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全球土壤湿度的记忆性及其气候效应 总被引：7，自引：1，他引：6
利用1948-2010年全球GPCC月平均降水,GHCN_CAMS月平均气温资料,GLDAS-NOAH月平均、3h土壤湿度和降水资料以及观测资料,分析了土壤湿度与降水和气温之间的关系。结果表明：全球土壤湿度记忆性的时间尺度在20~110d不等,干旱地区浅层（0~10cm）土壤湿度记忆性较短,中深层（10~200cm）较长,湿润区及高山地区土壤湿度记忆性均较长,北半球春季土壤湿度记忆性最长,南半球夏季土壤湿度记忆性最长;降水和气温对同期土壤湿度在不同地区的作用不同,北半球夏、秋季降水是土壤湿度的主要来源,除非洲干旱区以外的中低纬度地区及南半球,土壤湿度随降水的增加而增加,随气温的升高而减小;浅层土壤湿度受同期降水和气温的影响最为显著;前期降水和气温对土壤湿度的影响存在着较大的空间差异,北半球中高纬度地区,当年的夏、秋季降水是次年春季土壤湿度的主要来源,中层土壤（10~100cm）是降水的主要存储层。浅层土壤受外界影响较大,对前期气候信息的存贮有限。中低纬度地区及南半球,中深层土壤更多地是存储前一个季节的气温和降水信息,对跨季节气候信息的存储并不明显;低纬度地区春季土壤湿度的增加可能有利于后期降水的增多,高纬度地区春季土壤湿度的增加可能使后期降水减少,在季节尺度上中层土壤湿度对后期的降水影响较明显,在月至日尺度上浅层土壤湿度对后期降水的影响更重要;春季干旱区尤其是中层土壤湿度的增加可能有利于夏季气温的降低。 相似文献
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以湄公河流域为研究区,采用区域气候模式RegCM3为模拟工具,以根系层土壤含水量为代表性指标,对A1B情景下未来研究区月尺度农业干旱进行了预估。基于地表能量平衡原理,系统分析了降水、蒸发、地表温度和根系层土壤含水量等农业干旱主要影响因素与区域气候模式模拟的大气环流、地表感热通量、地表潜热通量、地表净通量之间的联系和变化规律,从气陆间能量和水汽通量平衡角度,对农业干旱发生机理进行了识别。预估结果表明:从年内各月地表净通量和地表温度变化来看,未来春末(6月)和秋末(10月)湄公河流域温度增加明显,且土壤含水量减少也较为明显;同时,这两个时段蒸发旺盛和降水减少的趋势,有可能导致流域局部地区(尤其是非灌溉农业区)农业干旱的发生。 相似文献
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淄博煤矿矿坑排水对地表水体的污染及对地下水水质影响的研究 总被引：3，自引：0，他引：3
以山东淄博煤田富硫煤（w（St＞2％）煤矿作为典型研究区,阐述了由于直接排放酸性、高SO4离子、高硬度和较高矿化度（TDS）的矿坑水导致的地表水体及地下水的污染。研究区内地表水体的水质主要受控于矿坑排水的质量,区内主要河流、水库已被污染。引用这种受污染的地表水进行灌溉,会引起浅层地下水的严重污染,并影响到饮用此类地下水的人们的身体健康。为揭示污水灌溉过程中水-岩相互作用及地下水污染的机理,进行了现场土柱模拟实验,分别模拟了污水灌溉和降水入渗过程。实验结果表明,污水灌溉过程中SO4-不会被吸附,也不会产生沉淀,因此,污水灌溉是污灌区地下水受污染的主要原因。降水入渗实验表明,污灌区土壤中的SO4-,Ca2+和Mg2+,也可以通过降水淋滤进入地下水,这是污灌区地下水受污染的另一条途径。就对水环境的影响而言,酸性煤矿矿坑排水的环境效应是负面的,应予以高度重视。 相似文献
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首先分析了宁蒙引黄灌区近60年的气温变化特性,并据此划分基准期和变化期;分析了灌区种植结构的变化。然后采用彭曼公式和作物系数,分析了典型作物的物候期和灌溉需水的变化;并分析了灌区灌溉需水量和灌溉时间节律对自然和社会环境变化的响应。结果表明:变化期相较基准期,气温明显升高,灌溉需水在此影响下,有所前移;总种植面积增大,春小麦的种植面积大幅降低,玉米、葵花等其他作物增加,使得灌溉需水总量增多,并有所后延;在总种植面积增大、种植结构改变和气候变化的综合作用下,灌区灌溉需水量呈较大幅度的增加趋势,但汛前讯后需水比例变化不大。 相似文献
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为了揭示中国表层土壤湿度的时空分布特征及主要影响因子,通过SMAP、SMOS、AMSR2、FY3B和FY3C 5个卫星平台的遥感信息,采用集合平均法合成了2015-2016年中国25 km、逐日表层土壤湿度信息,通过比较5套产品之间的差异来分析卫星产品的不确定性,分析了中国土壤湿度的空间和季节分布特征以及同降雨量和蒸散发量的关联。结果表明:中国表层土壤湿度呈较明显带状分布,与干湿气候带的分布基本一致,总体由西北向东南和东北增加;土壤湿度在大部分地区呈现明显季节变化,主要表现为夏高冬低,不同地区的季节变化特征有所不同;中国60%以上地区,土壤湿度受同步和前期降雨量的强控制影响;中国87.5%的地区土壤湿度和蒸散发呈显著正相关和强依存关系。 相似文献
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20世纪下半叶以来阿克苏河山前绿洲带气候、径流变化特征及其人类活动影响 总被引：4，自引：1，他引：3
利用1961-2000年气温、降水资料和20世纪50年代初/中期建站到2005年逐月实测径流资料,分析了20世纪下半期以来阿克苏河山口到塔里木河汇合区的气候与径流变化特征,同时分析了人类活动对区域气候及径流变化的影响.研究表明:研究区存在升温变化的趋势,尤其是冬季升温明显,40 a来增温率为0.13 ℃·(10a)-1,流域内降水增加趋势明显.阿克苏河两大支流合计年径流量20世纪90年代较50年代增加46.7%.受人类活动和绿洲效应等影响, 区域内温度变化不尽相同,阿克苏市夏季气温升高速率为0.20 ℃·(10a)-1,但阿拉尔夏季气温却以-0.27 ℃·(10a)-1速率呈下降趋势.耕地面积、灌溉引水增加等人类活动改变了径流的年内分配,使得阿克苏河补给塔里木河的水量明显减少,50a来阿拉尔水文站年径流量持续减少,径流量减少达15.9 %. 相似文献
