而由于山地地区自然环境恶劣，气象台站较少且分布不均，给该地区气象要素的研究带来了一定挑战，致使对该区域气象要素的掌握尚不全面，因此开展关于中昆仑山北坡气象要素的研究十分有必要。本文利用中昆仑山北坡9个不同海拔气象台站连续一年（2022年8月至2023年7月）的气象要素数据，探究该山区1.5 m高度处近地面气象要素随海拔梯度的时空变化特征。结果表明：（1）不同海拔风向变化显著，风速随海拔升高而增大，海拔1738～3044 m的站点受山谷风影响，存在两个主导风向且风速日变化呈“双峰型”；（2）中昆仑山北坡的气温垂直递减率（Temperature lapse rate，以下简称TLR）均低于标准大气气温直减率，平均气温垂直递减率TLRmean、最高气温垂直递减率TLRmax和最低气温垂直递减率TLRmin分别为-0.56℃·（100m）-1、-0.60℃·（100m）-1和-0.47℃·（100m）-1，季节性特征表现为夏季陡，冬季浅；（3）不同海拔存在多个逆温层和逆湿层，逆温和逆湿强度的季节差异较大，表现为夏季逆温强度最小，逆湿强度较大，冬季逆温强度最大，逆湿强度最小，最强逆温和逆湿均出现在海拔1256～1409 m;（4）夏季典型天气下晴天的逆温逆湿均大于阴雨天，晴天最大逆温强度是阴雨天的4.32倍，晴天比湿变化范围大于阴雨天，逆湿强度是阴雨天的1.11倍；（5）中昆仑山北坡4-9月占全年总降水的86%以上，随海拔升高降水梯度变化明显，表现为“增多-减少-增多”的趋势，在2800～3200 m存在一个明显降水带。

关键词：气温垂直递减率温湿廓线降水梯度海拔梯度中昆仑山北坡

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阿克达拉大气本底站地表辐射收支特征

干旱区地理 2024年第6期47卷 942-952页

作者：吴彩云何清谢翔新疆大学地理与遥感科学学院新疆乌鲁木齐830046 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/新疆维吾尔自治区沙漠气象与沙尘暴重点实验室/中国气象局阿克达拉大气本底野外科学试验基地新疆乌鲁木齐830002 中国气象局乌兰乌苏生态与农业气象试验站乌兰乌苏生态与农业气象新疆野外科学观测研究站新疆石河子832003 阿克达拉区域大气本底站新疆阿勒泰836500

地表辐射收支变化影响区域乃至全球气候,利用阿克达拉大气本底站基准辐射观测系统的2021年11月1日至2022年10月31日地表辐射四分量数据,分析阿克达拉大气本底站地表辐射与反照率的变化特征。结果表明:(1)太阳总辐射年曝辐量为5772.74 MJ... 详细信息

地表辐射收支变化影响区域乃至全球气候,利用阿克达拉大气本底站基准辐射观测系统的2021年11月1日至2022年10月31日地表辐射四分量数据,分析阿克达拉大气本底站地表辐射与反照率的变化特征。结果表明:(1)太阳总辐射年曝辐量为5772.74 MJ·m^(-2)。太阳总辐射曝辐量的季节变化表现为夏季>春季>秋季>冬季,不同月份太阳总辐射和反射短波辐射日峰值集中在11:00—12:00,地面长波辐射日峰值集中在12:00—13:00,大气逆辐射日峰值出现时间没有明显规律。(2)净收入辐射最大值主要出现在正午,净支出辐射最大值出现时间主要在日落时。(3)降雨对太阳总辐射、反射短波辐射、地面长波辐射、地表反照率具有削弱作用,降雪过程太阳总辐射受到削弱,降雪后地面积雪导致地表反照率增大,地面反射短波辐射增强,日间地面长波辐射和地面净辐射减弱,由于雪对地面的保温作用,夜间地面长波辐射较降雪前增强;降雨与降雪均对大气逆辐射具有增强作用。(4)雨天地表反照率最小值为0.16;当积雪深度达到5 cm时,地表反照率可达0.96,新雪地表反照率大于老雪,且稳定积雪的地表反照率日均值在0.72~0.88。

