河流碳循环模型研究进展     

刘娇娇  刘军志  宋超  张蔚珍  刘勇勤 《地球科学进展》2024,(2):111-123

河流是连接陆地和海洋两大碳库的“重要管道”和“生物反应器”,深入理解河流碳循环过程并建立河流碳循环模型是估算区域尺度河流碳通量的重要手段。当前,对河流碳循环模型构建与应用的探讨还较为缺乏。通过文献调研对河流碳循环机理和已有模型研究进行回顾和总结,首先归纳了河流中颗粒有机碳、溶解有机碳和溶解无机碳的主要来源及相关迁移转化过程,然后对经验统计和机理过程两大类河流碳循环模型的模拟方法、应用现状和优缺点进行了综述。经验统计模型采用统计或机器学习方法建立河流碳通量与环境因子的关系,建模较为简单,但普适性和外推性较差;机理过程模型在陆面模式或水文模型中耦合河流碳循环相关过程,物理性和可靠性较强,但较为复杂。不同模型的侧重点和对河流碳循环过程的表达各不相同,适用场景也不相同。河流碳循环模拟研究目前尚处于起步阶段,现有模型对陆地和水体碳循环过程以及人类活动影响的表达普遍不足,无法准确模拟和预测河流碳循环过程的长期变化。今后应加强对河流碳循环过程的观测,提高对陆地和水体碳循环机理的认识,进而完善其在模型中的表达,提高河流碳循环模拟的精度,为中国实现“双碳”目标提供科学支撑。  相似文献   

2009年中国一次沙尘暴过程中的水汽变化特征及WRF回报     

王澄海  胡菊  靳双龙 《中国沙漠》2013,33(1):205-213

通过对2009年4月22日至25日发生在甘肃、宁夏、内蒙古的一次沙尘暴观测和模拟回报试验,分析了沙尘暴过程中水汽及水热的变化特征,检验了天气研究和预报模式（WRF）对沙尘暴过程的模拟能力。结果表明,WRF能较好地再现出沙尘暴过程中水汽变化的基本特征。沙尘暴发生前,地面感热明显增加,大气中水汽明显减少。在沙尘暴过程中,扩散作用和气溶胶的凝结作用影响水汽的变化,而水汽的垂直方向变化较小;高空云水和云冰含量异常偏小,低层大气的温度和水汽含量下降。热力诊断的结果表明,沙尘暴过程中,由于水汽的相变,在600～800 hPa高度处,水汽凝结产生的视热源的加热率高达6 ℃·d-1,表明非绝热加热作用在沙尘暴的维持和发展起着重要的作用。  相似文献   

内蒙古半干旱区沙尘天气特征及其与地表特征的关系     

陈亿  尚可政  王式功  李艳  熊光洁 《中国沙漠》2013,33(4):1131-1137

利用2002-2010年朱日和气象站观测资料,结合同期归一化植被指数(NDVI),叶面积指数(LAI),植被净初级生产力(NPP)资料,分析了内蒙古半干旱区朱日和地区2002-2010年的沙尘天气特征。结果表明：朱日和地区临界起沙风速为9.4 m·s-1,2002-2010年沙尘天气频率和大于临界起沙风速频率呈波动变化,沙尘天气频率和大于临界起沙风速频率有很好相关性,超过18 m·s-1的强风极易导致沙尘天气的发生;定义标准化的沙尘天气频率（NfDO）为沙尘天气频率与大于临界起沙风速频率之比,当夏季降水量大于100 mm,夏季最大NDVI、最大LAI和最大NPP分别大于0.24、0.3 g·m-2·d-1和0.6 g·m-2·d-1（以碳计算）时,次年春季NfDO较低,沙尘天气不易发生;反之沙尘天气较易发生。对沙尘天气发生机制的分析发现,夏季有效的降水促进了植物生长,夏季降水量、最大NDVI、最大LAI和最大NPP增大,来年春天土壤不容易侵蚀,沙尘天气不易发生。  相似文献   

