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为了研究城市化进程对城市边界层结构的影响，通过高分辨率的卫星遥感资料获得土地利用类型,以及地表反照率、植被指数等地表参数，以南京为例，运用数值模拟手段进行了研究，结果显示这是一种可行的手段.数值模拟结果表明，随着城市的发展，城市反照率减小、植被减少、地表湿度减小，蒸发耗热减少，感热通量增加140 W/m2，城市波恩比增加.地表和大气之间热量交换加强，湍流热量通量增大了一倍，湍流交换发展加剧，14：00混合层高度抬高了500 m.地表湍流水汽通量和空气中水汽含量都减小，这也使更多的热量用于加热地表和大气，使地温、气温的日变化幅度增加. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2015,(5)
干旱区内陆河下游荒漠河岸林带蒸散耗水规律及其控制机制是内陆河流域下游水资源管理的重要科学基础.本研究对塔里木河下游两种典型河岸林群落胡杨群落和柽柳群落的地下水、土壤水和地表蒸散过程进行了连续观测.结果发现河岸林带生长季的蒸散过程季节趋势受到植被物候期的控制,非生长季蒸散微弱;蒸散日过程是大气要素综合影响的结果,与参考蒸散显著线性相关;蒸散的空间格局则受到植被叶面积指数的控制,植被盖度越大,蒸散量越大;地下水是地表蒸散的水分来源,浅层土壤水参与水循环微弱;胡杨和柽柳蒸散过程特征一致,但胡杨耗水能力高于柽柳.进一步分析表明,植物蒸腾是地表蒸散的主体,土壤蒸发占地表蒸散的比例很小;地下水位是控制干旱区荒漠河岸林水循环的关键因素,它通过影响植物生长和植被盖度来影响荒漠河岸林带地表蒸散过程和蒸散量;采用地下水位,而不是土壤含水量定量表达荒漠河岸林水分胁迫过程更为合适.基于揭示的水分运动和蒸散规律,系统描绘了一个表达干旱区内陆河下游河岸林带水循环过程控制机制的概化框架,并描述了一个简单实用,能满足内陆河水资源管理需要的荒漠河岸林需水量估算模型. 相似文献
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沙漠地区植被稀疏、干旱少雨,其陆面物理过程具有与全球其它地区显著不同的特点.本文利用巴丹吉林沙漠观测资料,分析和计算了地表反照率、比辐射率、粗糙度和土壤热容量、热传导系数等关键陆面过程参数,建立了适合于沙漠地区的陆面过程模式DLSM (Desert Land Surface Model),并与NOAH陆面过程模式的模拟结果和观测资料进行了比较.结果表明:巴丹吉林沙漠地表反照率为0.273,比辐射率为0.950,地表粗糙度为1.55×10-3 m,土壤热容量和热扩散系数分别为1.08×106 J·m-3·K-1和3.34×10-7 m2·s.辐射传输、感热输送和土壤热传导过程是影响沙漠地区地表能量平衡的主要物理过程.通过对这三种过程的准确模拟检验,DLSM能够较准确地模拟巴丹吉林沙漠地气能量交换特征;短波辐射、长波辐射和感热通量的模拟结果与观测值间的标准差分别为7.98,6.14,33.9 W·m-2,与NOAH陆面过程模式的7.98,7.72,46.6 W·m-2的结果接近.地表反照率是沙漠地区最重要的陆面过程参数,地表反照率增大5%,向上短波辐射通量随之增加5%,感热通量则减小2.8%.本文研究结果对丰富陆面过程参数化方案,改进全球陆面过程模式、气候模式具有参考意义. 相似文献
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沙漠具有较高的地表反照率和较广的面积分布, 是地球系统的重要组成部分之一, 了解沙漠地区地表散射的各向异性对于全球地表辐射和能量平衡研究非常重要. 多角度卫星遥感技术的发展为在区域尺度上反演沙漠地表散射各向异性提供了机会. 本文首先利用Hapke模型和模拟数据研究了多时相和单时相星载多角度传感器MISR数据反演非对称因子的精度, 在此基础上, 利用单时相MISR数据反演了我国西北沙漠地区典型地表的非对称因子, 并与实验室测试数据的反演结果进行了对比. 结果表明, 可以用单时相的MISR数据反演沙漠非对称因子. 对室内测试数据反演的非对称因子是正值, 为前向散射. 从遥感数据反演的非对称因子是负值, 为后向散射, 其大小与地表状况有关. 地表相对平坦的塔里木盆地东部楼兰地区具有较大的负非对称因子, 后向散射强; 而地表较为粗糙的库姆塔格沙漠沙丘的非对称因子为弱的负值, 不具有优先方位的散射. 就遥感数据来说, 地表越粗糙不一定后向散射越强, 今后在应用经验方法表征地表粗糙度时应慎重. 相似文献
