塔克拉玛干沙漠及周边地区大气水汽量的时空变化

利用塔里木盆地周边地区27个站的1961~2006年的降水、水气压资料和沙漠腹地塔中气象站1999~2006年的观测数据,重建了塔中站1961~1998年逐月水气压序列,并利用1976~2006年和田、库车、若羌、喀什和民丰(1999~2006年)等5个探空站实测资料对大气含水量与地面水汽压的关系进行了验证和计算,研究了塔克拉玛干沙漠及周边地区大气含水量时空变化,得出了新的水汽分布形式.结果表明:塔里木盆地内大气含水量的高值区,主要分布在沙漠北部、西部的边缘的绿洲地带,大气含水量在14~15mm.而沙漠腹地是水汽的低值中心,水汽含量仅为7~8mm.大气含水量的年际变化总体呈现增加趋势,1961~1986年期间,沙漠周边与腹地水汽含量的升降趋势均不显著,1986年后发生显著意义的突变,两地水汽增加明显.这与近50年来南疆降水显著增加的趋势是一致的.NCEP/NCAR再分析资料在塔克拉玛干沙漠地区偏差很大,与实际情况不符.     

塔克拉玛干沙漠腹地近地边界层温湿廓线与热量平衡分析

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测实验站2006和2007年7~8月取得的微气象观测资料,采用组合法、对数回归等方法,分析了沙漠腹地夏季近地层大气温湿廓线、沙层温度、地表辐射及热量平衡等微气象特征的日变化规律.结果表明:夏季夜间近地层存在逆温现象,在一定高度范围内气温随高度的升高而增加,日间气温变化情况与此相反.塔克拉玛干沙漠地表辐射平衡以正值为主,除大气向下长波辐射以外,其他各辐射分量(总辐射、反射辐射、地表向上长波辐射、净辐射)均有明显的日变化特征,呈现出标准的日循环形态.沙漠腹地地表热量交换以湍流感热占主导地位,只有一少部分热量以潜热形式输送给近地层大气,地表感热和潜热随着太阳高度角的升高和降低而变化,潜热最大值出现在凌晨,感热峰值出现在正午,观测分析还表明夏季沙漠下垫面对大气的加热作用较为显著,白天地面为强热源,晚上为弱冷源.     

气候变暖令沙漠更荒凉

最近，美国研究人员发现．沙漠土壤中缺乏植物所必需的氮。而且，随着全球气候变暖的加剧，沙漠土壤中残存的可怜的一点氮肥也不断变成气体挥发到大气中。土壤中氮的不断流失，导致能够生存的植物也越来越少。沙漠的零星绿色将逐渐被气候变暖所扼杀，沙漠的未来令人担忧。     

巴丹吉林沙漠腹地降水事件后的沙山蒸发观测

巴丹吉林沙漠腹地高大沙山和湖泊的形成机理一直是学术界研究的热点,其中关于高大沙山上大气降水能否入渗补给地下水一直存在较大争议.本文基于沙漠腹地的2年降水观测和沙漠边缘的长时间尺度降水资料,结合概率分布模型和日降水极值重现期分析,对沙漠地区的降水等级进行了划分,并利用沙漠腹地的自动气象站和涡度相关系统的观测数据,对不同等级降水事件后的沙山蒸发进行分析.结果显示,沙漠地区的降水事件可分为3类,即5 mm以下的常规降水事件CP(占总降水的90%以上)、20 mm左右的普通年份最大日降水OAM和数十年一遇的极端强降水事件EP.CP和OAM事件后,降水分别约需1~3 d和3~4周可被蒸发出地表,EP事件后水分则需较长的时间方可蒸发出地表.三类降水事件的累积蒸发与累积降水表明,高大沙山上的大气降水对地下水没有显著补给作用.本研究对深入探讨巴丹吉林沙漠腹地湖泊群的形成机理有重要价值.     