陇中黄土高原土壤水分变化特征及其机理分析   总被引：2，自引：1，他引：1  

李德帅  王金艳  王式功  李振朝  尚可政  闭建荣 《中国沙漠》2014,34(1):140-147

基于兰州大学半干旱气候与环境观测站（SACOL）2010年全年的观测资料,对陇中黄土高原半干旱区土壤水分的年变化和日变化特征进行了研究,并通过计算水汽通量与蒸散量,探讨了土壤-地表-大气间水分的交换和运移机理。结果表明：土壤湿度的季节变化主要受降水影响,各季节的平均土壤湿度均呈现出表层和深层低、中间层高的特点,最高值出现在地下10 cm附近;在无降水的情况下,土壤5~20 cm处的含水量呈现出夜间逐渐降低、白天逐渐上升的波形变化,这种变化与土壤水汽通量具有很好的一致性,而水汽通量的方向则受温度梯度的影响;在白天,地表温度高于气温与较深层地温,水汽在向空气蒸散的同时也由地表流向土壤深部,夜晚地表温度则低于较深层地温,水汽由土壤深部流向地表。因此土壤内部的水分蒸发主要出现在夜晚,且主要发生在地表40 cm以内的土壤孔隙中,而白天地表的实际蒸发主要存在土壤浅层0~5 cm,5 cm以下土壤水分的蒸发十分微弱。本研究结果对于改进半干旱区陆面计算模式以及当地的生态环境建设具有一定的参考价值。  相似文献   

基于SPI指数的甘肃省河东地区干旱时空特征分析   总被引：6，自引：1，他引：5  

王莺  李耀辉  胡田田 《中国沙漠》2014,34(1):244-253

干旱是西北地区主要的自然灾害之一。本文以甘肃省河东地区作为研究区,基于该地区38个气象站1971-2010年逐月降水数据计算标准化降水指数（SPI指数）,分析了不同时间尺度SPI指数的时间序列特征,探讨了SPI₃和SPI₁₂的年代际距平和倾向率的时空变化,以及特旱、重旱和中旱的发生频次。结果表明：（1）随着时间尺度的增加,SPI指数随机性在减弱,持续性在加强。干旱出现较多的时期为1991-2005年,出现较少的时期为1974-1982年。（2）20世纪80年代以前河东地区偏湿,90年代以后河东地区有偏干的趋势。河东地区行政区划分为7个部分,70-80年代,除甘南地区外,其余地区的SPI₃倾向率均显著增加;80-90年代,河东地区SPI₃倾向率持续减少,减少最明显的为定西地区;90年代到21世纪初,河东地区SPI₃倾向率又有增加趋势。对于SPI₁₂来说,自20世纪70年代到2010年,除甘南、陇南和天水地区的SPI₁₂倾向率为先减少后增加以外,其余地区均呈现先增加,后减小,然后再增加的趋势。（3）3个月时间尺度干旱的分布范围广,发生频次高,主要发生于河东地区的北部。12个月时间尺度的特旱主要发生在河东地区的北部,重旱和中旱主要发生在河东地区的东部。  相似文献   

中国西北地区旱涝年南亚高压异常特征   总被引：1，自引：0，他引：1  

张宇  李耀辉  王式功  刘抗 《中国沙漠》2014,34(2):535-541

利用1961年1月1日至2010年12月31日NCEP/NCAR再分析数据和站点观测资料,统计分析表明：中国西北区域重旱年典型特征为3、4月南亚高压中心均出现偏西约40°;偏旱年典型特征为3月至4月出现中心位置西移之后东撤,4月至5月出现西移,或4月偏东40°;偏涝年典型特征为7月至8月东西振荡幅度大;西北区域多雨年典型特征为5月中心位置位于孟加拉湾海域,9月明显出现南亚高压东部型,12月位置偏西40°。面积距平最明显的特征是重旱年、偏旱年南亚高压面积偏小,偏涝年、多雨年南亚高压面积偏大,同样也可以看到重旱年4月南亚高亚异常特征十分明显。强度和面积与西北区域降水很好的相关性主要存在于2—4月。  相似文献   

基于CALIPSO星载激光雷达的中国沙尘气溶胶观测   总被引：2，自引：0，他引：2  

徐成鹏  葛觐铭  黄建平  付强  刘华悦  陈斌 《中国沙漠》2014,34(5):1353-1362

基于2006年6月至2012年5月无云条件下CALIPSO星载激光雷达观测资料,分析中国典型地区（塔克拉玛干沙漠、柴达木盆地、戈壁区和华北）沙尘气溶胶分布。结果表明：塔克拉玛干沙漠和戈壁区为沙尘天气发生频率高值区,且前者在各高度层的沙尘发生频率都大于后者。沙尘发生呈季节性分布。塔克拉玛干沙漠在春季沙尘发生频率最大,抬升最高可至10 km,冬季频率最小,高度最低,主要分布在3 km以下。戈壁区在春季沙尘发生频率、抬升高度最大,冬季抬升高度最低,但低层发生频率大于夏、秋两季。在塔克拉玛干沙漠,沙尘光学厚度春季最大约为0.44,冬季最小约为0.17,春,冬季消光系数峰值最大,可达0.25 km^-1,且随高度的递减率大于夏,秋季。在戈壁区和柴达木盆地,沙尘光学厚度春季最大、秋季最小。在华北,沙尘光学厚度春季最大、夏季最小,消光系数在2 km以上春季最大,这主要是由于春季远距离高空传输到华北的沙尘量最多。塔克拉玛干沙漠与柴达木盆地的退偏比为0.2~0.35,戈壁区为0.16~0.28,可能是由于塔克拉玛干沙漠的物质组成与柴达木盆地相同,而与戈壁区不同。华北因低层沙尘与其他气溶胶混合导致退偏振比廓线随高度递增。4个区域对流层上部退偏比全为0.2,表明高空气溶胶可能为来自相同源区的沙尘。  相似文献   