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额济纳荒漠河岸林分布格局对水文过程响应 总被引：5，自引：1，他引：5
根据2001年TM影像及多年水文资料, 基于景观生态学的理论和方法, 利用GIS、RS技术, 研究了额济纳荒漠河岸林格局对水文过程的响应, 结果表明:相对林地面积在绿洲范围内的分布基本均衡, 但退化林地从西向东呈增加趋势; 在斑块尺度额济纳荒漠河岸林目前处于全面退化过程之中; 斑块数量不仅受水文过程的影响, 而且还受到种植业等生产活动影响. 绿洲植被的退化趋势是从下游开始恶化, 逐渐向上游推进; 受河流形状与来水量减少影响, 末端景观破碎化更加明显. 近10年来地表水文过程对额济纳荒漠河岸林地下水文过程的影响很小, 在平行河道方向上, 随地下水埋深增加, 退化林地在斑块尺度上呈增加趋势; 在垂直河道方向上, 随地下水埋深增加, 林地和退化林地平均斑块面积呈减少趋势. 相似文献
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基于前两部分的研究,第三部分从能量转换的角度揭示了风垂直切变对大气静力适应过程的影响.研究显示,对非静态等温大气,初始时刻加以有效势能和有效弹性势能的强迫后,风垂直切变改变了适应过程中扰动能量在各能量形式中的分配比例,这种作用随扰动尺度和时间的变化有显著差异,系统尺度越小影响越显著.比较东风急流模型和西风急流模型显示,负的风切变应力使得四类扰动能量谱随系统尺度的变化趋于平缓,使得微尺度和小尺度(中尺度)系统中扰动垂直动能(扰动水平动能)的比例随时间减小,正的风切变使得扰动能量谱随系统尺度的变化显现跳跃的特征,使得中尺度(微尺度和小尺度)系统中扰动垂直动能(扰动水平动能)的比例随时间减小.风垂直切变引起的动量通量输送是扰动能量与基本气流能量之间交换的通道,当风切变应力和动量输送方向相同时,风垂直切变使得能量向基本态转移,维持基本气流,削弱扰动能量,缩短静力适应过程的周期;当风切变应力和动量输送方向相反时,风垂直切变作用相反;此作用随着扰动尺度的变化差异明显. 相似文献
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河西走廊水文过程变化对荒漠绿洲过渡带NDVI的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
在中国干旱区内陆河流域,人为活动几乎控制了所有的地表水文过程,而且人为对水文过程的调控力度随塔里木河、黑河和石羊河流域水资源综合管理等工程的实施而逐渐明显.对人为调控水文过程所引起的绿洲水文与生态变化及其环境效应虽然引起了广泛的关注,但相关研究仍很薄弱.本文研究了地处黑河中游荒漠绿洲边缘的平川灌区绿洲荒漠过渡带水文与生态过程的变化,结果表明,近20年来,特别是自2000年实施国务院确定的黑河分水方案以来,平川灌区河水灌溉量年平均减少1.498×107 m3,井水灌溉量年平均增加1.457×107 m3,分水前地下水埋深变化在2.44~3.19 m,平均(2.73±0.24)m,而分水后地下水埋深变化在3.08~4.01 m,平均(3.79±0.62)m.在空间上表现为埋深3 m的分布区域面积减少,由原来的3612 hm2减少到394 hm2,而埋深3 m的分布区域面积增加,由原来的853 hm2增加到3843 hm2.尽管绿洲的水文过程发生了变化,但尚未对荒漠-绿洲过渡带的植被生产力产生明显影响. 相似文献
