1961-2015年贵阳市太阳辐射观测研究及变化特征分析

用1961-2015年贵阳市的地面观测太阳总辐射资料,研究了贵阳市年、季、月的太阳总辐射变化特征,并利用线性及二次拟合回归分析、M-K突变检验和小波变化等方法,验证地面接收太阳总辐射的变化趋势、突变年份和周期变化.结果表明:贵阳市太阳总辐射累年平均年总量为3 721.85 MJ·,1961-1986年总辐射呈明显下降趋势,之后发生逆转,1986-2015年总辐射呈显著上升趋势,总体呈现变暗—变亮的趋势;从四季变化特征来看,春、夏、秋、冬四季的太阳总辐射累年平均值分别为349.27 MJ·、436.89 MJ·、280.31MJ·、174.15 MJ·,地面接收太阳总辐射各季节气候倾向率均为正值,说明各季节接收太阳总辐射都有不同程度的上升;从多年平均各月地面接收太阳总辐射来看,1-5月太阳总辐射逐月上升,在6月有明显的下降,7月、8月达到最高点,之后逐月递减;贵阳市地面接收太阳总辐射在2010年发生突变;太阳总辐射振荡周期为15.6a,现正处于太阳总辐射偏高年份.     

上海近数十年城市发展对气候的影响

本文通过对上海市气象台(位于市区龙华)近数十年气候资料前后时期的历史分析,并与同时期郊县气候记录对比,滤去区域气候因素的影响,结合上海城市发展的特征,发现由于城市人口密度、建筑物密度和能源消耗量等的快速增长,导致上海城市气候发生一定程度的变化.其最突出的表现是:城市热岛效应效著,城乡气温差别逐渐增大;城区风速和湿度渐次减小;雾日数和晴天日数减少,低云量和阴天日数增多;太阳直接辐射和总辐射减少,散射辐射和混浊因子加大.观测实践证明:上海“城市发展”这个人为因素对当地气候确实具有明显的影响.     

上海近数十年城市发展对气候的影响

本文通过对上海市气象台(位于市区龙华)近数十年气侯资料前后时期的历史分析,并与同时期郊县气候记录对比,滤去区域气候因素的影响,结合上海城市发展的特征,发现由于城市人口密度、建筑物密度和能源消耗量等的快速增长,导致上海城市气侯发生一定程度的变化。其最突出的表现是:城市热岛效应效著,城乡气温差别逐渐增大;域区风速和湿度渐次减小;雾日数和晴天日数减少,低云量和阴天日数增多;太阳直接辐射和总辐射减少,散射辐射和混浊因子加大。观测实践证明:上海“城市发展”这个人为因素对当地气候确实具有明显的影响。     

三清山云海的气候特征与气象因子的关系

因三清山位于玉山境内,用玉山气象站2005-2015年的地面气象要素资料,分析了近11 a三清山云海的气候特征及其与气温、降水、相对湿度、风速的相关关系,并通过逐步回归算法得出了云量与日平均气温、前一日降水、相对湿度的等式关系。结果表明,三清山年平均云海日数为169 d,云海日数的月变化呈现多波动的形势,且1-6月云海日数明显多于7-12月。三清山平均低云量与平均相对湿度、前一日降水量显著正相关,与平均温度、最高气温、最低气温呈负相关关系。     

新疆石河子太阳总辐射特征及相关要素分析

统计了新疆石河子地区1959～2003年太阳总辐射的资料。首先把新疆石河子太阳总辐射资料统一单位,在此基础上用5a滑动平均的统计方法并用最小二乘法建立方程式,计算太阳辐射气候倾向率及日照气候倾向反映太阳辐射的45a变化趋势,用小波分析方法分析太阳总辐射的周期变化规律。结果表明,新疆石河子地区的年日照时数减少,年总辐射量呈显著减少趋势,有11年的周期变化,在1981年左右有突变。初步统计能见度低于10km次数在逐年增多,认为近年来大气混浊度和大气总悬浮粒子浓度的比例增加是引起新疆石河子地区太阳总辐射量下降的原因之一,说明太阳总辐射量的变化与城市发展密切相关。     

