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第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会

召开年：2006
召开地：拉萨
出版时间： 2006-09-03

主办单位：中国科学院青藏高原研究所;中国科学院旱区环境与工程研究所

会议文集：地球科学进展

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1.利用步长模拟对青藏高原涡度方差测量法的质量评价
- S. Metzger;马耀明;T. Markkanen;M. G(o)ckede;李茂善;T. Foken
- 《第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会》 | 2006年
摘要：利用痕迹模拟方法对青藏高原两处地方涡度方差的测量数据进行了质量分析,揭示了其空间和时间结构.分析表明高达1/3的测量没有达到必要的数据正确假设.尽管这样对潜热、CO2、动量通量的测量基本通过测试,可以适用于基础研究,但是经常发现特定的风矢量违背基本假设条件.感热通量的测量允许使用不间断的连续测量法,然而由于局地地形的影响少量评估指数未能合理解释,但能够指示出组织结构及用于导出边界层中尺度流体模型假说.
2.SHARE-Asia自动气象站网络:喜马拉雅山-喀喇昆仑山地区气候研究的一个必要组成部分
- E. Vuillermoz;L. Bertolani;C. Smiraglia;GP. Verza;G. Tartari;National Research Council-Water Research Institute (CNR-IRSA);A. Marinoni;Via Gobetti 101;P. Bonasoni;Via Gobetti 101
- 《第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会》 | 2006年
摘要：Ev-K2-CNR SHARE-Asia计划的目标就是建立一个沿喜马拉雅山-喀喇昆仑山脉的监测网络,为气象学和气候研究提供参数,特别是为季风变化、大气化学、冰川学、高海拔湖沼学和古湖沼学等研究,同时也为准确地确定地球表面坐标.SHARE-Asia 计划的一个特殊的目的是发展一套完整的测量系统,以满足不断进步的环境与地球科学;促进当地的技术升级和建设的能力.就像WMO-CEOP 和UNEP-ABC一样,SHARE-Asia 气象-气候及大气化学观测站已经成为重要的国际科学计划的一部分.
3.利用MODIS fAPAR傅立叶时间序列分析研究植被光合作用活动对净辐射和降雨的响应:青藏高原个例研究
- 贾立;M. Menenti;Istituto per i Sistemi Agricoli e Forestali del Mediterraneo (ISAFOM)
- 《第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会》 | 2006年
摘要：气候变化对植被动力学有非常大的影响.为了定量描述气候变化对植被的影响,文章利用MODIS fAPAR 数据和NCEP 的净辐射和降雨再分析数据对青藏高原地区气候变化对植被的影响进行了时间序列分析.研究所用的数据时间跨度为2000年至2005年.首先利用NCEP 再分析数据建立了干旱度因子的时间序列,为了与MODIS fAPAR 具有相同的时间采样间隔,由NCEP的日净辐射和日降雨量得到每8天的平均净辐射和8日降雨的和.根据一定时间间隔的净辐射与降雨量的比可以用来衡量相对于可利用水分的剩余能量,因此该比值也是干旱灾害的度量.其次,对MODIS fAPAR 的傅立叶时间序列分析提供了两个植被光合作用对干旱相应的因子,即fAPAR的年平均值及其年振幅值.在时间和空间尺度上对植被光合作用活动与干旱指数之间的关系进行了定量分析.对湿年和干年之间的响应差异进行了比较.研究表明较干地区对气候变化的响应最为显著.分析应该扩展到更长的时间跨度以便更加有效地在时间和空间尺度上评估气候变化对植被动力学的影响.
4.青藏高原地表能量通量的估计
- 季劲钧;中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室;黄玫
- 《第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会》 | 2006年
摘要：利用1981-2000年逐日气候、植被和土壤基础资料作为输入,以大气-植被相互作用模式(AVIM2)计算了青藏高原0.1°分辨率的年平均地表能量通量的空间分布和季节变化特征.结果显示,年平均地表净辐射通量由高原西南部的100 W/m2减少到东部的70 W/m2左右.高原东南部的林区潜热通量强而感热通量弱,从高原东南向西、向北潜热通量逐渐减少,而感热通量逐渐增大.夏季这种趋势更加显著.冬季除东南部外,高原上广大地区地表能量通量都较低.
