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利用一套高分辨率的气候驱动场和全球动态植被模型LPJ-WHyMe(Lund-Potsdam-Jena-Wetland Hydrology and Methane),模拟了中国东北地区潜在植被分布,并对中国东北地区1997～2010年平均净初级生产力（Net Primary Production, NPP）、净生态系统生产力（Net Ecosystem Production, NEP）、燃烧面积、火灾碳排放、土壤温度和土壤湿度进行了估算。LPJ-WHyMe的特点在于能够描述冻融的物理过程以及土壤中多层的湿度和温度。数值结果表明,在LPJ-WHyMe模型提供的植被功能类型（Plant Function Type, PFT）划分的条件下,中国东北地区主要分布了5种植被功能类型,即温带夏绿阔叶林带、北方常绿针叶林带、北方夏绿针叶林带、北方夏绿阔叶林带和温带草本植物。在研究时间段内,中国东北地区NPP的年平均值为376 g(C) m-2,变化范围在324.15～424.86 g(C) m-2之间。火灾机制的引入使得LPJ-WHyMe模型对NEP的模拟能力进一步提高,即NEP年平均值为42.36 g(C) m-2,表明中国东北地区陆地生态系统总体表现为“碳汇”。中国东北地区年平均燃烧面积分数为0.84%,火灾碳排放量为42.41 g(C) m-2,整体上模型高估了燃烧面积值和火灾碳排放量,模型对东北地区火灾的模拟仍然存在一定的局限性。中国东北地区土壤温度与气温呈正相关关系,且各层土壤温度与气温的相关性随着深度的增加而减弱。中国东北地区土壤湿度与降水呈正相关关系,土壤湿度与气温呈反相关关系。上述结果表明LPJ-WHyMe模型模拟中国东北地区潜在植被分布和碳循环是有效的。 相似文献
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华北-华东地区高温热浪与土壤湿度的关系研究 总被引：2，自引：1，他引：1
利用观测站点的日最高气温、土壤湿度旬观测资料以及土壤湿度再分析资料等,分析了华北-华东地区高温热浪次数的时空变化特征及其与土壤湿度的关系。结果表明:1960s以及1990-2010年为高温热浪次数的高值期,1970s-1980s为低值期。利用旋转经验正交函数分解得到土壤湿度的3个气候分区,分区内前期(3-5月)和同期(6-7月)的土壤湿度与6、7月份高温热浪次数基本呈负相关关系,并且同期相关性更显著。在华北-华东北部与中部,5月下旬土壤湿度与6月高温热浪次数、6月上、中旬平均土壤湿度与6月高温热浪次数、7月平均土壤湿度与7月高温热浪次数的相关性均显著。 相似文献
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利用中国1981—2007年土壤湿度资料、地面气象观测旬资料及东亚夏季风强度指数、NCEPⅡ再分析资料,通过诊断分析探讨了土壤湿度变化的敏感区——渭河流域土壤湿度异常与我国若干气候背景的联系。合成分析显示,渭河流域土壤湿度异常干年,中国北方中东部大部分地区土壤偏干,降水量偏少,蒸发皿蒸发偏强,空气相对湿度偏小,湿年反之;大气环流也呈完全相反的形势,干年亚洲中高纬位势高度距平分布西正东负,湿年反之。滞后相关分析表明,土壤湿度的变化可引起500 h Pa大气高度场的变化,从而使定常波的位置和强度发生变化,进而导致降水场的变化;渭河流域13—16旬土壤湿度与17—20旬500 h Pa大气环流表现出欧亚—太平洋遥相关(EUP)型,表明土壤湿度对大气的影响可通过大气遥相关的作用传播到其他区域;土壤湿度蒸发对低层大气水汽通量有正贡献,但这种贡献对产生降水所需的水汽而言是次要的,在我国中东部,前期土壤湿度对夏季降水的影响小,对秋季降水则有明显影响;渭河流域前一年秋季和当年春季土壤湿度与东亚夏季风强度指数显著正相关,表明秋季和春季陆面土壤湿度状况对东亚夏季风的强弱有正反馈的作用。 相似文献
4.