黄土高原旱作区马铃薯叶片和土壤水势对垄沟微集雨的响应特征     

杨泽粟  张强  赵鸿 《中国沙漠》2014,34(4):1055-1063

于2011年在黄土高原半干旱地区以平地不覆膜为对照,研究了不同沟垄和覆膜方式对马铃薯叶片和土壤水势水势的影响。结果表明：不同沟垄和覆膜方式在不同土层和不同生育期对土壤和叶片水势的影响差异显著。（1）土壤水势日变化趋势：0～20 cm土层,土垄处理在开花期为先下降后上升型,土垄和覆膜垄处理在块茎膨大期为先下降后上升型,覆膜垄和全膜双垄沟播处理在成熟期为先下降后上升型,其余为逐渐下降型;20～40 cm土层,各处理土壤水势呈逐渐下降趋势。（2）叶片水势日变化趋势：开花期和块茎膨大期表现为双低谷型,双低谷分别在13：00和17：00,成熟期为“V”型,即单低谷型,低谷出现在17：00。各处理变化趋势相同,但水势存在差异。土垄处理在水分关键期（开花期和块茎膨大期）叶片水势显著高于其他处理,而全膜双垄沟播处理在成熟期最高。（3）生育期土壤水势和叶片水势均表现为先减小后增大的趋势。20～40 cm土层对叶片水势影响较大,土垄处理在该土层具有较好的水分状态,蒸腾作用较强加速了水分运移速率,是导致覆膜垄和全膜双垄沟播处理水势低于土垄的主要原因。在前期降雨较少的年份,由于较小的蒸腾作用,土垄处理可以保证马铃薯承受较小的水分胁迫;在前期降雨量较多的年份,覆膜垄和全膜双垄沟播处理则可以凭借其较大的蒸腾作用发挥较大的增产效果。  相似文献   

IPCC AR4多模式对中国地区未来40 a雪水当量的预估   总被引：3，自引：2，他引：1  

王芝兰  王澄海 《冰川冻土》2012,34(6):1273-1283

通过评估参加CMIP3计划的22 个GCM在20 世纪气候情景(20C3M)下中国地区雪水当量模拟能力的检验, 挑选出模拟能力较好的模式, 通过多模式集合方法, 对SEARS的模拟结果进行集合, 预估未来40 a雪水当量在中国地区的时空变化特征.结果表明: 在A1B情景下和B1情景下, 中国地区未来40 a雪水当量年际变化均呈减少趋势; 在A1B和B1情景下, 青藏高原地区、 华北平原地区、 长江中游地区及东北北部地区的雪水当量均呈减少趋势, 其中在昆仑山西段帕米尔高原地区减少最为显著, 其次为喜马拉雅山区和巴颜喀拉山东段地区.在中国北部的内蒙古高原地区、 云贵高原等部分地区的雪水当量则有所增加.总体上, A1B情景下比B1情景下雪水当量的减少更为明显. 2021-2050年雪水当量在青藏高原减少显著; 对于季节变化来说, 在秋冬季积雪的累积期, 雪水当量可能增加, 尤其在10-12月, 而在积雪消融的春夏季(2-6月)有所减少.  相似文献   

台风“碧利斯”的雷达反演及改进          下载免费PDF全文

段云霞  李得勤 《气象与环境学报》2012,28(5):25

利用两步变分反演方法,研究2006年第4号台风“碧利斯”,对照单部雷达资料和两部雷达资料的反演结果。结果表明：利用单部雷达资料不能很好的反演出台风的风场结构特征,而两部雷达资料在第一步反演背景场时,可以看出台风的涡旋特征。通过检验发现,此次台风过程的水平切向风在最大风速半径内部与Rankine模型相近,外部与Chen 3模型接近。为了更有效地利用单部雷达的观测信息准确定位台风的移动路径,故在单部雷达资料第一步反演背景场时加入模型弱约束。反演结果表明,加入模型弱约束后,反演的背景风场就能看出台风的涡旋特征,通过第二步反演后与两部雷达资料结果相近;加模型弱约束的单部雷达反演结果与两部雷达反演结果间u、v分量的相关系数均在0.8或以上,2-7 km高度层u、v分量的均方根误差明显减小。  相似文献