珠江流域实际蒸散发的时空变化及影响要素分析

采用基于互补相关理论的平流-干旱模型,根据60个气象站1961—2010年气象资料,计算并分析了珠江流域实际蒸散发（ETa）的时空变化特征,通过对实际蒸散发的辐射能量项、空气动力学项与主要气象要素的相关分析,对珠江流域实际蒸散发的时空变化进行了归因研究。结果表明:（1） 珠江流域多年平均实际蒸散发量为665.6 mm/a。1961—2010年,珠江流域实际蒸散发量呈明显的下降趋势,下降幅度为-24.3 mm/(10 a)。夏秋季节实际蒸散发的下降对年际尺度实际蒸散发的下降具有明显的贡献。（2） 珠江流域东南沿海地区年实际蒸散发量较高（大于690 mm）,该区年实际蒸散发量呈现显著的下降趋势。流域中部有一条呈东北-西南走向的条带状实际蒸散发低值区,年均实际蒸散发量在630 mm以下,但该区域的时间变化趋势不明显。（3） 气温日较差和日照时数的下降以及大气压的增加使得辐射能量项的下降,是造成实际蒸散发下降的主要原因;平均气温、最高、最低气温的上升使空气动力学项呈现增加趋势,从而在一定程度上贡献于实际蒸散发的下降。春秋冬三季平均风速的下降引起空气动力学项的下降趋势或减缓其增加趋势,反过来在一定程度上减缓了实际蒸散发的下降趋势。      

不同互补模型对青藏高原多年冻土区地表实际蒸散发的模拟能力评估

蒸散发是地气水热交换的重要环节,其变化对水资源管理和生态环境具有重要的影响。气候变暖背景下,青藏高原多年冻土不断退化,多年冻土区近地表水热条件发生改变,进而影响着该区域的蒸散发过程。本文利用位于青藏高原多年冻土区腹地的唐古拉综合观测场2010年1月1日至2011年12月31日的气象和涡动等实测资料,选择基于互补蒸散原理的四种半经验模型,评估了不同模型率定参数前后模拟日实际蒸散发的能力,分析了不同模型中参数的敏感性。结果表明,模拟的实际蒸散发量对模型中参数α的取值非常敏感,不合理的参数取值会对模拟精度产生重要影响。使用默认参数值会导致日蒸散发量模拟值明显偏高,其中,S2017模型模拟精度最高,均方根误差值为0.44 mm·d^-1;率定参数后各模型整体上均能较好地模拟出日实际蒸散发量及其变化特征,均方根误差值在0.3～0.4 mm·d^-1,各模型中模拟精度最高的为C2016模型,其次分别为H2018模型、B2015模型和S2017模型,相较而言,H2018模型在率定前后模拟结果更为稳定,显示出该模型对参数的依赖性最低;另外,年内不同时期的模拟精度...     

新型蒸渗仪及其对陆面实际蒸散发过程的观测研究

水量平衡和蒸散发过程研究是水文循环研究的重要方面。正确的观测和计算地表实际蒸散发量对认识气候变化条件下的水循环特征、实现区域水资源的可持续开发利用具有非常重要的意义。传统蒸渗仪功能单一,不仅安装费用较高,日常维护和观测需要大量的人力物力,观测精度也常常受到仪器系统误差或人为因素的影响。围绕着陆面蒸散发观测和解决"蒸发悖论"的科学问题,设计了用于研究气候变化对水循环、陆面蒸散发影响的野外自动观测实验的新系统,站址选择在江西省南昌县生态实验站。该新型蒸渗仪(Lysimeter)系统采用先进的高分辨率称重系统(陆面蒸散发观测精度:0.01 mm)、高精度土壤水分水势传感器(pf:0-7,国际专利号:102004010518.9)和动态IP解析技术的GPRS数据采集器(24 bit,512 k),通过地表气象站、土壤水分水势、蒸渗仪和地下水位等独立的观测实验对比,确定陆地表面实际蒸散发量以及蒸散发过程的有关参数。该系统无论在测量的精度及频次上都比传统观测方法有极大的提高。另外,除了应用于陆面实际蒸散发量的观测外,该系统装置了2004年获得国际专利的新型土壤水分、温度和水势传感器,观测精度较高,观测频次可调节幅度较大,且适应多种环境条件,能够根据不同的科学目标进行新的组合和设计。     