甘南高原低云量的变化趋势分析

利用甘南地区8个气象观测站1974年到2013年的低云观测资料,对其40年低云的时空变化特征进行了分析。结果表明:甘南地区低云分布呈南多北少和东多西少的特征;月际变化表现为1-9月呈上升趋势,10-12月下降趋势;年际变化表现为甘南各地分布均呈上升趋势,原本云量较多的地区云量增加也更明显;低云量的变化与气温、降水、水汽压、人类活动等都有密切关系,相关分析表明低云量的变化与气温、水汽压呈正相关,与降水量呈弱的负相关。     

青藏高原云的气候特征及其对地气系统的影响

利用ISCCPD2资料分析了青藏高原云宏观参量的时空分布特征,结合NCEP资料分析了不同云类与降水和气温的关系,利用CERES SSF MODIS Edition 3A资料分析了云对地气系统的辐射强迫作用.结果表明,青藏高原地区云量分布整体呈自东向西减少的态势;总云量、低云云量、总光学厚度和总云水路径的分布形势很相似;水高积云、水积云、卷云和冰高积云的云水路径及云光学厚度均较小,冰层云、冰雨层云和深对流云的云水路径及云光学厚度均较大;出现最多的是卷云,最少的是冰层云、冰层积云、冰积云和冰雨层云;青藏高原地区的水积云、水高积云、水高层云、卷云和卷层云的云量与降水一致.近20a,中高云量在青藏高原地区呈上升趋势,低云量则呈明显下降趋势,该结果可能导致青藏高原地区地面气温升高.青藏高原地区云的短波辐射强迫主导着云的净辐射强迫效应,且具有显著的季节变化.     

中国北方云量的四季分布与降水

利用中国35°N以北地区1960-2005年333个站逐日地面观测总云量、低云量、降水量资料,并依据相关文献进行区划,系统研究了中国北方地区46年云和降水的时空分布特征,讨论了总云量、低云量、降水的相互关系.结果表明:中国35°N以北地区总云量、低云量分布形势与地形吻合较好,沿北方高大山脉有明显的云量高值区.总云量、低云量的季节分布特点显著:春夏两季东西部呈反相分布,秋冬季全区总云量、低云量分布稀少,但冬季在新疆天山以北有明显云量大值区.中国北方地区总云量、低云量与降水呈正相关关系,春季相关性最好,秋冬季次之,夏季最弱,但平原地区夏季的总云量、低云量与降水相关性尤为显著,山区则相反.逐区统计分析各区雨日数及各雨量级的总云量、低云量,发现北方各区在相同量级的降雨日,总云量、低云量差异不大.     

宜昌市主要气候要素及极端事件变化趋势研究

根据宜昌市1952年～2008年57年间21个主要气候要素及其极值资料,通过趋势分析和年代际比较,揭示宜昌市气候变化对全球气候变化和当地城市化的响应.结果表明:1)宜昌市6项气温因子中,有4项为升温趋势,2项为降温趋势.其中年平均最低气温、极端最低气温、年平均气温极显著上升,1970年代中后期升温速度加快;年极端最高气温和37℃以上的高温日数表现下降趋势.2)年降水量、降水日数均为减少趋势,而年最大日雨量、暴雨日数为弱增加趋势.年平均相对湿度显著减小,年最小相对湿度以1970年代为界,先增后减.3)年平均风速、极大风速、最大风速及大风日数均一致性减小,后两项为极端显著减小;4)年日照时数下降趋势显著.5)年雾霾总日数、轻雾日数、霾日数均极显著增加,而年大雾日数显著减少.可见宜昌市大部分气候要素变化显著.     