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利用Bloxham & Jackson 地磁场模型和国际参考地磁场模型(IGRF)，研究了1690～2000年地磁总能量及其北向、东向和垂直向分量的能量以及非偶极子磁场的能量在地球内部的分布及长期变化.结果表明，地表和地核以外地磁场总能量及其北向和垂直向的能量是持续衰减的，垂直向的磁场能量占总能量的64％以上，对总能量的贡献起主要作用；东向分量的能量随时间的变化以增加为主.地磁场的能量变化率存在56年的周期，主要是由偶极子磁场产生的.地表以外的非偶极子磁能从减小到增大转折出现在1770年，比地核以外滞后40年.地球内部磁能随时间的变化显示，偶极子磁能逐渐减小，非偶极子磁能增加，越靠近核幔边界增加越快；偶极子和非偶极子磁能的变化量相等的分界面在距地心3780km处.从核幔边界到地表，磁能变化的衰减非偶极子比偶极子快，表明偶极子磁场比非偶极子磁场有更深的场源. 相似文献
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《地球物理学进展》2020,(2)
反照率是控制地表能量收支的关键地球物理参数之一,海冰作为南北极地区重要的组成部分,海冰反照率的时空变化会对极地地区和全球范围的气候变化、物质平衡以及能量平衡等产生重要的影响.本文系统的总结了海冰反照率的影响因素、海冰反照率的参数化方法和遥感反演方法及产品的研究进展,阐明了各方法的基本原理、特点以及存在的问题等.海冰反照率的影响因素众多,主要受地表冰雪反射特性、太阳天顶角以及大气属性的影响;参数化方法提供了一种模拟海冰反照率的途径,主要通过取经验定值或建立温度、冰雪厚度以及光谱反照率等参数与海冰反照率的经验关系来进行,但是这种基于特定位置、特定时间以及特定的大气状态下的观测数据运用统计或经验方法建立的参数化方法,适用范围通常有限.遥感反演方法是高时空分辨率获取大范围及长时序海冰反照率的有力手段,主要分为传统的反演方法、直接反演方法以及基于非光学传感器的反演方法;但是遥感反演很容易受到云层的影响,仅能反演晴空下的海冰反照率,而且现有的方法基本都是针对单一传感器设计的,还没有能够联合多源传感器数据反演海冰反照率的方法.基于此,本文展望了未来海冰反照率的研究重点,即开展能够适用于云天空下的、高时空分辨率的以及能够联合多源数据反演海冰反照率的方法研究. 相似文献
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大气和地表之间热辐射交换引起的地气温度耦合(即大气温度反馈)是影响地表能量收支平衡的重要因子.文章旨在阐述大气温度反馈机理,讨论影响其强度和空间分布的主要因子;并以全球变暖为例,论述大气温度反馈如何与外强迫和气候反馈过程耦合最终对全球增暖产生贡献.基于ERA-Interim再分析资料,利用地表反馈响应分析方法,计算大气温度反馈核,以此来阐述大气温度反馈的物理机制及其强度的空间分布与气候态温度、水汽和云水含量空间分布的关系,以及全球增暖加速期间大气温度反馈对全球平均表面温度增加的贡献.分析表明大气温度反馈过程主要通过与气候系统外强迫和内部过程的耦合作用,将各独立过程引起的地表能量收支异常信号放大.研究结果表明大气温度反馈显著放大了CO_2浓度升高、冰雪融化、水汽含量增加和海洋热量吸收减缓引起的地表增暖,削弱了云量增加引起的地表降温效应.同时,也放大了地表潜热通量增加造成的地表冷却效应.从全球平均结果来看,全球快速变暖前后,尽管外强迫和气候系统内部过程引起的全球平均总地面直接能量通量扰动为负,但大气温度反馈造成的全球平均总地面能量通量扰动却为正,且后者幅度远大于前者,这导致全球平均总地面净能量通量扰动正异常.由此可见,大气温度反馈对全球变暖起到了至关重要的作用. 相似文献