东北暖季干线统计分析 总被引：3，自引：2，他引：1
基于常规地面观测、高空观测和卫星、雷达资料,对2003—2017年中国东北地区暖季（5—8月）干线时空分布、气象要素等进行了统计分析。研究发现,东北地区干线主要出现在东北平原和辽宁西部,干线发生频率呈现南多北少的趋势。干线大多呈西南—东北向,宽度为90—120 km,长度在100—800 km。东北区域暖季年均干线发生频率为15.5%。干线发生频率年际变化不明显,年均逐旬变化显著且呈正弦曲线状,其中5月中下旬—6月下旬和8月中、下旬为波峰,干线发生频率在20%以上,7月低于10%,为波谷。干线湿侧气压相比干侧略高1 hPa,两侧温度大多在24℃以上,温差一般为1—4℃,露点梯度和比湿梯度范围分别为9.6—15℃/（100 km）和4.5—8.3 g/（kg·100 km）,相当位温梯度在9.6—19 K/（100 km）。干线两侧要素及其梯度值逐旬变化显著,其中两侧湿度、温度和湿度梯度值8月呈增大趋势,而温度梯度绝对值呈减小趋势。在共计286例干线中有40%的干线触发了对流,6月上、中旬干线触发对流比率最高（超过60%）。干线是否触发对流与其所在位置关系不大。对流干线湿度梯度略大于无对流干线。无对流干线和对流干线探空要素的最显著区别是湿侧对流有效位能值,前者在1200 J/kg以下,后者基本在1200 J/kg以上,最高甚至能达到3000 J/kg。 相似文献
5.
基于引入随机变量的机理性模型方法,利用华北地区2000—2008年气象台站观测数据,以大气降水为随机变量,并考虑其延迟效应,利用回归方法建立了预测时效为1旬的土壤相对湿度预测模型。利用预测率和干旱等级预报精度两个评价指标,结合2009年土壤湿度实际观测数据,验证了预测模型预报率均在90%以上,绝大部分站点的干旱等级预报精度均在70%以上,得出该预测模型在华北地区应用的合理性,从而建立了一套客观、动态的土壤湿度预测方法,有利于及时掌握农田旱情程度和分布,主动采取防旱、抗旱应对措施。 相似文献
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ＣＬＭ３０对中国区域陆面过程的模拟试验及评估（Ⅱ）：土壤湿度 总被引：5，自引：0，他引：5
利用CLM3.0及普林斯顿大学的全球大气外强迫场资料,对中国地区1948—2001年的土壤湿度进行了off-line模拟,进一步评估了CLM3.0对中国地区土壤湿度的模拟能力。结果表明:模式基本能揭示土壤湿度的空间分布型,即华北干、东北和东南湿二湿一干的分布特征,但模拟值较观测值普遍偏高;就年际变化而言,在5个分区中,云贵地区模拟的年际变化与观测的相关性最好,东北区域次之,模拟的东部中纬度区域的年际变化较差,全区范围内7月的模拟好于4月;模式对于土壤湿度倾向有一定程度的模拟能力,基本能模拟出4月东北东部区域的干化趋势,但模式模拟的变化幅度较观测值偏小很多,其中以黄淮江淮地区模拟的趋势最差。 相似文献
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集合Kalman滤波在土壤湿度同化中的应用 总被引：10，自引：4，他引：6
基于非饱和土壤水模型和集合卡尔曼滤波 (Ensemble Kalman Filter, 简称EnKF) 并结合陆面水文模型——可变下渗能力模型 (Variable Infiltration Capacity, 简称VIC模型) 发展了一个土壤湿度同化方案。利用1998年6~8月淮河流域能量和水循环试验 (HUBEX) 项目外场观测试验区——史灌河流域梅山站土壤湿度逐日观测资料及1986~1993年合肥和南阳两站点的土壤湿度旬观测资料进行同化试验, 结果表明该同化方案能完整估计土壤湿度廓线, 同化的土壤湿度与观测资料基本吻合, 反映了土壤湿度的日、 旬、 月、 季变化, 同化方案是合理的。与基于扩展卡尔曼滤波 (Extended Kalman Filter, 简称EKF) 的土壤湿度同化方案的结果比较, 基于EnKF的土壤湿度同化方案易于实现, 且通过选择恰当的集合样本数其同化效果总体上略优于EKF同化方案, 但前者同化时需要花费较多的计算时间。 相似文献
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《高原气象》2021,40(3):621-631
陆面模式可以模拟获得高时空分辨率连续的多层土壤湿度,但其精度受到地表参数的影响,土壤质地就是其中之一,本文利用CLDAS-V2.0(中国气象局陆面数据同化系统)驱动Noah-MP模式,开展了其对土壤湿度模拟的影响研究。结果表明,利用中国第二次土壤调查数据制作的中国区土壤质地数据(SNSS)与模式自带土壤质地数据(FAO)模拟的2014年中国区域土壤湿度日均值存在显著差异,0～10cm深度23.2%的区域差异性大于10%,74.9%的区域差异性大于1%;10～40 cm深度20.8%的区域差异性大于10%,69.8%的区域差异性大于1%。从时间序列来看,两组实验模拟结果均能基本反映土壤湿度随时间变化的规律,SNSS在0～10 cm处模拟结果表现更好,但在10～40 cm处出现低估现象。从空间分布分析,使用SNSS土壤质地类型之后,CLDAS/Noah-MP土壤湿度模拟结果与观测值的偏差为负值的区域较多,尤其是10～40 cm深度,大多数区域模拟值均存在低估;与FAO模拟结果比较,SNSS在东南和西南地区0～10 cm和10～40 cm深度的模拟效果有所改进;东北地区0～10 cm深度SNSS的模拟效果好于FAO,但10～40 cm深度的模拟精度两者相差较小。 相似文献