1960-2013年中国地表潜在蒸散发时空变化及其对气象因子的敏感性

基于中国107个气象站点的常规观测资料,采用Penman-Monteith公式计算了1960-2013年的逐日潜在蒸散发（ET0）,分析了中国5大区域的ET0对最高温度、最低温度、2m风速、日照时长、平均气压、相对湿度和地表温度的敏感性及其分区特征。结果表明：（1）模拟的从1960-2013年平均ET0和与蒸发皿蒸散发量之间的比值为0.55,各逐站点的ET0与蒸发皿蒸散发的相关系数为0.84-0.98（剔除观测值为0的情况的样本）之间和0.42-0.81（未剔除观测值为0的情况的样本）。（2）本研究中模拟的ET0以6.75mm/10a的速度呈现出下降的趋势。敏感性分析表明,在1960-2013年间的全国范围内,最高气温和最低气温分别增加0.68℃和1.54℃,相应地导致ET0增加12.81mm和14.13mm;风速减少0.51m/s,日照时长减少0.61h,相对湿度减少2.84%,将分别导致蒸散量减少48.08mm,21.5mm,204.49mm,这能很好的解释“蒸发悖论”问题。（3）对中国不同地理分区的ET0,在东北区域、华北区域、和西北区域,蒸散量最敏感的气象因子是相对湿度,其次是风速;在西南区域和华中和华东区域,蒸散量最敏感的气象因子是相对湿度,其次是日照时长。     

基于两种潜在蒸散发算法的SPEI对中国干湿变化的分析

利用美国普林斯顿大学高分辨率的全球陆面同化数据集和美国国家环境预测中心的辐射再分析数据,根据Thornthwaite和Penman-Monteith公式分别计算了1948～2008年中国区域潜在蒸散发量;而后,使用降水和两套潜在蒸散发数据分别计算得到标准化降水蒸散发指数SPEI(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index),并以此研究了1949～2008年中国区域干湿变化时空特征以及两种SPEI结果之间的差异;最后,给出了两种SPEI在中国的适用区域。结果表明:两种SPEI均显示中国地区整体上存在变干趋势,季节上以春季的变干趋势最为显著;空间上表现为以长江为界的南涝北旱,显著变干的区域有内蒙古中部、华北、东北以及四川东部地区,显著变湿的地区主要位于新疆北部和西部。同时,各种不同等级干旱也呈增加趋势,其中以中等干旱增加最为显著。1990年代中后期以来是中等和极端干旱发生最多的时期,空间上与SPEI显著减小的区域相对应。两种SPEI在 冬、春季差异最大,这主要是由于期间两种潜在蒸散发的计算结果之间存在很大差异。在Penman-Monteith公式中,由于空气动力项对冬、春季北方潜在蒸散发的贡献显著增加,基于该公式的SPEI相对而言能更合理地描述干湿变化特征。     

黑河流域日蒸散发遥感估算研究

地表蒸散的估算在干旱半干旱区水资源研究中具有重要意义。利用NOAA/AVHRR遥感资料、NCEP再分析格点资料和气象站点资料,根据能量平衡模型和FAO-17 Penman公式,计算了研究区域内逐日蒸散发量;对于晴天,用遥感模型反演出瞬时蒸散,进而推算出日蒸散;同时用FAO-17 Penmen公式和气象资料,计算研究区域内的同一天的蒸散,利用气象资料计算得到的蒸散与遥感估算的蒸散的关系,估算非晴空日的蒸散,进而得到逐日蒸散发结果。与同类研究结果的比较表明:该方法能够估算逐日蒸散发,通过气象与遥感资料结合,提高了气象格点资料的空间分辨率,弥补了难以得到遥感逐日晴空资料的不足,同时也为流域内同类研究提供参考依据。     