大气中碳酸盐的碳同位素分析及其来源指示意义

建立了Kiel碳酸盐装置Ⅲ和MAT 252气体质谱仪联机测量大气中微量碳酸盐样品碳同位素组成的测试方法, 并应用这一方法对2002年3~4月在西安采集的正常和沙尘暴大气样品中碳酸盐碳同位素组成进行了测定. 结果表明, 基于我国西北沙漠-黄土-古土壤体系中碳酸盐δ¹³C的演化原理, 对比两种不同天气下碳酸盐的δ¹³C值可以推知其来源和成因特征, 即沙尘暴大气碳酸盐δ¹³C约为-1.4‰~-4.2‰, 主要与粉尘源区风成砂物质有关; 而正常天气下碳酸盐δ¹³C约为-7.5‰~-9.3‰, 主要与局地表土细粒子释放有关. 对3月20日在西安采集的沙尘暴样品与源区沙漠物质以及下风区气溶胶样品的碳酸盐稳定碳同位素的对比分析表明, 大气碳酸盐δ¹³C在长距离输送中变化不明显, 因此它是一个比碳酸盐含量更好的指示来源物质的指标, 可为确定沙尘暴源区提供一个新的示踪工具.     

沙尘直接辐射效应对东亚地气系统的影响

基于东亚-北太平洋地区太阳高度角在春季乃至由冬季到夏季的逐日变化规律, 选取 2001 年春季发生的3 次典型沙尘暴为例, 利用包含详细气溶胶辐射参数化方案的大气辐射传 输模型, 模拟研究了该地区太阳高度角的变化对东亚-北太平洋地区沙尘直接辐射效应的可能 影响. 研究结果表明, 在沙尘暴爆发时间从春初(或冬季)到春末(或夏季)的变化过程中, 由于 该地区太阳高度角逐渐增大, 导致沙尘在大气顶晴空正辐射强迫值增加、负辐射强迫值降低 甚至转变为正强迫. 具体表现为: 在地表反照率低的海洋上空, 春初到春末太阳高度角的增 加使得沙尘在大气顶负辐射强迫的值由大变小, 即对地气系统由较强的降温转变为较弱的降 温作用; 在地表反照率较高的沙漠及其周边地区, 春初到春末太阳高度角的增加导致沙尘在 大气顶辐射强迫由负值转变为正值, 即对地气系统由辐射降温逆转为辐射增温. 云天辐射强 迫的研究结果与晴空类似, 但低云的存在相当于在一定程度上增加了地表反照率, 它一方面 使得沙漠上空沙尘层由冷却地气系统到加热地气系统这一逆转过程发生的日期提前, 也导致 了沙尘在海洋上空负的辐射强迫比晴空时随着太阳高度的增加减小得更为明显, 甚至局部地 区因为低云的存在由弱的负强迫变为弱的正强迫. 这一研究结果说明, 在东亚沙漠附近地区, 即便是同等强度的沙尘暴事件, 因为发生的日期不同, 太阳高度角不同, 沙尘层在大气顶的 辐射强迫和对地气系统的影响也会因此不同甚至相反. 沙尘暴发生的时间越靠近初春或冬季, 在沙漠附近, 沙尘在大气顶辐射强迫越倾向为负值, 对地气系统表现为降温作用, 沙尘暴发 生时间越靠近春末或夏季, 由于太阳高度角的增大, 沙尘在大气顶越容易产生正辐射强迫, 对地气系统表现为增温作用. 简而言之, 即在东亚沙漠源区附近, 沙尘直接辐射效应可能呈 现“春初(冬季)降温, 春末(夏季)增温”的特征.     

在科威特逛"金街"

千百年来,阿拉伯的游牧民族——贝都因人顶着酷暑烈日,冒着沙漠风暴,将他们的骆驼带向远处山谷的绿洲。伴着星星点点分布的帐篷,袅袅的炊烟,还有给沙漠牧民带来喜悦和希望的驼铃声,这一切几乎构成了人们印象中的阿拉伯的沙漠景象。但在今日因石油而致富的经济条件下,这幅人与牲畜处于旷野的景象,已渐渐消失了,在我生活多年的科威特情况便是如此。     