嘉陵江流域极端气温和降水时空变化特征分析

基于嘉陵江流域11个气象站点1960-2016年逐日气温和降水数据,分析极端气候指数的时间变化和空间分布趋势规律.研究结果表明:夏天日数(SU)、暖夜日数(TN90p)、热夜日数(TR)、暖昼日数(TX90p)、最低气温极大值(TNx)、最高气温(TXx)呈显著增加趋势,而霜冻日数(FD)、冷夜日数(TN10p)、连续有雨日数(CWD)、中雨日数(R10)呈显著下降趋势;从空间分布变化趋势来看,气候极端指数变化趋势具有差异性,其中,SU、TN90p、TR、TX90p、TNx、TXx呈现上升趋势,TN10p、FD、CWD、R10呈现下降趋势,少数地区达到显著水平;相关性分析表明,高程与Mann-Kendall检验结果的Z统计量相关性更大,其中嘉陵江流域中TX90p、TXx、SU和TN90p极端气温指数变化受海拔影响较为显著.     

我国总云量时空特征及其影响因素分析

目的分析中国总云量的时空分布特征、变化趋势及影响原因。方法利用全国360个地面站1951~2009年地面月总云量观测资料,采用线性倾向估计和相关分析方法。结果总云量最多区域位于西南和华南地区,最少位于北部干旱少雨地区。约35°N以北总云量从南到北随纬度增加带状分布减少,此纬度以南同纬度东部云量多于西部云量。20世纪90年代以及21世纪前10年总云量减少最明显。总云量减少最明显的区域位于东北、西藏西南部以及山东、安徽北部地区。大部分地区总云量与太阳黑子相对数、降水量、相对湿度、最大积雪深度之间存在显著正相关关系,蒸发量与总云量存在显著负相关关系。结论我国总云量总体上呈减少趋势,气候因素对总云量变化有重要影响。     

2000—2020年北疆地区积雪时空变化趋势及影响要素

基于北疆地区29个气象站点2000—2020年积雪数据集,分析了北疆地区20个水文年的积雪天数、年最大雪深、年均雪深、降雪次数、雪物候和气象要素变化,并对其影响要素进行了分析。结果表明,北疆地区近20年来冬季的积雪天数呈显著上升趋势,超过58%的气象站点降雪次数下降趋势显著,这与最低气温和降水量的显著增加密切相关。有72%的站点表现出了温度升高的趋势,近20年北疆地区降水量出现显著增加。雪物候方面,积雪持续天数呈现弱下降趋势,初雪日的出现时间明显推迟,增幅为0.17 d/a。终雪日的推迟并不显著。地理和气象因素与积雪密切相关,尤其是气温和降水量的变化会导致积雪深度发生显著变化,海拔对雪物候的影响程度比气象因素更加明显。     

2003—2020年新疆北部积雪因子时空变化分析

积雪作为冰冻圈的活跃因子之一,对气候环境的敏感性使其能够快速反映出与气温、降水等气候因素的关系变化,并影响着全球水文变化。本文基于Google Earth Engine（GEE）云平台,对北疆地区2003年6月-2021年6月的MODIS逐日积雪数据进行去云处理,并基于像元计算了积雪覆盖比例（SCP）、积雪覆盖日数（SCD）、积雪开始时间（SOD）和积雪结束时间（SED）。实验结果如下：（1）基于GEE的去云处理方法使得积雪产品相对于气象站点数据的总精度达到91.47%,有利于提高对积雪因子的时空变化分析。（2）北疆地区SCD空间分布差异较大,SCD随海拔的升高而增加,SOD随海拔升高而提前,主要在11-12月出现;SED随海拔升高而推迟,主要在2-3月出现;夏季平均SCD最少,主要分布于天山中部以及阿尔泰山北部区域,约占3.35%,冬季平均SCD最为明显,大于60天的区域占46.3%;而SCP在1月达到最大,7、8月最小。（3）趋势变化上,SCD、SOD以及SED均无明显变化趋势,SCD整体西部呈弱上升趋势,占51.72%,东部呈弱下降趋势,占48.28%;北疆西部SOD呈提前趋势,东部SOD呈推迟趋势,SED整体呈提前趋势。（4）温度对SCD的影响大于降水量;春夏季,SCD与温度、降水量无明显相关性,仅准葛尔盆地东部春季平均SCD与温度呈强正相关;秋冬季,SCD与降水量、温度分别呈现较强的正负相关性。     