青藏高原六套陆面蒸散发产品的评估

Uncertainties in the evapotranspiration (ET) products used in the Tibetan Plateau (TP) region were determined based on the data from satellite remote sensing and observations having different spatial and temporal resolutions, limiting their utility for hydrometeorological and climate assessment. Six ET (PML, EB-ET_V2, GLEAM, GLDAS, ERA5_Land, and MOD16) products were evaluated based on eddy observations, and the differences between the products were compared. Moreover, the uncertainties in ET products in the TP region were analyzed. The results of the analysis are as follows: (1) A good correlation and consistency exist in the mean state and seasonal cycle between the observed and ET values of the corresponding pixel. Moreover, GLEAM product exhibits a high degree of agreement with the observed values and has applicability, and MOD16 product exhibits poor performance at most sites. (2) In terms of seasonal changes, ERA5_Land product values are highly consistent with the observed changes during spring, GLEAM product values are nearly consistent with the observed changes during summer and winter, and EB-ET_V2 product values are highly consistent with observed values during autumn. (3) Spatially, GLEAM product has higher correlation (the correlation coefficient R＞ 0.88) and consistency (index of agreement IOA＞ 0.89) compared to those of EB-ET_V2 product and GLDAS product. Substantial differences exist in the temporal and spatial distribution of various products during different seasons, especially during spring. Compared with other products, MOD16 product is underestimated in summer and overestimated in winter in most regions. (4) The annual average ET for each product except for MOD16 product is considerably different. The annual average ET values of the remaining five products over multiple years arranged in descending order are as follows: ERA5_Land product (401.46 mm a−1)＞ PML product (334.37 mm a−1)＞GLEAM product (298.46 mm a−1)＞EB-ET_V2 product (271.39 mm a−1)＞GLDAS product (249.67 mm a−1). The total annual evaporation in the TP region is 330.59 mm a−1. The assessment results provide a detailed understanding of the quality and dynamics of ET products in the TP region, which can serve as reference data for regional water management and water resource assessment in the TP region. © 2023 Science Press. All rights reserved.     

柴达木盆地灌木林地和高寒草甸蒸散发特征研究

柴达木盆地属于高寒干旱内陆盆地,水资源短缺,生态环境十分脆弱,蒸散发是生态系统水分耗散的主要方式,研究其变化特征对区域水资源合理开发与生态环境保护具有重要意义。本研究以柴达木盆地灌木林地和高寒草甸为观测点,采用涡动相关仪观测的2020年通量资料计算实际蒸散发量,分析不同下垫面实际蒸散发量在不同时间尺度的变化特征,并探究了气象因子与实际蒸散发量的相关性。结果表明：（1）灌木林地和高寒草甸蒸散发过程主要集中在生长季,呈正态分布,但变化范围有一定差异,高寒草甸实际日蒸散发量和实际月蒸散发量大于灌木林地。其中,灌木林地日平均蒸散发量为0.48 mm,高寒草甸日平均蒸散发量为1.28 mm;灌木林地蒸散发量8月达到峰值,为40.47 mm,高寒草甸蒸散发量7月达到峰值,为88.92 mm。（2）对于不同下垫面,气温和土壤温度变化趋势大致相同,饱和水汽压差和风速有一定差异,实际日蒸散发量与气温、土壤温度、饱和水汽压差显著相关,但是与风速相关性不大,各季节蒸散发量对各气象因子敏感程度不同,此外高寒草甸蒸散发量与土壤含水量呈显著相关。（3）不同下垫面水分消耗变化特征表明灌木林地各月水汽交换以下垫面水分...     

多年冻土区土壤蒸散发对气候变化的敏感性分析

由于不同区域蒸散发对气候变化的敏感性各不相同,为摸清多年冻土活动层陆面过程中冻土-气候变化-水文循环之间的相互关系,选择青藏高原风火山区域的典型多年冻土区,依据气象站观测资料,应用Penman-Monteith公式计算了典型多年冻土区土壤蒸散发和蒸散发气候敏感系数,分析了多年冻土区土壤蒸散发对气候变化的敏感性。结果表明:多年冻土区土壤蒸散量对相对湿度的敏感性最高(-1. 291),其次为风速(0. 658),对空气温度的敏感性最低(0. 248);土壤完全融化的植被生长期,蒸散发对各气象因子的敏感性最高,土壤完全冻结的植被枯萎期,蒸散发对各气象因子的敏感性都最低;年内尺度,蒸散发对气温、相对湿度和风速的敏感性均在8月最高,在1月或12月最低;蒸散发对气温和相对湿度的敏感性变化与植物生长变化过程高度一致,而蒸散发对风速的敏感性则较为复杂,与土壤的冻融过程相关,分别在土壤逐渐融化的植物生长前期和土壤完全融化的植物生长期敏感性较高。     