火星大面积区域适宜生命生存

火星是否适宜居住？有多适宜？这些问题已经成为长期激辩的焦点。和地球上南极洲干裂的山谷和燥热的阿塔卡马沙漠相比，火星稀薄的大气无法抵御太阳紫外线的入侵，     

甘肃民勤沙地水分初步研究

固定和利用沙漠,有赖种草、造林。沙漠地区一般都很缺水,如果草种得太密,林造得太多,开始即令成活,但到后来成长中途,亦有枯死的危险,中外都不乏此种例子。因此,研究沙漠地区的水分十分重要。现将在甘肃民勤治沙站所得初步结果报导如下。一、沙地的毛细管水地下水是沙漠地区的主要水源。为了探求地下水依靠毛细管作用向上移动的高度、速度和水量,我们首先进行了这方面的试验。甘肃民勤一带的沙一般都属松细沙。经试验结     

科技传真

宇航员从太空探测大气电离层 对大气电离层进行探测试验是目前在和平号上工作的俄罗斯宇航员阿法纳西耶夫、阿夫杰耶夫和法国宇航员恩耶尔最为重要的太空考察项目之一。电离层又称“电离圈”,是高空大气内具有电离现象的气层。在太阳光(主要是紫外线)的照射下,高空气体分子电离为正离子和自由电子后,大气内便形成了电子密度随高度而异的气层。50千米高度以上的大气电离     

沙漠的“脾气”

沙漠的“脾气”十分恶劣,夏季高温炎热,全年干燥少雨,多强风沙暴,昼夜温差大。以冬季的0℃为界,世界上的沙漠可分成低纬度的热沙漠与中纬度的冷沙漠。热沙漠在副热带高气压带下沉气流控制下,空气极端干燥,主要有北非撒哈拉沙漠、澳洲沙漠、阿拉伯沙漠、印度塔尔沙漠等。冷沙漠多因距海较远或地形封闭、高山阻挡,海洋潮湿空气难以进入,因而也极端干燥,主     

中国沙漠科学研究进展

中国沙漠科学研开始于２０世纪３０年代，陈宗器等人对我国的个别沙漠进行了初步研究建国初期，沙漠研究工作根据营造防风固沙林带的需要，开展了一些小规模的研究，如结合营造陕北防护林带的建设，开展了陕北榆林、靖边、定边等地区毛乌素沙漠的流动沙丘研究．但真正的沙漠科学的综合研究，是从１９５９年中国科学院治沙队开始的．那时组织了多学科联合的庞大科研队伍，开展了对我国主要沙漠与戈壁的大规模综合考察，与此同时，在西北６省、自治区建立了多个治沙试验研究站，开展了防治风沙危害农田、铁路的试验研究。４０多年来，我国在沙…     

保护臭氧层

抵御紫外辐射的天然屏障 臭氧由3个氧原子组成,在一般温度下呈气体状态,浅蓝色,有一种特殊的臭味。在常压下,当温度降至-112.4℃时,气体臭氧就变为暗蓝色的液体;当温度降至-251.4℃时,它凝固成紫黑色的晶体。 臭氧是空气中的氧气在放电或在太阳光紫外线的照射下形成的。其在大气中含量仅占大气的百万分之零点四,在大气平流层中以19～23公里处为最多,通常把大气中臭     

“防”人治沙，善待沙漠

许多人谈沙色变,视为洪水猛兽,其实是对沙漠的不认识,不了解和不尊重。 沙漠,我们指的是原生沙漠,如同森林、草原、湿地和海洋一样,是地球上的一大自然生态系统,同样具有物种多样性和景观的多样性。沙漠是博大而美丽的,大漠瀚海中的金字塔型、新月型等形态各异的沙丘和沙丘链恢宏壮观,令人震憾！     

非定常外源强迫下大尺度大气方程组解的性质

在设计长期天气和气候数值预报模式之前,必须了解大气系统演变的长期行为.这是数值试验所无法回答和解决的问题,需进行一些基础理论的研究.丑纪范首先讨论了定常外源强迫下,n维空间中非线性大气系统向外源适应的问题.之后,又把结果推广到无穷维Hilbert空间.对于实际大气系统,外源强迫是非定常的,在这种情形其结果是否成立,这就是本文所主要讨论的问题.     