5.夏季青藏高原加热和环流场的日变化
- 刘新;中国科学院大气物理研究所;吴国雄;李伟平
- 《第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会》 | 2006年
摘要：通过使用NCEP/NCAR再分析资料,分析了夏季青藏高原地区非绝热加热场的日变化特征以及高原上空环流场的日变化特点.分析发现青藏高原及其邻近地区上空环流的日变化在欧亚地区大气环流系统中表现最为显著.环流日变化是被非绝热加热的日变化所驱动的,特别是被太阳辐射日变化所驱动.由于高原上空大气柱质量远小于低海拔的平原地区,故太阳辐射日变化引起的加热日变化可在高原地区产生更为显著的环流日变化.通过位涡方程的诊断证实,白天高原加热增强,可在大气上层制造大量负位涡并向周边地区辐散,使高原地区大气高层成为负涡源.而低层则是加热制造正位涡,并使周边地区向高原的辐合增强,摩擦耗散是低层抑制正位涡增长的主要因素.而夜间加热减弱使高原对局地环流的影响作用大为减弱.故而高原及其周边地区的局地环流也具有明显的日变化特征.
6.陆面水文过程与大气模式的耦合及其在黑河流域的应用
- 高艳红;程国栋;崔文瑞;CHEN Fei;David Gochis;YU Wei
- 《第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会》 | 2006年
摘要：陆面过程模式对陆面水文过程有比较详尽的描述,然而,目前的陆面水文过程只考虑了垂直方向的水分运移,比较适合平坦地区的模拟,而在地形坡度较大的山区只考虑垂直方向的水分移动是不够的,尤其是目前随着计算机条件提高,分辨率越来越高,地表水以及土壤水的侧向流动成为山区水文过程必须考虑的部分.同时,目前的陆面过程模式中的径流量是作为诊断量处理,不参与运算.针对以上问题,对Noah陆面过程模式进行了改进,增加了地表积水和积水蒸发、坡面汇流方案、次表面流方案,并且将Routing模块通过次网格过程与大气中尺度模式MM5耦合,发展了高分辨率大气-水文耦合模式.运用发展的高分辨率大气-水文耦合模式,对黑河流域中上游2003年6月23～25日降水过程进行了模拟,研究了陆面水循环过程对大气场的影响.结果表明陆面水循环过程对近地层大气影响很大,首先影响了土壤的湿度与蒸发,进而对边界层稳定性,云结构、云水、雨水含量产生影响,对区域降水也有一定影响.
7.珠峰北坡地区近地层大气湍流与地气能量交换特征
- 仲雷;中国气象局成都高原气象研究所高原气象开放实验室;中国科学院研究生院;马耀明;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所;苏中波;刘新;李茂善;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所;马伟强;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所;王永杰;中国科学院研究生院
- 《第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会》 | 2006年
摘要：利用珠峰北坡曲宗地区连续一年的大气观测资料(2005年4月至2006年3月),分析了珠峰北坡地区近地层大气湍流宏观统计特征和西南季风爆发前后地气能量交换特征.研究表明在珠峰北坡地区Monin-Obukhov相似定律同样适用.拟合得到了珠峰北坡曲宗地区近地层无因次风速分量方差以及温度和湿度归一化标准差和静力学稳定度的函数关系.研究得出曲宗地区能量平衡各分量(净辐射通量、感热通量、潜热通量和土壤热通量)以及地面加热场具有明显的季节变化和日变化规律.尤其是在西南季风的影响下,曲宗地区感热通量和潜热通量在季风爆发前后具有明显相反的变化趋势.其它特征参数(波文比和地表反射率)在西南季风爆发前后的变化规律也十分明显.
8.青藏铁路路基表面太阳总辐射和温度反演方法
- 胡泽勇;程国栋;谷良雷;李茂善;马耀明
- 《第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会》 | 2006年
摘要：通过对"青藏铁路乌丽垭口大桥段不同走向路基表面热状况观测试验"资料的分析,改进了已有的青藏铁路边坡表面上的太阳总辐射和表面温度反演方法,并利用中日合作"青藏高原能量水分循环试验"(GAME-Tibet)沿青藏公路长时间序列地面观测资料,建立了地理位置和海拔高度与反演系数之间的统计关系,将该反演方法推广到青藏铁路全线.
9.青藏高原降水中稳定氧同位素研究进展
- 余武生;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰冻圈与环境联合重点实验室;田立德;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰冻圈与环境联合重点实验室;马耀明;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰冻圈与环境联合重点实验室;尹常亮
- 《第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会》 | 2006年
摘要：稳定氧同位素(δ18O)在冰芯研究中能够很好地反映气候变化,尤其是气温变化的一项重要指标.研究青藏高原降水中δ18O为科学的解释冰芯中δ18O记录具有重要的指示意义.分别介绍了青藏高原季风区、非季风区以及季风区和非季风区的过渡区降水中δ18O研究历史和现状,并对该领域未来的研究趋势进行了展望.