关键词：阿克达拉大气本底站地表辐射收支地表反照率积雪反照率

柴达木盆地气溶胶光学厚度时空分布特征及气象要素影响分析

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高原气象 2024年第3期43卷 762-774页

作者：肖鸿丹何清袁淑杰李京龙阴璐璐成都信息工程大学大气科学学院四川成都610225 中国气象局乌鲁木齐沙漠研究所新疆塔克拉玛干沙漠气象国家野外科学观测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维吾尔自治区沙漠气象与沙尘暴重点实验室新疆乌鲁木齐830002 新疆大学地理与遥感科学学院新疆乌鲁木齐830017 新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆乌鲁木齐830054

基于MODIS MCD19A2气溶胶数据集,利用线性趋势、Spearman相关性分析及?ngstr?m指数内插法,探究柴达木盆地2001-2021年大气气溶胶光学厚度的时空分布特征及气象因子影响。结果表明:在年际尺度上,柴达木盆地AOD波动上升,年增幅为3.74%,年... 详细信息

基于MODIS MCD19A2气溶胶数据集,利用线性趋势、Spearman相关性分析及?ngstr?m指数内插法,探究柴达木盆地2001-2021年大气气溶胶光学厚度的时空分布特征及气象因子影响。结果表明:在年际尺度上,柴达木盆地AOD波动上升,年增幅为3.74%,年均值为0.110±0.002;在季节尺度上,AOD季节性变化明显,其值由高到低分别为春季、夏季、秋季、冬季,其中,春夏季AOD呈波动变化,秋冬季AOD无明显变化;月尺度上,AOD呈单峰型,峰值为4月。在空间上,AOD高值区位于柴达木盆地腹部,呈现中间高四周低的分布特征,低值区位于昆仑山脉和祁连山脉等高海拔地区及植被覆盖率较高的区域。气象要素对AOD都有着一定影响,其中风速、温度、相对湿度、云量和降水都与AOD呈正相关,风速和温度对AOD的影响最大。

关键词：气溶胶光学厚度时空分布个例分析气象要素柴达木盆地

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塔克拉玛干沙漠热浪-沙尘暴复合事件

中国科学：地球科学 2024年第7期54卷 2103-2113页

作者：刘玉芝黄建平谭子渊周成龙李丹谢永坤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 兰州大学西部生态安全协同创新中心兰州730000 塔克拉玛干沙漠气象国家野外科学观测研究站乌鲁木齐830002

塔克拉玛干沙漠(Taklamakan Desert,TD)热浪和沙尘暴频发,对区域和全球社会生态系统危害巨大.然而,目前对该地区热浪和沙尘暴两种极端天气之间的关联却知之甚少.本研究通过全面分析塔克拉玛干地区热浪和沙尘暴之间的关联,探究了该地区热... 详细信息

塔克拉玛干沙漠(Taklamakan Desert,TD)热浪和沙尘暴频发,对区域和全球社会生态系统危害巨大.然而,目前对该地区热浪和沙尘暴两种极端天气之间的关联却知之甚少.本研究通过全面分析塔克拉玛干地区热浪和沙尘暴之间的关联,探究了该地区热浪-沙尘暴复合事件的发生机制.研究表明,1993~2022年TD的热浪频次以0.21day a^(–1)的速率增加,并以0.02℃a^(–1)的速率增强.其中,超过40%的热浪期间出现沙尘暴,且沙尘暴的发生明显滞后于热浪事件.从复合事件的机制而言,气温越高,土壤温度越高、越干燥,更易于沙尘暴的产生.在热浪多发年份,大气中存在一个自西北至东南方向“气旋-反气旋-气旋”的大尺度波列,其中反气旋控制TD上空,有利于热浪的形成和维持;随后而来的异常气旋可引发TD地区的强沙尘事件.随着气候变暖,热浪-沙尘暴复合事件对TD及周边地区的社会经济和生态安全将带来更大威胁,深入开展这方面研究对于区域极端天气预报至关重要.

关键词：热浪沙尘暴复合事件塔克拉玛干沙漠