人工智能导致世界末日的可能性有多大？

<正>专业的“超级预测者”对于未来比人工智能专家更为乐观。1945年，就在美国于新墨西哥州沙漠进行第一次核弹试验之前，参与制造核弹的物理学家之一恩里科·费米（Enrico Fermi）和他的科学家同事们打了个赌：爆炸的热量是否会在大气中引发核大火？若果真如此，这场大火会只摧毁新墨西哥州吗？还是说整个世界都会被它吞噬？（这次核试验并不像费米恶作剧式的赌注所暗示的那么轻率：另一位物理学家汉斯·贝特计算过，几乎绝不可能产生这样的火海炼狱。）     

沙漠逸闻

去年夏天,应友人之邀,一同前往内蒙古达拉特旗的恩格贝沙漠。这里位于包头市以南80千米,是在库布齐沙漠中建成的一处人造绿洲。沙漠越野车将游客们载入了沙漠腹地,我们爬上高高的沙丘,坐着滑板飞速地滑沙而下;又伴随着叮     

新一代沙尘天气预报系统GRAPES_CUACE/Dust: 模式建立、检验和数值模拟

基于中国气象局数值预报基地研发的新一代全球/区域同化、预报系统(GRAPES)的中尺度预报模式(GRAPES_meso)和中国气象科学研究院大气成分中心开发的大气化学模块(CUACE/dust), 建立了中国沙尘天气预报系统(GRAPES-CUACE/Dust). 该系统引入了中国地区最新的土地沙漠化资料、中国沙漠沙尘气溶胶的光学特性资料、逐日变化的土壤湿度和雪盖资料. 模式质量守恒性能良好. 将批量实时预报结果与地面天气观测和臭氧分光计反演的气溶胶指数(TOMS AI)的对比表明: 模式能够比较准确地预报中国以及东亚地区沙尘天气发生、发展、输送以及消亡过程, 能够对起沙量、干、湿沉降量、沙尘浓度以及沙尘光学厚度等一系列要素进行实时定量预报. 以2006年4月7次主要沙尘天气为例, 分析了起沙和干、湿沉降以及沙尘大气载荷的时空分布等特征. 结果表明, 2006年4月东亚地区沙漠向大气中注入沙尘总量约为2.25亿吨, 沙尘排放以下面三大源区为主: 中国北部内蒙古和中蒙边界附近沙漠为东亚沙尘最重要的排放源, 沙尘排放量为1.53亿吨, 占排放总量的68%. 塔克拉玛干沙漠沙尘排放量位居第二, 将近4000万吨, 占沙尘排放总量的17%, 浑善达克沙地排放量约为1500万吨, 占排放总量的7%. 其他地区的沙漠、沙地以及废弃的耕地等的沙尘排放量之和只占沙尘排放总量的8%. 2006年4月东亚地区沙尘沉降总量为1.36亿吨. 沙尘沉降的区域分布表明, 三大沙漠源区同时也是沙尘的主要沉降区, 三大源区的沉降量大约占沉降总量78%, 共1.35亿吨的沙尘在三大沙漠源区沉降, 其次是源区下游的中国大陆地区, 沙尘沉降为沉降总量的16%, 大约200多万吨. 120ºE以东的中国近海、韩国、日本以及西太平洋地区沉降量只占总沉降量的6%左右, 约85万吨. 干、湿沉降的分析表明, 由于4月中国北方地区干燥少雨, 在2007年4月的沙尘沉降总量中, 以干沉降为主, 大约占沉降总量的94%, 湿沉降只占沉降总量的6%左右.     

蝗虫为何成灾?

最新研究发现,一种重要的脑部神经传导物质——血清素水平的激增,可能正是北非及中东等干燥地区沙漠蝗虫灾害发生的根本原因。在孤寂状态下,沙漠蝗虫一般呈绿色;而在社交聚集状态下,它们则变成暗色。科学     

塔克拉玛干沙漠腹地沙地咸水灌溉(技术)研究

自1997年起在塔克拉玛干沙漠腹地,针对沙地咸水灌溉的方式、灌溉制度和咸水灌溉后沙地土壤的水盐分布及动态变化等方面进行了试验研究.结果表明,在沙漠腹地利用地下咸水建立沙漠公路生物防沙体系时,可选用滴灌的方式给苗木灌水(地势平缓的地段也可采用沟灌);滴灌制度为在林带栽植当年的灌溉周期为20天,灌溉量为30 kg/m2次,但随着林龄的增加灌溉量可以适当增加,灌溉周期可以延长.