- 青藏高原;
- δ18O;
- 降水;
- 冰芯;
10.西藏纳木错流域冻土环境初步研究
- 田克明;刘景时;康世昌;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所;李潮流
- 《第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会》 | 2006年
摘要：利用在西藏纳木错流域念青唐古拉山北坡(NQN,海拔5 400 m)和西北保吉乡(BJ,海拔4 730 m)布设的两台带有四层土壤探头自动气象站(AWS)2005-2006年冬季10个月观测数据进行了统计分析.结果表明:观测期间NQN日及月平均气温均低于BJ,但变化幅度均小于BJ,土壤冻结时间比BJ长,两处的气温梯度为0.31℃/100 m.与安多月平均气温比较,推断NQN存在高山多年冻土.NQN大气-土壤及土壤内热传输速度快于BJ;冻结期内土壤中未冻水含量在0～-2.5℃时发生跃变且与土壤温度存在较好的线性关系;相同深度处NQN土未冻水含量较小.土壤温度日变化在0～40 cm深度处较明显,40cm深度以下变化很小,未冻水含量日变化在5 cm深度较明显,20 cm以下变化微弱.利用两观测点冻结深度(Df)与冻结积温(Tg)的良好相关建立模型,NQN为:Df-n= 0.0016Tg+ 1.69,R2=0.9958;BJ为:Df-b= 0.002 Tg+ 1.13,R2= 0.9424,并由此推断出两观测点最大季节冻结深度分别为1.69 m和1.13 m.
11.喜马拉雅山北坡典型高山冻土区冬季径流过程
- 张菲;刘景时;巩同梁;清华大学水利水电工程学院
- 《第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会》 | 2006年
摘要：喜马拉雅山北坡广泛分布着岛状多年冻土,冻土对径流过程有着不可忽视的影响.卡鲁雄曲是该区唯一有常规水文气象观测资料的流域,海拔范围是4 550～7 200 m,其中5 100 m以上为高山冻土区,以下为深层季节冻土区.近20年径流有较明显的增加趋势,为了探明引起径流变化的原因,采用流域内翁果水文站1983-2003年的月径流资料,通过Mann-Kendall趋势检验法,Sen坡度估计以及相关统计分析方法,发现寒冷期(11月至次年3月)径流有不同程度的涨幅,发生突变的年份在1990年左右.尤其以1月份最为明显,后10年比前10年增加了67％.遥相关分析表明,1月份径流与7～12月径流有通过95％显著性检验的相关性,它们的共同作用使得径流变化尤为显著,这是冻土区所特有的.
12.基于土壤水模型及站点资料的土壤湿度同化方法
- 张生雷;中国科学院研究生院;谢正辉;田向军;师春香;陈锋
- 《第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会》 | 2006年
摘要：基于非饱和土壤水模型和扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter)同化算法并结合陆面过程模型VIC发展了一个土壤湿度同化方案,并进行了理想试验及同化站点资料的同化试验.理想试验结果表明:扩展卡尔曼滤波方法能完整反演土壤湿度廓线,对土壤湿度的估计有较大改善;观测深度、观测层数和观测资料引入频率对同化结果有一定影响;加大观测频率,可以进一步改善同化效果.利用气象强迫驱动陆面模型VIC算出地表入渗条件而进行的同化站点资料的试验所得土壤湿度分布与观测资料基本吻合,反映了站点土壤湿度的月、季变化,表明该方案是合理的.
13.被动微波遥感反演中国西部地区雪深、雪水当量算法初步研究
- 孙之文;施建成;中国科学院遥感应用研究所遥感科学国家重点实验室;蒋玲梅;杨虎;张立新
- 《第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会》 | 2006年
摘要：雪深、雪水当量是积雪研究中重要参数,其在流域水量平衡和融雪径流预报以及雪灾监测与评价中起着重要作用.Chang等(1987)以辐射传输理论和米氏散射为理论基础,假定积雪密度和颗粒大小为常数,利用实测雪深数据和SMMR的亮温数据,通过统计回归方法,建立了雪深与18 GHz和37 GHz水平极化的亮温梯度之间的关系,发展了SMMR半经验的反演雪深的算法.后在此基础上又发展了针对SSM/I的半经验反演雪深算法.2002年发射的装载于Aqua卫星上的AMSR-E是新一代的被动微波辐射计,性能较以往星载被动微波辐射计有较大提高,采用了改进后的SSM/I的半经验算法作为其估算全球雪水当量的反演算法.将AMSR-E的雪水当量产品与气象台站观测的雪水当量进行比较,发现在新疆地区和青藏高原地区雪水当量的RMSE分别达到31.8 mm和21 mm.本研究旨在建立基于AMSR-E亮温数据,适用于中国西部地区的雪深和雪水当量反演算法.首先收集整理了2003年新疆地区的雪深、雪水当量数据和AMSR-E亮温数据,去除错误样本,利用统计回归的方法,建立了新疆的反演雪深、雪水当量的半经验算法,算法中加入积雪覆盖度参数,较以往的算法有所改进,与气象台站观测数据比较,结果也表明新疆地区建立的经验算法较AMSR-E的雪水当量算法有较大改进,RMSE为15.7 mm.但青藏高原地区因海拔高,地形复杂,大部分地区积雪较浅,空间分布不均和冻土存在等诸多因素运用同样的方法建立反演算法,结果不甚理想,以后的研究将重点消除这些干扰因素.