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土壤湿度作为一个具有“记忆性”的重要气候变量,可以通过改变地表的能量和水分交换,进而影响局地乃至全球的大气环流,因此受到全球气候观测系统计划的重视。近年来青藏高原土壤湿度观测网（站）建设发展迅速,为局地陆气相互作用研究提供了可靠的数据支撑。本文从不同的土壤湿度资料在青藏高原的适用性、高原土壤湿度的时空变化特征及其对气候的影响综述了近年来的国内外研究进展。由于土壤湿度在时空上的高度变异性,现有相关研究大多使用再分析资料、陆面数据同化资料和卫星遥感数据来补充观测资料进行青藏高原土壤湿度与气候的相互影响研究。但模式选择、算法和实验方案的不同,导致青藏高原土壤湿度的补充资料适用性不同,使得前人对高原土壤湿度如何影响中国及全球气候得出不同结论,故相关问题需要进一步讨论,并提出了后期青藏高原土壤湿度研究需要解决的关键问题。 相似文献
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由于灌区下垫面性质的空间变异性和人类活动对水分循环的影响,灌区呈现出与自然流域不同的水文特征。在不同尺度水文特征的研究中,人们注意到灌溉排水与水文学的联系,并提出了灌溉水文学的概念。近年来,灌溉对灌区水文的影响及节水灌溉的尺度效应等研究,逐渐丰富了灌溉水文学的研究内容,灌溉水文学研究的重要性日渐突出。本文在分析灌区水文现象、水分循环及灌溉对灌区水分循环影响的基础上,阐述了不同学者对灌溉水文学概念的理解,在总结国内外灌溉水文学及相关领域研究进展的基础上,提出了灌溉水文的研究重点及其发展趋势。并提出,灌区水文观测和灌区信息的准确获取是灌溉水文学的研究基础,针对灌区特点而开发的数值模拟和灌区分布式水文模型是主要研究手段,尺度效应和尺度转换是研究的难点。 相似文献
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渭北黄土台原区, 地面平阔, 土质肥沃, 是我省利用黄土地下水和引用地表水灌溉的主要地区, 面积达万余平方公里。广大黄土台原区, 经长期地表水灌溉后, 产生了潜水位的大面积、大幅度上升, 大面积黄土湿陷的发生以及老滑坡的活化、新滑坡的加剧等产生了一系列黄土水文地质工程地质问题。因此研究“黄土地下水的赋存条件与运移特征办不但对合理开发利用地下水、综合治理黄土地区水文地质工程地质问题, 以及建立黄土地区水文地质基础理论等, 都具有重要的实际意义和科研价值。 相似文献
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Zhen-chao Li Zhi-gang Wei Shi-hua Lv Wen-jie Dong Yan-hong Gao Hong Wei Zhi-yuan Zheng 《Environmental Earth Sciences》2014,72(4):1155-1166
Complex interactions between the land surface and atmosphere and the exchange of water and energy have a significant impact on climate. The Tibetan Plateau is the highest plateau in the world and is known as “Earth’s third pole”. Because of its unique natural geographical and climatic characteristics, it directly affects China’s climate, as well as the world’s climate, through its thermal and dynamic roles. In this study, the BCCCSM1.1 model for the simulation results of CMIP5 is used to analyze the variation of the land surface processes of the Tibetan Plateau and the possible linkages with temperature change. The analysis showed that, from 1850 to 2005, as temperature increases, the model shows surface downward short-wave radiation, upward short-wave radiation, and net radiation to decrease, and long-wave radiation to increase. Meanwhile, latent heat flux increases, whereas sensible heat flux decreases. Except for sensible heat flux, the correlation coefficients of land surface fluxes with surface air temperature are all significant at the 99 % significance level. The model results indicate rising temperature to cause the ablation of ice (or snow) cover and increasing leaf area index, with reduced snowfall, together with a series of other changes, resulting in increasing upward and downward long-wave radiation and changes in soil moisture, evaporation, latent heat flux, and water vapor in the air. However, rising temperature also reduces the difference between the surface and air temperature and the surface albedo, which lead to further reductions of downward and upward short-wave radiation. The surface air temperature in winter increases by 0.93 °C/100 