4-6月华南地区西南风低空急流的形成、移动及其预报的研究

普查850毫巴历史天气图发现:在北半球付热带高压的后部以及中高纬脊后槽前的地区都会出现一支强西南风速带;我国华南地区到日本是这种强西南风出现最多的地区。急流生成后总的趋势是向偏东方向移动,而且多数移到我国台湾省的东部及东北部洋面,到日本地区时强度最强,尺度也最大,最终在日本南部、东部减弱分裂或消失。另外,低空急流生成地区与地形有密切的关系,多半生成在高原的东侧,如我国青藏高原的东南侧,太行山的东侧以及美国硌矶山的东侧等。本文主要讨论在10°N—30°N,100°E—130°E范围内的低空急流,重点是华南地     

基于BEPS-Terrainlab v2.0模型鄂西犟河流域1999年—2016年蒸散发模拟分析

蒸散发在水循环中占据着重要地位,采用模型模拟法研究小流域尺度的蒸散发具有高时间、空间分辨率的优势.该文选取湖北省十堰市犟河流域为研究区,基于BEPS-Terrainlab v2.0模型,利用Landsat5-8遥感影像和气象资料等数据,以日为时间步长模拟了研究区内1999年—2016年的蒸散发.模拟结果与MODIS蒸散发产品MOD16A2进行对比,二者年内变化相关系数R2＝0.92,MODIS数据时空分辨率均低于模拟数据,但也在一定程度上验证了模拟的可靠性.模拟结果显示：时间变化上,流域内蒸散发在年内呈单峰状分布(春季156.9 mm、夏季302.5 mm、秋季133.5 mm、冬季18.5 mm);年际上呈现波动变化,有一定周期性,总体有上升趋势.空间分布上,流域内蒸散发分布植被区高于非植被区,不同植被类型蒸散发不同(阔叶>混交>针叶>农田),不同高程蒸散发也不同(500～700 m区间内最大).经过相关性分析,气温、太阳辐射对蒸散发年内变化影响较大,通过了0.01的显著性检验;叶面积指数、降水对年际变化影响较大,通过了0.05的显著性检验.     

基于特征空间法的美国南部大平原蒸散发遥感反演

蒸散发是地表能量平衡和水热循环的重要环节,准确估算对区域水资源合理开发利用、农业节水研究以及气候调节等至关重要。特征空间法作为蒸散发反演的主要方法之一,因其对地表参数的依赖较小,具有较好的优势。然而,该方法在干湿边界确定时却存在一定的主观性和不确定性,给出相应的干湿边界理论公式,以美国南部大平原为研究区,利用MODIS遥感数据,构建具有时空二维属性的地表温度——植被指数特征空间,获得了2017年美国南部大平原蒸散发;并采用站点数据进行验证,分析时空分布规律。结果表明:本文方法对于研究区地表蒸散发模拟精度较高,略微存在高估,与观测值相关系数(r)达到0.86,均方根误差(RMSE)和偏差(B)分别为1.07 mm和0.06。从时空特征分析,蒸散发年内变化呈单峰型分布,与植被生长周期相一致。此外,蒸散发季节差异显著,夏季蒸散发最高,春秋次之,冬季最低,并且四季蒸散发空间分布趋势均呈东南向西北递减。     

蓄水层设置与植物选择对绿色屋顶蒸散发的影响

为定量研究蓄水层设置和植物选择对绿色屋顶蒸散发的影响,设置两种结构(有或无蓄水层)和两种植物(佛甲草和铺地锦竹草)共4种组合的绿色屋顶实验槽,在深圳市的气候条件下,连续测定气象参数、绿色屋顶蒸散发量(ET)和土壤含水量。结果表明,蓄水层的水分蒸发对其上层土壤水分有显著的补给效应,且土壤含水量与日蒸散发量存在正相关关系,因此蓄水层的设置可以增加绿色屋顶的蒸散发量。佛甲草因其景天酸代谢方式(CAM)的特殊性,当太阳辐射较大时,气孔自动关闭,从而降低蒸散发量,减少水分流失。与铺地景竹草相比,种植佛甲草的实验槽一天内的小时蒸散发量波动较大,中午前后出现低谷,与土壤含水量的相关程度相对较低。     