大气保温效应对渠江流域蒸散发量的影响

从下垫面能量平衡及能量支出分配的规律性出发，研究了大气逆辐射增大1％、2％及5％以后，近地层气温及陆地实际蒸散发量的变化值。并指出大气保温效应增强对土壤含水量及径流量的影响。     

长江流域潜在蒸发量和实际蒸发量的关系

针对“蒸发悖论”科学问题,从长江流域实际蒸发量变化的原因着手,探讨实际蒸发量与潜在蒸发量之间的关系。研究结果表明：一般情况下当干燥度指数R<0.8时,实际蒸发量与潜在蒸发量为明显的正相反关系,当0.81.0时,实际蒸发量与潜在蒸发量为明显的互补关系。     

SPATIO-TEMPORAL VARIATION OF ACTUAL EVAPOTRANSPIRATION AND ITS RELATION WITH CLIMATE PARAMETERS IN THE PEARL RIVER BASIN, CHINA

Spatio-temporal variation of actual evapotranspiration (ETa) in the Pearl River basin from 1961 to 2010 are analyzed based on daily data from 60 national observed stations. ETa is calculated by the Advection-Aridity model (AA model) in the current study, and Mann–Kendall test (MK) and Inverse Distance Weighted interpolation method (IDW) were applied to detect the trends and spatial variation pattern. The relations of ETa with climate parameters and radiation / dynamic terms are analyzed by Person correlation method. Our findings are shown as follows: 1) Mean annual ETa in the Pearl River basin is about 665.6 mm/a. It has significantly decreased in 1961–2010 at a rate of -24.3 mm/10a. Seasonally, negative trends of summer and autumn ETa are higher than that of spring and winter. 2) The value of ETa is higher in the southeast coastal area than in the northwest region of the Pearl River basin, while the latter has shown the strongest negative trend. 3) Negative trends of ETa in the Pearl River basin are most probably due to decreasing radiation term and increasing dynamic term. The decrease of the radiation term is related with declining diurnal temperature range and sunshine duration, and rising atmospheric pressure as well. The contribution of dynamic term comes from increasing average temperature, maximum and minimum temperatures in the basin. Meanwhile, the decreasing average wind speed weakens dynamic term and finally, to a certain extent, it slows down the negative trend of the ETa.     

热带气旋与珠江三角洲高温天气的关系

对1965~2004年珠江三角洲出现的高温天气及高温天气出现时距珠江三角洲一定距离是否有热带气旋出现进行统计分析,发现珠江三角洲出现高温天气时在东北偏东方至东南方(60°~150°)这一扇形区距离珠江三角洲为500~2000 km的弧面中有热带气旋出现的机率较大,说明热带气旋与珠江三角洲高温天气的形成关系密切;然后对2004年6月底7月初珠江三角洲的高温天气过程进行个例分析,又通过对历史天气过程进行普查,发现强大的高压环流和适当距离上的热带气旋外围下沉气流是珠江三角洲高温天气形成的重要条件。     

气候变化背景下珠江流域极端洪水事件的变化趋势

根据1951-2010年珠江流域23个典型断面流量资料,用P-III型分布曲线拟合洪水系列进行频率计算,分析了珠江流域极端洪水事件的变化趋势。结果表明：1980年以来,珠江流域极端洪水事件发生的频次明显增加,尤其是自1990年以来增加趋势显著;1981-2010年较1951-1980年珠江流域约70%典型断面极端洪水事件呈增加趋势,主要分布在西江、北江、粤西;而近30%的典型断面呈减少趋势,主要分布在东江和桂南。     