years, whereas the change is at a minimum (0.66 °C/100 years) during the summer. Downward short-wave and net radiation demonstrate the largest decline in the summer, whereas upward short-wave radiation demonstrates its largest decline during the spring. Downward short-wave radiation is predominantly affected by air humidity, followed by the impact of total cloud fraction. The average downward short-wave and net radiation attain their maxima in May, whereas for upward short-wave radiation the maximum is in March. The model predicts surface temperature to increase under all the different representative concentration pathway (RCP) scenarios, with the rise under RCP8.5 reaching 5.1 °C/100 years. Long-wave radiation increases under the different emission scenarios, while downward short-wave radiation increases under the low- and medium-emission concentration pathways, but decreases under RCP8.5. Upward short-wave radiation reduces under the various emission scenarios, and the marginal growth decreases as the emission concentration increases. 相似文献
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The world has been undergoing a remarkable process of urbanization, especially in developing countries in recent years. The urbanization process has brought about great urban development and large population agglomeration, changes in production and lifestyle, and man-made disturbances such as greenhouse gas and pollution emissions. As the global urbanization process continues to advance, its impact on climate change continues to strengthen significantly. This paper mainly reviewed and summarized relevant researches from two aspects: the influence of urbanization on climate change and the mechanism of influence of urbanization on climate change. Urbanization causes regional warming and urban heat island effect, extreme events such as high temperature, heat wave and heavy rainfall increase in frequency, and also leads to increased urban flood risk. The increase of pollutant emission in the process of urbanization is the main cause of air quality deterioration. Urbanization also has an indirect impact on air quality by changing urban climate. Urbanization has an important impact on climatic factors such as relative humidity, wind speed, sunshine and cloud cover. The impacts of urbanization on climate change are mainly realized through underlying surface changes, greenhouse gas and pollution emissions, anthropogenic heat emissions and urban high heat capacity. Urbanization not only directly affects the regional/local climate, but also indirectly affects the regional/local climate by promoting global climate change. Therefore, the impact of urbanization on climate change has a global and regional multi-scale superposition effect. 相似文献
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青藏高原气候系统变化及其对东亚区域的影响与机制研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