BCCP外压承载能力原型试验

为了研究钢筋缠绕钢筒混凝土压力管(BCCP)的外压承载能力,设计了三个不同管径的BCCP外压现场原型试验.在管径为1 800 mm的BCCP上布置应变片和位移计,揭示各部位的受力变化规律,并建立有限元模型与试验进行验证.试验结果发现BCCP从生产时施加预应力到最终破坏可分为4个阶段:管芯受预应力钢筋环向作用力阶段;两侧管腰处保护层开裂前整管承受外压弹性阶段,对应于试验中外压小于800 k N的阶段,此时各组分应变随外压呈线性增长;管芯顶部和底部受拉开裂阶段,试验中当外压达到1 600 k N后,管芯顶部和底部混凝土相继受拉开裂;管芯腰部附近混凝土被压溃阶段.     

气候变暖背景下黄河源区白河和黑河流域径流变化归因分析

使用Mann Kendall检验和STARS法对黄河源区白河和黑河流域1985-2016年水文气象序列进行趋势分析和突变点诊断,利用基于Budyko假设的傅抱璞公式定量评估气候变化(包括降水和潜在蒸散发)和人类活动对流域径流变化的影响程度.结果显示,两个流域气温上升趋势显著,年径流都呈减少趋势,降水和潜在蒸散发都增加,潜在蒸散发变化幅度大于降水.白河流域径流与降水均未发生突变,径流主要受气候变化影响.黑河流域径流发生两次突变,分别为1994和2012年.弹性系数计算结果显示,黑河径流的降水、潜在蒸散发以及下垫面弹性系数分别为3.82,-2.82,-0.74,表明与人类活动相比,黑河径流对气候变化更加敏感,降水比潜在蒸散发发挥的作用更大.归因分析表明,降水、潜在蒸散发和人类活动对两次黑河径流突变的相对贡献分别为-18.34%、30.12%、88.22%以及74.47%、-40.51%、66.04%,人类活动是导致黑河流域径流变化的主要原因.     

基于正交试验法的厢式货车气动减阻优化

为了优化某厢式货车的气动阻力系数,设计了驾驶室前部仿生减阻结构、顶部和侧部涡流发生器、底部涡流发生器等3种气动减阻装置。研究了3种单一气动减阻装置主要相关参数对气动阻力的影响,分别从货车外流场的速度轨迹、压力分布和湍动能分布等3方面详细分析了各单一气动减阻装置的减阻效果。在此基础上采用正交试验法对3种气动减阻装置的主要参数进行优化,获得最优减阻货车模型。研究表明:驾驶室前部突出部分的长度对货车整车气动阻力系数的影响比倾角更大;最优货车头部形状的倾角和长度分别为135°和300 mm,该模型的气动阻力系数为0.721 4,相对于货车原始模型的减阻率为8.93%;涡流发生器的高度和位置对货车的减阻效果均有较大的影响;涡流发生器可以增加货车尾部分离区流场的能量,使得尾涡区减小,气动压差阻力减小;3种气动减阻装置对货车气动阻力系数的影响大小依次为:底部涡流发生器、货车前部仿生减阻结构、顶部和侧部涡流发生器,其最优厢式货车模型的空气阻力系数为0.683 3,其复合减阻装置的最佳减阻率为13.8%。     