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利用2007—2008年辽宁锦州玉米农田生态系统野外观测站资料,基于CoLM模型对玉米根分布在陆-气水热通量模拟中的影响进行研究,结果表明:模型模拟性能随年际气象条件的差异而不同,与2007年相比,2008年生长季内降水偏多,感热和潜热模拟精度明显提高;决定根分布形态的50%和95%根总量土层深度(d50和d95)两个参数中,d50比d95敏感;根分布对土壤湿度的影响在极端干旱条件下很小,在一定土壤湿度范围内随土壤湿度及土层深度的增大而减小;在水汽通量各分量中,植物蒸腾受根分布影响最大,其次是土壤蒸发,而叶片蒸发不受影响;根分布对潜热和感热模拟的影响随土壤湿度增大而减小。 相似文献
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为了改进青藏高原东北部土壤湿度的观测和模拟效果,利用AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS)亮度温度资料,估算了高原东北部的土壤湿度值;还利用耦合了Noah陆面模型的WRF中尺度模式WRF-Noah,结合牛顿松驰逼近同化法对AMSR-E估算的土壤湿度进行了同化试验。结果表明:与实测及NCEP再分析值土壤湿度相比,估算的高原东北部的土壤湿度值虽小些,但能够体现土壤湿度随降水事件等的影响。使用牛顿松弛逼近法同化后比没有同化或采用直接替代法模拟的土壤湿度的效果要好。在区域尺度上,通过对牛顿松弛逼近法中质量因子的详细控制,采用该同化方法后对沙漠地区土壤湿度的模拟改善最为明显,其次是草地以及灌木丛与草地混合区;在时间尺度上,采用牛顿松弛逼近同化方法后模拟值与实测值的均方根误差得到减少。 相似文献
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基于四川盆地24个农业气象站1996~2012年浅层10cm的旬土壤湿度、温度、降水和日照等观测资料,采用统计分析方法,分析了盆地四季多年土壤湿度时空分布特征以及气象因子对土壤湿度的影响。结果表明:四川盆地浅层土壤湿度空间分布整体呈现南多北少的态势,其大小为春、冬两季偏低;夏、秋相对较高,其中以秋季为一年内最高。时间变化趋势则表现为春夏有微弱的降低趋势,而秋冬呈现微弱上升趋势。小波分析表明,各季节普遍存在4~6年的准周期。从倾向率分析来看,在不同季节表现出减少的区域主要集中在南部及东北部地区,四川盆地其余各地呈现不同程度增加趋势,以绵阳地区变化较为显著,夏、秋两季均达到了1.4%/a。与气象因子相关分析中得出,在相对偏干的盆地西北部,浅层土壤湿度变化受降水的影响最大,而在较为湿润的南部和东北部受日照影响最大。 相似文献
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本文首先利用中国气象局国家气象信息中心提供的中国732个站点观测的土壤体积含水量,评估了CLM4.5（Community Land Model version 4.5）在CFSR（Climate Forecast System Reanalysis）近地面大气数据驱动下模拟的逐月土壤湿度（记为CLM4.5-CFSR）,然后基于CLM4.5-CFSR比较了皮尔逊相关法和自相关法计算得到的1980～2009年中国地区土壤湿度记忆性的区域及季节分布特征,量化了土壤湿度的记忆能力,研究了降水频率、降水强度和近地表气温分别对土壤湿度记忆性的影响。结果表明:CLM4.5-CFSR能较好地反映出大部分地区月时间尺度上土壤湿度的变化特征。两种方法描述的土壤湿度记忆性的空间分布特征相似,但季节特征不同。不同深度土壤湿度的记忆时长相差不大,在0.85～2.2个月不等,其中内蒙古东北部较大,新疆西南部较小。春季,较湿的土壤记忆性也较强。当降水频率较低时,其对蒸发速率较大的地区土壤湿度的记忆性影响很小,当降水强度较大时,它会迅速补充土壤散失的水分,破坏初始时刻土壤的干湿状态,引起其记忆性减弱。近地表气温变化主要通过影响土壤的蒸发过程减弱土壤湿度的记忆性。未来可利用气候模式开展数值敏感性试验对本文得到的结论进行机理研究,为进一步提高季节和季节内尺度的降水预报提供依据。 相似文献
13.
土壤湿度是影响天气和气候非常重要的因子之一,但目前针对土壤湿度可预报性的研究报道相对较少。该文在对BCC_CSM模式进行了适合的陆面初始化的条件下,设计了两组在中国东部地区采用不同土壤湿度初值的回报试验研究该地区土壤湿度的可预报性及初值对其可预报性影响问题。试验结果表明:BCC_CSM模式在真实的外场强迫下可以模拟出相对合理的土壤湿度;土壤湿度的可预报性在表层约为3候,随着深度的增加,土壤湿度的可预报性持续时间增加,在中层预报性甚至能达到月尺度以上;初值对于土壤湿度的预报存在影响,在表层影响时间约为2~3候,影响时间随着深度增加;浅层土壤湿度受降水的影响较大,浅层土壤湿度变化滞后降水变化约1~2 d,中层土壤湿度变化与降水变化存在5 d左右的滞后关系。 相似文献