青藏高原地区特殊的大气圈、水圈、冰冻圈、生物圈等多圈层相互作用过程及其变化,不仅对青藏高原及其周边地区的气候格局和变化有重要影响,而且对东亚、北半球乃至全球的环流形势和异常产生深远影响。为此,全球变化研究重大科学研究计划于2010年9月启动了"青藏高原气候系统变化及其对东亚区域的影响与机制研究"项目,旨在开展青藏高原环境、地表过程、生态系统对全球变化的响应及其对周边地区人类生存环境影响的综合交叉研究,以揭示青藏高原气候系统变化及其对东亚区域的影响机制,提出前瞻性的应对气候变化与异常的策略,减少其导致的区域自然灾害的损失。项目实施近3年来,开展了青藏高原首次"星—机—地"综合立体协同观测试验和大规模地气相互作用综合观测试验。在遥感结合地面观测估算青藏高原地表特征参数和能量通量方法,高原地区上对流层和下平流层结构,高原季风与东亚季风和南亚季风之间的内在联系,中国及青藏高原地区太阳辐射和风速的年代际变化趋势,青藏高原春季感热源减弱及其对亚洲夏季风和中国东部降水的影响,以及极高海拔地区土地覆被格局等方面取得了一些突出进展。 相似文献
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以两种植被数据为基础,分别利用区域和全球气候模式对过去300年土地利用和地表覆盖变化的气候效应进行了模拟研究。结果表明,耕地面积不断扩大所造成的自然植被破坏可能对区域性气候产生显著影响。通过对不同时期植被特征下地面温度、降水和低层大气环流的比较分析发现,中国东部地区耕地取代自然植被后,全年平均温度有所降低,且存在明显季节差异。植被退化地区的夏季温度有明显升高而冬季温度则显著降低; 同时夏季降水和850hPa风场发生显著变化： 夏季降水明显减少,而这一结果与低层(850hPa)大气环流的反气旋性增强相联系,即植被退化使中国东部夏季风环流减弱,这与目前观测事实是一致的。土地利用引起的地表覆盖的变化可能是东亚季风减弱的原因之一。 相似文献
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中国高精度土地覆盖数据在RegCM4/CLM模式中的引入及其对区域气候模拟影响的分析 总被引：1，自引：0，他引：1
基于中国1:100万植被图和1:600万植被区划图, 按照通用陆面模式CLM植被功能型分类标准, 制作了可用于CLM及RegCM4区域气候模式的25 km×25 km分辨率的中国高精度土地覆盖数据(简称VEG数据). 相比CLM默认使用的土地覆盖数据(简称ORG数据), VEG数据不仅能提供更多的土地覆盖局地特征, 还纠正了ORG数据中裸地和农作物的比例偏高、 灌木的比例偏低等误差. 对比使用两套土地覆盖数据的RegCM4多年连续积分结果, 分析了不同土地覆盖分布对气温、 降水等的影响, 并从地表能量收支的角度给出影响机理解释. 结果显示: VEG数据的使用, 使得模式对冬季气温和降水的模拟能力有一定提高, 模式在南部区域偏干偏冷的系统误差有所减弱; 采用VEG数据后, 由于粗糙度、 反照率等下垫面参数的改变及云量的变化, 使得地表能量收支发生显著调整. 青藏高原地区的气温变化与湍流通量和长波辐射的变化有密切的联系, 主要源自粗糙度引起的湍流通量增加、 以及云量引起的向下净长波辐射增加. 而在中国中部和南部, 短波辐射变化更为明显, 它与地表反照率的变化相一致. 基于所制作的土地覆盖数据, 可广泛应用于CLM模式在中国区域的应用之中. 相似文献
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The application of large aperture scintillometer observations to the validation of land surface models has important significances in better understanding and describing the influences of land surface processes on climate change. With observational data from stations, field survey data, and remote sensing data, the land surface processes of Miyun and Arou, two typical flux observation stations in northern China, were simulated by SiB2 model at the spatial scale of 1km2. The simulation was validated by the sensible heat fluxes obtained by Large Aperture Scintillometer (LAS) and Eddy Covariance measurement (EC). The results showed that: ①SiB2 has given a good simulation of the sensible heat flux as well as its diurnal variation and seasonal variation; ②The validation of large scale simulation by LAS can avoid the disadvantage of EC, such as energy disclosure and spatial scale differences with model simulation, and could give better results. 相似文献
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科奇喀尔冰川夏季表碛区热量平衡参数的估算分析 总被引：8，自引：8，他引：0
利用能量平衡原理、热传导理论和通量传输理论建立了一个热量平衡参数的估算模型,对西天山的科奇喀尔冰川夏季消融区中部表碛区的热量平衡参数进行估算与分析.结果表明:净辐射是表碛面热量收支的主要热源,吸收的热量主要以潜热和感热的形式向大气输送水汽和热量,剩余部分用于表碛增温耗热.与消融区上部的冰面和表碛面相比,在消融区中部表碛面热量收入中感热输送减小,同时向上的地热输送增加.热平衡支出项中,感热交换、蒸发耗热和地热通量的比例分别为39.1%、39.9%和21%,其中感热通量与蒸发耗热的比例比消融区上部有所提高,蒸发耗热的增加比较显著.在总的热量支出中,平均只有7.8%的热量可以用于表碛下部的增温和向深层传导. 相似文献