新疆焉耆日光温室热环境差异性分布的研究

为了研究日光温室内部热环境的差异性分布,在大寒日期间(2014年1月20-22日)对焉耆地区日光温室后墙和地面不同位点的温度和光照进行了监测和分析。结果表明:地表和后墙表面温度分布的不均匀主要由其表面的太阳辐射能分布不同和传热性能的不同所致。揭帘后,地表总辐射照度表现为由南向北递增,地表温度表现为中部前部后部,各部位温差最大值出现在下午16:00,此时中部地表最高达到29.2℃,而其表面的太阳总辐射照度为264.1 W/m2,小于前部。后墙表面的总辐射照度和温度自上而下递增。盖帘后,地表温度在南北方向上由南向北递增,后墙表面的温度自上而下递增。次日11:00时(揭帘之前)各部位平均温差最小。     

中国西南地区2009～2015年植被覆盖度变化及其与降雨的关系

运用均值法、变异系数法(CV)和相关分析法,从地貌、植被类型、坡度,分析中国西南五省2009~2015年林草植被盖度变化及其与降雨的关系。结果表明:1)2009~2015年,林草植被覆盖度从0.87下降至0.78,植被退化明显;2)长江中游低山平原林草植被变化最剧烈,与降雨变化的相关性最强;横断山高山峡谷林草植被状况最稳定,与降雨变化的相关性最弱;3)中亚热带常绿阔叶林的林草植被变化最剧烈,与降雨变化的相关性最强;草甸与针叶林地带的林草植被状况最稳定,与降雨变化的相关性最弱;>6~15°区域的林草植被变化最为剧烈,与降雨变化的相关性最强;4)>25~90°坡度区域的林草植被状况最稳定,与降雨变化的相关性最弱。降雨对西南五省(区)的植被影响存在明显的空间差异性。     

中全新世以来东海内陆架泥质沉积物来源

利用判别函数、Eu异常与稀土元素总量关系(δEuN-ΣREEs)图解以及物源定量识别方法,对位于浙闽沿岸泥质带的EC2005孔常微量、稀土元素地球化学进行分析,利用14C测量加速器质谱仪(AMS14C)进行年龄测定,探讨东海内陆架EC2005孔泥质沉积物来源。结果表明:EC2005孔泥质沉积物主要来源于长江,其平均贡献量为93.7%,没有识别出黄河物质;历史时期黄河物质可以影响到29°N甚至于更为偏南的区域(南界为27°25’N),台湾海峡西北部则可以接受台湾物质的输入;浙闽沿岸泥质区物质来源具有一定的复杂性,值得进一步深入研究。     

白芥及三大类型油菜叶片的气孔特征比较

通过显微测微技术对白芥，大辣芥和门源油菜叶片气孔形态有关指标的测定比较，供试材料在同一植株上低位叶片比高位叶片的气孔频度小，气孔口长度大；同一叶型上下表皮的气孔频度和气孔口长度品种间差异较大；同一品种同一叶型的气孔频度是下表皮大于上表皮；而气孔口长度则是上表皮大于下表皮；不同叶型的单孔面积和气孔比面积因品种而异，同一品种同一叶型上表皮的单孔面积和气孔面积均大于下表皮。     

北部湾潮致余流和风生海流的数值计算与实测资料分析

北部湾潮致余流的流速只有1～2cm／s左右,靠近海南岛一侧,潮致余流的环流基本为气旋式：分别位于洋浦以北、东方以西、莺歌海西南方。只有靠近越南红河口,有一个反气旋涡;风生海流呈现冬季模式和夏季模式。冬季,表层19°N以北为西南向的流动,19°N以南,靠近海南岛水域为西向流动,越南沿岸为南向流动。大部分区域流速为5～12cm／s,流速最大位于琼州海峡西面及海南岛西南部,可达10～20cm／s,底层流速明显比表层小。夏季,表层,大部分海区为东北向流动,海南岛以南的海区为向东流动,流速大都在3～7cm／s,越南沿岸和海南岛西岸及西北沿岸流速为7～9cm／s,最大流速出现在海南岛西和西北沿岸,可以达到12cm／s。底层,大部分地区流速均小于1cm／s。     