长江流域1961-2000年蒸发量变化趋势研究

利用长江流域115个气象站点1961-2000年的观测数据,计算了各站点的参照蒸发量和实际蒸发量,并进行了20 cm蒸发皿蒸发量、参照蒸发量和实际蒸发量时空变化趋势分析。结果表明,近40 a来,长江流域蒸发皿蒸发量、参照蒸发量和实际蒸发量的年平均变化均呈现显著下降趋势。就季节平均变化而言,春季和秋季,三者的变化趋势都不明显,而夏季三者均具有显著的下降趋势,冬季蒸发皿蒸发量和参照蒸发量均显著下降,实际蒸发量却明显上升。蒸发量的变化趋势具有空间分布差异,长江流域中下游地区蒸发量的变化趋势明显比上游地区显著,尤其表现在夏季。尽管近20余年长江流域气温不断升高,但太阳净辐射和风速的显著下降,可能是导致蒸发量持续降低的主要原因。     

珠江三角洲秋季大气边界层温度和风廓线观测研究

根据2004年10月珠江三角洲3个代表性观测点大气边界层观测资料, 分析了珠江三角洲秋季大气边界层温度和风廓线特征。结果表明:珠江三角洲秋季气温递减率较低, 逆温出现频率较高, 强度较弱, 海风使珠江口贴地逆温的出现时间推迟、低空逆温的出现频率增加。珠江三角洲秋季受多种局地环流影响, 边界层内风廓线比较复杂, 晚上城市群与非城市群地区风向有明显差别; 城市群和珠江口多次分别观测到城市热岛环流和海风环流。     

Numerical Experiment Research of a Marine Fog Event in the Pearl River Estuary Region

A marine fog event that occurred near the Pearl River Estuary region on 26 March 2002 was investigated with the fifth-generation Pennsylvania State University/National Center for Atmospheric Research Mesoscale Model (MM5). The results of numerical experiment are very consistent with the surface observations, especially in the processes of marine fog formation and evolution. Besides, a series of sensitivity numerical experiments were performed by varying the distribution of landuse type and the turbulence exchange process. It is shown that the marine fog forms along the coastal line. Tests have indicated that when the distribution of landuse type is modified, the regions where the marine fog can intrude into are obviously different. The turbulence process in the model is important for fog formation and evolution. If the influence of turbulence process is ignored in numerical simulation experiment, the simulated maximum of the cloud liquid water content and the height of fog top will be decreased greatly.     

珠江流域1961-2007年气候变化及2011-2060年预估分析

 根据珠江流域1961-2007年气温、降水量观测资料和ECHAM5/MPI-OM模式2011-2060年预估结果,分析了流域过去47 a的气温和降水量变化,并预估未来50 a变化趋势。结果表明,在全球变暖的背景下,过去47 a温度呈上升趋势,约升高1.8℃。冬季增温最明显,夏季最弱。未来50 a流域温度仍呈上升趋势,A1B情景下升幅约1.9℃,并且年际变化增强。A2和B1两种排放情景下秋季升温最显著,冬季最弱,A1B排放情景与此相反。过去47 a秋季降水量呈减少趋势;春、夏、冬季和年降水量均呈增加趋势。未来50 a降水总体呈增加趋势,A1B排放情景降水增加最多,约为230 mm。A2、A1B和B1情景下降水季节分配未发生显著变化。年降水和冬季降水的年际变率增强,秋季减弱。     

Background Characteristics of Atmospheric CO_2 and the Potential Source Regions in the Pearl River Delta Region of China

Mole fractions of atmospheric CO₂(XCO₂) have been continuously measured from October 2014 to March 2016 at the Guangzhou Panyu Atmospheric Composition Site(23.00°N,113.21°E;140 m MSL) in the Pearl River Delta(PRD)region using a cavity ring-down spectrometer.Approximately 66.63%,19.28%,and 14.09% of the observed values were filtered as background,pollutant source,and sink due to biospheric uptake,respectively,by applying a robust local regression procedure.Their correspondin...     

近百年气候变暖与珠江口最高潮位变化的关系

在收集珠江口广东省境内查测台风暴潮位(高)潮位历史资料、4个验潮站年最高潮位资料和香港特区北角/鰂魚涌重现期≥2年台风最高潮位资料的基础上,对比分析其与同期全球温度距平的关系,得出1910～2009年问珠江口每年最高潮位变化与全球气候变暖之间不存在明显的相关关系.