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用国际参考地磁场模型(IGRF)分析了地磁场能量在地球内部的分布及其长期变化.结果表明,从1900年到2005年,地核以外地磁场总能量由6.818×1018J减少到6.594×1018J,减小了3.3%,地表以外地磁场总能量由8.658×101J减小到.63×101J,减小了11.4%.分析地球内部不同圈层地磁场能量的变化表明,地壳(A层)、上地幔(B层)、转换带(C层)、下地幔D′层的地磁场总能量在减小,但是下地幔"层的地磁场总能量却在快速增加.磁能密度随时间的变化更清楚地显示出磁能增加和减小的分界面在r=3840km处.上述结果表明,地核和地表以外地磁场总能量在趋势性减小的同时,也在进行重新分配.进一步分析表明,下地幔D"层磁能快速增长,主要是由高阶磁多极子的增强引起的.在地磁场倒转前,偶极矩减小而多极性相对增强在能量分布上的表现就是磁能向下地幔底部(特别是D"层)集中. 相似文献
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2010年春季至夏季在中山站附近的固定冰面开展了固定冰反照率观测.在春夏过渡期,观测期间的表面反照率呈下降趋势,平均反照率从9月的0.80下降到12月的0.62,整个观测期间的平均值为0.70.雪厚是影响反照率变化的重要因子,融化前期的反照率受表面温度影响较大,干雪期反照率对表面温度并不敏感.降雪可通过增加表面雪厚和减小表面积雪粒径显著增加反照率,云层则可通过吸收入射太阳光中的近红外波段增加反照率,降雪和阴天反照率可比晴天观测平均增加0.18和0.06;吹雪则可通过改变积雪光学厚度导致反照率发生显著变化.受太阳天顶角变化和积雪变性的共同影响,晴天或少云时的反照率在上午随太阳天顶角呈准线性递减,下午则几乎不发生变化;最高值、最低值分别出现在凌晨和下午.本文提出了一组分别表述厚干雪、薄干雪和湿雪反照率日变化的参数化方案,通过太阳天顶角的线性函数隐式考虑进了积雪变性的影响.相比常数反照率方案,该参数化方案能有效提高对反照率日变化的估算能力. 相似文献
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在地震工程中,经常观测到地震波受地表起伏的影响而产生地形效应.本文基于数值模拟,研究了地震远场区域起伏地形对地表瑞利面波传播影响和对应的地形效应特征.结果表明:起伏地形的转折点或面的散射或反射,产生反方向传播的反射RR波和向空间扩散传播的转换RS体波,导致通过地形的瑞利面波能量极大的减弱,地形总体表现出强的隔震效应.地形起伏与地震动的波长比越大,隔震效应越强.凹陷地形表现出远比隆起地形更大的隔震效应.起伏地形转折引起的地表张角变化,导致地震动能量分布密度改变,是地形出现局部放大或减弱特征的主要因素.地表张角小于180°,地震动放大,张角越小放大作用越明显.地表张角大于180°,地震动减弱,张角越大减弱作用越强.当地形对地震动产生放大作用时,地震动水平分量比垂直分量放大效果更明显,而当地形产生减弱作用时,相对于水平分量,垂直分量更容易被减弱. 相似文献
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水位波动对长江中下游湖泊湖滨带底质环境的影响 总被引：7，自引：6，他引：1
以长江中下游湖泊为对象,研究了水位波动对湖滨带底质环境的影响.结果表明,底质环境参数沿高程梯度变化明显.底质含水率沿高程梯度增加而减小,pH值沿高程梯度变化不大,有机质、总氮和总磷沿高程梯度呈先增大后减小的趋势.底质环境参数的季节变化也较大.分析表明,水位波动幅度、淹没深度、高水位持续时间等对湖滨带底质环境有较大影响.在中等波动幅度下,底质参数沿高程的变异系数最大,表明此时湖滨带底质异质性较高.夏季湖滨带淹没时间越长、淹没深度越大,底质养分流失越快.高水位持续时间越长,底质pH值变化就越大、营养盐流失越快.本研究结果可为湖滨带生态修复及管理提供依据. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2015,(1)