联合TM和NOAA数据研究黄河三角洲地表蒸发(散)量

不同类型下垫面水热传输机制不同,利用专题地图(TM)数据将黄河三角洲分为植被覆盖区域、裸地和水面3类计算区域,结合NOAA数据,根据SEBS(surface energyba lance system)模型并适当修改,分别建立植被、裸地和水面蒸发(散)模型,依据模型计算了黄河三角洲区域蒸发(散)量。黄河三角洲蒸发(散)量较高,2002年农田平均蒸发(散)量814mm,湿地平均蒸散量为843mm,裸地蒸发量变化较大,平均为637mm,与地表湿润程度有关。计算的冬小麦、棉花蒸散量基本接近其需水量;遥感方法计算结果与点上观测结果比较接近,说明计算结果符合实际。     

2002-2018年北京市通州区城市热岛(冷岛)效应时空分异规律及其影响因素

北京市通州区于2015年正式成为首都市副中心。截止至2018年,已有大量的人口、工业、商业迁入通州区,使得人为活动大大增加。人为活动以及下垫面的变化会影响通州区地表温度的时空分布。为了给通州区今后的发展进行指导,本文通过MODIS数据和气象数据,得到北京市通州区城市热岛（冷岛）效应的时空分异规律,分析了地表温度和归一化植被指数（NDVI）及气象要素之间的关系。结果表明：北京市通州区1951~2018年的四季气温呈显著上升趋势;城市热岛（冷岛）与环境要素关系密切,归一化植被指数与地表温度呈显著负相关,这表明通州区的植被分布对热场具有调节作用;城市热岛比例指数与平均气温、平均相对湿度呈负相关（相关系数分别为0.012和0.119）;城市冷岛比例指数与平均气温、最大风速呈正相关（相关系数分别为0.186和0.089）。说明随着通州区平均气温的升高,通州区热岛现象减弱,城市冷岛现象增强。通州区最大风速的增加对城市冷岛现象有增强作用。通州区平均相对湿度的增加对城市热岛现象有削弱作用。可见该研究结果可以为北京市通州区城市规划和生态城市建设提供依据。     

基于PT-T和SBDART模型的桉树人工林蒸散量研究

本文基于PT-T蒸散发模型和SBDART辐射传输模式利用Landsat TM影像对广东省桉树林区域尺度的蒸散量进行了分析计算,蒸散量计算的参照物为同区域的天然混交林。实验结果显示:1）两类林区的区域蒸散量与归一化植被指数NDVI呈正相关关系,且增长率相近;2）相同地理环境条件下,桉树林区蒸散发量要大于天然混交林区,当植被指数为0.4时,24小时ET相差约0.18mm。以上结果说明桉树林在广东省这类湿润气候区依然存在生长优势,生长过程相对天然混交林将消耗更多的水分,并对该区域的水循环过程产生影响。     

Short-term climatic impacts of afforestation in the East Asian monsoon region

The influence of changes in vegetation cover on short-term climate over the East Asian monsoon region is simulated using the Community Climate System Model Version 3.5.The results show the annual mean surface air temperature significantly decreases by 0.93°C in response to afforestation over the East Asian monsoon region.Also,surface air temperature decreases by 1.46 and 0.40°C in summer and winter,respectively.The cooling is caused by enhanced evapotranspiration(ET) produced by increased forest cover.Evapotranspiration is greater in summer than in winter,so summer cooling is greater than winter cooling.The annual mean precipitation increases in response to afforestation,with a maximum of 7% in April.Water vapor increases significantly because of greater latent heat flux release.Meanwhile,afforestation leads to higher surface roughness,which decreases surface wind speed and induces an ascending air motion.These factors can produce more clouds and precipitation.Moreover,the surface albedo and the reflective solar radiation are reduced in response to afforestation.     