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大孔径闪烁仪研究区域地表通量的进展 总被引：15，自引：0，他引：15
地表湍流通量包括感热通量和潜热通量的准确测定对天气气候、农业、水文和水资源管理等意义重大。在几公里到几十公里尺度上有代表性的区域湍流通量的观测研究,特别在非均匀下垫面情况下,仍然非常困难。近年来蓬勃发展的大孔径闪烁仪（LAS）为这一问题的解决提供了全新手段。在介绍大孔径闪烁仪原理的基础上,综述了国内外利用大孔径闪烁仪开展区域地表通量观测研究的进展,包括在不同地表的LAS测量与涡动相关方法有关结果的对比,影响测量精度的关键因子分析,以及在区域地表通量遥感估算模型检验中的应用等,最后对大孔径闪烁仪的应用前景进行了展望。 相似文献
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《地学前缘(英文版)》2022,13(4):101385
Accurate modeling of urban climate is essential to predict potential environmental risks in cities. Urban datasets, such as urban land use and urban canopy parameters (UCPs), are key input data for urban climate models and largely affect their performance. However, access to reliable urban datasets is a challenge, especially in fast urbanizing countries. In this study, we developed a high-resolution national urban dataset in China (NUDC) for the WRF/urban modeling system and evaluated its effect on urban climate modeling. Specifically, an optimization method based on building morphology was proposed to classify urban land use types. The key UCPs, including building height and width, street width, surface imperviousness, and anthropogenic heat flux, were calculated for both single-layer Urban Canopy Model (UCM) and multiple-layer Building Energy Parameterization (BEP). The results show that the derived morphological-based urban land use classification could better reflect the urban characteristics, compared to the socioeconomic-function-based classification. The UCPs varied largely in spatial within and across the cities. The integration of the developed urban land use and UCPs datasets significantly improved the representation of urban canopy characteristics, contributing to a more accurate modeling of near-surface air temperature, humidity, and wind in urban areas. The UCM performed better in the modeling of air temperature and humidity, while the BEP performed better in the modeling of wind speed. The newly developed NUDC can advance the study of urban climate and improve the prediction of potential urban environmental risks in China. 相似文献
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农业开发已经直接或间接地影响并正在影响自然环境的许多方面,中国农业开发历史悠久,对自然环境造成的影响广泛而强烈,对认识人类活动导致的全球与区域环境变化具有代表性。文中总结了近年来基于考古和历史文献记录的中国历史耕地变化定量重建和耕地开发环境影响的研究成果。主要结论包括: (1)中国在历史耕地变化重建方面具有独特的优势,主要数据源包括田亩、税赋、人口等与耕地数量相关的数值记录,考古遗址点、聚落、路网、行政建制等与农业活动相关的信息,有关土地开发和农业生产的描述性记录等三大类。 (2)对全国尺度的耕地面积推断始于春秋战国时期,过去1000年以来已重建了省(路)域的垦殖率,过去300年基于历史记录重建的东北、华北等区域垦殖率的分辨率已到县,在重建基础上利用分配模型获得的过去300年格网化垦殖率的分辨率可达10 km×10 km甚至1 km×1 km。相比于当前广泛使用的国际数据集,这些区域定量重建结果更为准确。(3)历史时期中国耕地的3次大规模扩张分别主要出现在西汉、两宋和清中叶,与此相对应,植被破坏和水土流失从北方地区扩展到南方地区,从平原低地扩展到低山丘陵、深山地区;过去300年耕地变化导致了碳排放的增加和可辨识的区域气候变化。未来中国的历史耕地变化重建及其对环境影响研究,应与国际过去土地利用/覆盖研究衔接,研究重点为延长历史耕地重建时限、提高重建单元的空间分辨率和改进耕地格网化分配模型。 相似文献