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利用1949—2018年玉米产量数据、NCEP再分析资料、帕尔默干旱指数、标准化降水蒸散指数、土壤含水量和SST等, 分析了太平洋海温三极子对中国东北地区春玉米气候产量的影响。结果表明: 东北地区春玉米气候产量与收获当年1—5月的太平洋海温三极子存在显著相关, 太平洋海温三极子能够通过太平洋上空的遥相关型影响东北地区春玉米播种出苗期和全发育期的区域环流场, 进而影响区域降水、土壤含水量、帕尔默干旱指数和标准化降水蒸散指数等与东北地区春玉米气候产量密切相关的因子。当太平洋海温三极子增强时, 太平洋上空会形成类似Rossby波列结构的遥相关型, 在东北地区高空产生负涡度异常, 有利于上升气流的形成和降水的增加。太平洋海温三极子也有利于在低层形成从西北太平洋向东北地区的东南风异常, 通过水汽传输进一步增强东北区域降水。 相似文献
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Through an Australia-China climate change bilateral project, we analyzed results of 51-year global offline simulations over China using the Australian community atmosphere biosphere land exchange (CABLE) model, focusing on integrated studies of its surface energy, water and carbon cycle at seasonal, interannual and longer time-scales. In addition to the similar features in surface climatology between the CABLE simulation and those derived from the global land-surface data assimilation system, comparison of surface fluxes at a CEOP reference site in northeast China also suggested that the seasonal cycles of surface evaporation and CO2 flux are reasonably simulated by the model. We further assessed temporal variations of model soil moisture with the observed variations at a number of locations in China. Observations show a soil moisture recharge–discharge mechanism on a seasonal time scale in central-east China, with soil moisture being recharged during its summer wet season, retained in its winter due to low evaporation demand, and depleted during early spring when the land warms up. Such a seasonal cycle is shown at both 50- and 100-cm soil depths in observations while the model only shows a similar feature in its lower soil layers with its upper layer soil moisture varying tightly with rainfall seasonal cycle. In the analysis of the model carbon cycle, the net primary productivity (NPP) has similar spatial patterns as the ones derived from an ecosystem model with remote sensing. The simulated interannual variations of NPP by CABLE are consistent with the results derived from remote sensing-based and process-based studies over the period of 1981–2000. Nevertheless an upward trend from observations is not presented in the model results. The model shows a downward trend primarily due to the constant CO2 concentration used