Characteristics of clouds,precipitation, and latent heat in midlatitude frontal system mixed with dust storm from GPM satellite observations and WRF simulations

A heavy dust storm originating in Mongolia and Inner Mongolia traveled to Northeast China and met a midlatitude frontal system on May 3, 2017. The potential ice nuclei (IN) effects of mineral dust aerosols on the vertical structure of clouds, precipitation, and latent heat (LH) were studied using Global Precipitation Mission (GPM) satellite observations and Weather Research and Forecasting (WRF) model simulations. The WRF simulations correctly captured the main features of the system, and the surface rain rate distribution was positively correlated with data retrieved from the GPM Microwave Imager. Moreover, the correlation coefficient increased from 0.31 to 0.54 with increasing moving average window size. The WRF-simulated rainfall vertical profiles are generally comparable to the GPM Dual-Frequency Precipitation Radar (DPR) observations, particularly in low layers. The joint probability distribution functions of the rain rate at different altitudes from the WRF simulation and GPM observations show high positive correlation coefficients of ~0.80, indicating that the assumptions regarding the raindrop size distribution in the WRF model and DPR retrieval were consistent. Atmospheric circulation analysis and aerosol optical depth observations from the Himawari-8 satellite indicated that the dust storm entered only a narrow strip of the northwest edge of the frontal precipitation system. The WRF simulations showed that in carefully selected areas of heavy dust, dust can enhance the heterogeneous ice nucleation process and increase the cloud ice, snowfall, high-altitude precipitation rate, and LH rate in the upper layers. This effect is significant at temperatures of ?15 °C to ?38 °C and requires dust number concentrations exceeding 106 m?3. It is important to accurately classify the dusty region in this type of case study. In the selected vertical cross section, the WRF-simulated and DPR-retrieved LH have comparable vertical shapes and amplitudes. Both results reflect the structure of the tilted frontal surface, with positive LH above it and negative LH below it. The simulated area-averaged LH profiles show positive heating in the entire column, which is a convective-dominated region, and this feature is not significantly affected by dust. DPR-based LH profiles show stratiform-dominated or convective-dominated shapes, depending on the DPR retrieval product.     

河南省三门峡一次局地暴雨过程分析

利用常规观测资料、NCEP 6 h一次的1°×1°分析资料和多普勒雷达产品等对2012年7月21日三门峡市暴雨过程进行了分析.结果表明:①高空低槽加深发展、中低层急流带及迅速入侵的冷空气为此次对流天气的产生提供了有利条件.②暴雨区上空低层辐合与高层辐散形成的抽吸作用,为此次暴雨过程的发生发展提供了动力条件.低层的正涡度中心和高层的负涡度中心与暴雨落区之间有着很好的对应关系.③卢氏县境内北部山脉呈东西走向,南面的迎风坡有利于西南气流在此抬升.三门峡市区、陕县处于黄河沿岸,本身水汽充沛,再加上西南气流在此汇聚,以上条件有利于局地暴雨落区的形成.④回波顶高大值区的分布与暴雨落区有很好的对应关系,通过对回波顶高的分析可以指示出强降水的落区.     

亚热带湿润区农业用地热环境效应及其生物物理因子分析

为分析亚热带湿润区农业用地对区域气候的影响,以江西省为例,基于2003—2019年的MODIS地表温度数据,将天然林地作为参照,分析了亚热带湿润地区农业用地热环境效应的时空变化特征及其与主要生物物理因子的关系。结果表明：(1)与天然林地相比,农业用地在白天具有明显的增温效应,年均增温幅度达1.9℃;夜间降温效应明显。(2)农业用地热环境效应随季节变化明显,特别是在夜晚,主要表现为农业用地在夏季的夜晚具有微弱的增温效应。(3)2003—2019年,农业用地白天增温和夜晚降温效应均呈增加态势。(4)农业用地热环境效应在白天主要受蒸散的控制,在夜晚主要受蒸散和反照率的共同控制。