14.冻土模式的改进和发展
- 李倩;孙菽芬
- 《第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会》 | 2006年
摘要：本研究首先对当今常用的冻土模式进行了改进.以土壤总焓和土壤水总质量替代原来的温度和体积水含量作为方程预报量,使冰水相变速率项变为诊断量,避免了原冻土模式计算过程中由于冰水相变速率项预估的误差造成计算过程中的温度偏差.同时对该新形式模式所发展的诊断量方程组设计了合理省时的数值计算方案.实验表明,改进后模式的模拟结果与观测值有较好的吻合.此外,分析比较了目前常用的3种冻融方案的理论基础及模拟结果,发现基于热力学平衡态推导得到的包含土壤水势影响的参数化方案能很好地模拟土壤的冻融变化过程,不同的冻融方案会对土壤内的温度、水量及表面的感热和潜热模拟结果产生较大的影响.
15.青藏高原复杂地表能量通量研究
- 马耀明;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所;姚檀栋;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所;王介民;胡泽勇;石川裕彦;马伟强;M. Menenti;苏中波
- 《第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会》 | 2006年
摘要："全球能量水循环之亚洲季风青藏高原试验研究"(GAME/Tibet)和"全球协调加强观测计划(CEOP)亚澳季风之青藏高原试验研究"(CAMP/Tibet)的加强期观测和长期观测已经进行了9年多,并且已取得了大量的珍贵资料.首先介绍了GAME/Tibet 和CAMP/Tibet 试验的情况,并利用观测资料给出了局地能量分布(日变化和月际变化)特征.复杂地表区域能量通量研究是青藏高原地气相互作用研究中的重中之重.卫星遥感的应用成为解决这一问题,即实现GAME/Tibet和CAMP/Tibet试验主要初衷的必不可少的手段.利用卫星遥感观测(Landsat-7 ETM)资料结合地面观测的方法,计算得到了相关地区非均匀地表区域上的地表温度、地表反射率、标准化差值植被指数(NDVI)、校准的调整土壤植被指数(MSAVI)、植被覆盖度和叶面指数(LAI)及能量平衡各分量(净辐射通量、土壤热通量、感热和潜热通量)的分布图像,所得结果基本可信.为了得到整个青藏高原复杂地表的热通量分布,中国科学院青藏高原研究所正在与其他研究单位一起建立青藏高原地表和大气过程监测系统(MORP).最后介绍了该监测计划和已建立的3个综合观测研究站及如何利用建立的台站把站点观测的热通量推广到整个青藏高原的途径.
16.青藏高原地区能量水分循环:地表能量平衡和湍流热通量
- 苏中波;张廷;马耀明;贾立;文军
- 《第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会》 | 2006年
摘要：文章给出了青藏高原能量水分循环研究的概况和总结,着重估计了能量平衡各分项和湍流热通量等.在能量平衡的计算基础上,尽管能量不平衡的原因解释仍有争论并且没有解决,但我们揭示了GAME/Tibet试验观测资料中能量不平衡现象.我们发现估算的潜热通量比实际观测的要高许多.然而,根据能量平衡假设的计算结果和SEBS的估算一致性很好.在此基础上可以归纳出差异主要由GAME/Tibet试验观测资料中能量不平衡引起,潜热通量的实际观测可能偏小.
17.利用地面观测计算地表通量
- H. Ishikawa;K. Tanaka;Y. Oku;马耀明;胡泽勇;李茂善;马伟强
- 《第一届青藏高原能量和水分循环国际研讨会》 | 2006年
摘要：高原地表的感热和潜热通量在亚洲季风系统中有很重要的作用.由于高原地域辽阔,且自然环境较严酷,不利于建立完善的地面观测系统.因此,卫星遥感观测就成为测算高原整体感热和潜热通量的有效工具.地面场地的观测结果作为地表通量的真实值,对于卫星遥感测算是非常重要的.它也为构建陆面-大气模型提供了科学依据,是卫星资料的资料同化系统中的重要组成部分.计算场地热量通量有几种不同的处理方法.最简单的方法利用有效的观测和试验的参数,可以给出稳定连续的估计.愈精确的Bowen比或者廓线的观测能给出愈精确的信息.综合了湍流测量及辐射测量、土壤热通量的观测结果的估计对陆面-大气相互作用进行了详细的描述,以适应模式的发展.从1998年开始,这些方法联合应用到青藏高原;场地通量观测方面的成果以及目前对其理解将在本文中做一概述.