in the experiment and a large increase of autotrophic respiration caused by an upward trend in surface temperature forcing data. Furthermore, we have compared river discharge data from the model experiments with observations in the Yangtze and Yellow River basins in China. In the Yangtze River basin, while the observed interannual variability is reasonably captured, the model significantly underestimates its river discharge, which is consist with its overestimation of evaporation in the region. In the Yellow River basin, the magnitudes of the river discharge is similar between modeled and observed but its variations are less skillfully captured as seen in the Yangtze River region. 相似文献
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南阳市土壤湿度与气候变化的关系分析 总被引：1，自引：0，他引：1
根据19812005年的气象观测资料和土壤湿度测定资料,利用统计学方法,分析了南阳市土壤湿度变化规律及与温度、降水的关系,结果表明:土壤湿度无论是年均值或最小值都呈明显下降趋势,年平均相对湿度下降约0.4%;浅层湿度变化幅度小,深层变化幅度大.影响土壤湿度的气象因子中,气温与浅层土壤湿度呈明显的负相关,降水量与深层土壤湿度呈明显正相关;各季土壤湿度与气温和降水量的二元回归方程都通过了F检验,其中春秋冬季通过0.01的显著性检验,夏季通过0.05的显著性检验. 相似文献
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The University of Oklahoma’s Advanced Regional Prediction System (ARPS) was used to examine the impacts of varying mean soil moisture and model resolution on the magnitude and frequency of precipitation events in the U.S. Central Plains and to determine whether modeled soil moisture and precipitation fields exhibit scale invariance using the statistical moments. It was found that high soil moisture resulted in greater precipitation amounts and a higher frequency of events, suggesting the occurrence of a positive soil moisture–precipitation feedback. The scaling analysis performed on cumulative precipitation determined that these fields did not exhibit signs of self-similarity and, therefore, statistical properties cannot be predicted at other resolutions. The scaling properties of soil moisture were highly variable in time which has important implications for the use of remotely sensed data, as scaling properties from 1 day cannot necessarily be applied to subsequent days. 相似文献
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用遥感资料估算深层土壤水分的方法和模型 总被引：7，自引：0，他引：7
该文以热惯量法为基础,在EPPL7地理信息系统（GIS）的支持下,考虑土壤质地的影响,探讨了利用NOAA/AVHRR遥感资料估算深层土壤水分的方法和模型。结果表明:表层土壤水分与深层土壤水分之间有较好的非线性关系,可以用遥感得到的表层土壤水分去估算深层土壤水分,且效果优于直接分层建立统计模型。 相似文献