中低分辨率卫星反照率产品反映了局地与全球尺度地表吸收太阳短波辐射的能力,在气候变化与能量平衡研究中具有重要应用.卫星产品的精度通常基于地面观测值进行验证,而中低分辨率卫星反照率产品的验证需面对卫星与地面观测尺度的差异这一难题.引入高分辨率反照率作为尺度转换桥梁是一种常用验证策略,但高分辨率反照率数据本身的误差,以及它与地面观测、中低分辨率产品的互匹配都可能给验证结果带来不确定性.本文验证策略对这些不确定性进行了控制:以不确定性最小原则设计地面采样策略,用地面观测值对30 m分辨率反照率(用国产HJ-1a/b卫星数据反演得到)进行了校正,用校正后的30 m反照率升尺度后,选择不确定性更小的像元评价中低分辨率反照率的精度.以中国黑河流域中游为研究区开展了对GLASS和MODIS两种1 km分辨率反照率产品的验证试验.验证结果表明,尺度转换后的HJ反照率可以精确的检验低分辨率反照率产品的精度,但是必须考虑验证过程中的不确定性,并在验证时排除不确定性过大的像元. 相似文献
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荒漠和绿洲长期共存,绿洲系统的生存发展需要有较好的绿洲植被生态系统支撑.干旱区平原绿洲,应以水为中心确定绿洲规模,防止水资源不足情况下土地过度开发造成的荒漠化和沙漠化.良性循环的稳定绿洲必须具有合理的农林牧用地结构.开展绿洲适宜规模与发展空间研究,将为绿洲的有效建设提供理论和应用依据.本文通过水热、水土平衡分析,建立了适宜绿洲数学模型.根据渭干河平原绿洲多年的水文气象资料,依据水量平衡原理,计算了该绿洲可供蒸发蒸腾的水资源量、适宜的绿洲和耕地面积.结果表明,渭干河平原绿洲可供蒸发蒸腾的水资源量为22.32×108 m3,在常规地面灌溉条件下适宜的绿洲面积为3716.06 km2,其中适宜的耕地面积为1564.79 km2;在节水灌溉条件下,适宜的绿洲面积5515.49 km2,其中适宜的耕地面积为2322.31 km2.世界银行贷款项目--渭干河流域农业灌溉排水工程结束后达到的绿洲面积为4123km2,农田耕地面积为1507 km2,绿洲和耕地面积比较适宜,如果采取节水灌溉措施可适度扩大绿洲规模. 相似文献
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渭干河平原绿洲适宜规模 总被引：1，自引：0，他引：1
荒漠和绿洲长期共存,绿洲系统的生存发展需要有较好的绿洲植被生态系统支撑.干旱区平原绿洲,应以水为中心确定绿洲规模,防止水资源不足情况下土地过度开发造成的荒漠化和沙漠化.良性循环的稳定绿洲必须具有合理的农林牧用地结构.开展绿洲适宜规模与发展空间研究,将为绿洲的有效建设提供理论和应用依据.本文通过水热、水土平衡分析,建立了适宜绿洲数学模型.根据渭干河平原绿洲多年的水文气象资料,依据水量平衡原理,计算了该绿洲可供蒸发蒸腾的水资源量、适宜的绿洲和耕地面积.结果表明,渭干河平原绿洲可供蒸发蒸腾的水资源量为22.32×108 m3,在常规地面灌溉条件下适宜的绿洲面积为3716.06 km2,其中适宜的耕地面积为1564.79 km2;在节水灌溉条件下,适宜的绿洲面积5515.49 km2,其中适宜的耕地面积为2322.31 km2.世界银行贷款项目--渭干河流域农业灌溉排水工程结束后达到的绿洲面积为4123km2,农田耕地面积为1507 km2,绿洲和耕地面积比较适宜,如果采取节水灌溉措施可适度扩大绿洲规模. 相似文献
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能量平衡原理是遥感反演地表通量,波文比法计算地表通量的基础.但大量的观测数据表明,多数情况下,非均匀地表的地表能量是不闭合的,一方面是由于观测仪器的误差及各参量观测尺度差异造成的,更重要的则是由地表不均质性引起的水平平流效应导致的.因此,定量的估算水平平流效应对地表能量平衡的影响具有很重要的意义.以地表可供能量差、水分状况差异、风速和垂直空气温度梯度四个参数为基础,本文提出了一个基于遥感信息的水平平流通量观测影响纠正模型,其中引入了像元尺度与风浪区长度的关系.文章通过模拟计算,分析了模型中各参数对平流估算结果的影响,同时分析了水平平流的尺度效应问题.进一步,在地表实验数据的支撑下,给出了在农田下垫面情况下模型的验证结果.结果表明模型估算的能量变化率与实测的能量变化率有较好的相关性,经过纠正后的能量闭合状况有很好的改善. 相似文献