南极瑞穗站辐射特征的初步研究

本文利用1979－1980年在南极瑞穗太阳分光辐射分量和长波辐射通量及微气象观测资料，计算并分析了辐射分量，地表反射率，地表和大气的有效比辐射率，大气的有效透过率和雪面反射率与太阳高度角的关系及他们的日，年变化，并对输出输入长波辐射的实测与计算值进行了比较，初步结果表明：在南极瑞穗站净辐射年平均值为－14．6W／m^2，在波长305－2800nm,305-695nm,和695-2800nm范围内地表反射率分别为0．79，0．95，和0．64，地表和大气有效比辐射率的年平均值分别为0．99和0．77，大气的有效透过率在不同的波长范围内有不同值，代表春，夏，秋季的10月19日，12月28日和3月3日，在305－2800nm波长范围内，晴天大气透过率分别为0．828，0．871和9．835。     

温湿层结对雷暴云起电过程及闪电活动的影响

为了探究环境温湿配置对雷暴云微物理、电过程及闪电的影响,本文利用法国三维非静力中尺度数值模式Meso-NH,通过改变该模式初始各层的环境温度和相对湿度,对南京地区雷暴云云微物理过程及闪电活动的发生情况进行了模拟。研究发现:大气低层、中低层环境温度和湿度的改变对雷暴云中对流强度,电场强度及分布,4种水成物粒子(雨、冰晶、雪、霰)的分布及其所带电荷量和总闪电数造成了较大影响;在低层和中低层增湿对雷暴云及闪电发生的增强效果要好于增温;在中层和中高层,降温对雷暴云及闪电发生的增强效果要好于降湿。结果表明,对低层、中低层大气环境温湿层结的影响能显著地改变雷暴云的云微物理过程,影响起电和放电,并剧烈地改变闪电活动的强度。     

基于多时相高分四号影像的雪盖范围提取

积雪覆盖监测是地球科学研究的基础,对于研究全球气候变化,开展防灾减灾救灾等工作都有重要的意义.高分四号卫星是我国高分辨率对地观测系统重大专项中唯一一颗民用高轨卫星,也是世界上首颗静止轨道高分辨率光学成像卫星,其机动灵活、高频次观测能力在积雪遥感业务化监测中具有广阔的应用前景.该文利用高分四号卫星多谱段、高时效、大幅宽和中分辨率等成像优势,紧密结合积雪和移动云层在多时相图像上的反射特点,提出了基于多时相高分四号卫星数据的积雪覆盖范围提取方法.首先对高分四号卫星全色图像进行二值化分割以消除低反射目标的影响;然后对多时相云雪覆盖区域进行合成来剔除移动云层的干扰;在此基础上,利用云、雪在多时相近红外图像上反射值变化的差异性,通过对多时相高分四号卫星近红外图像的最小值合成和阈值分割精细化地提取积雪覆盖范围,进一步去除变化云层的影响.以新疆中西部为试验区,通过与基于HJ-1B卫星的积雪覆盖结果比较,实验表明：两类数据提取的积雪空间分布具有较好的趋势一致性,高分四号卫星影像监测积雪范围更广,总体精度达92.19%,高于HJ-1B卫星图像的89.84%;但受空间分辨率和“不变云层”的影响,基于高分四号卫星影像的积雪识别精度为85.16%,低于基于HJ-1B卫星图像的识别精度94.53%.     

夏热冬冷地区太阳辐射对墙体内 热湿耦合迁移的影响

本文首先根据多孔介质热质传递机理,建立以温度和相对湿度作为驱动势的多层墙体热湿耦合传递模型并对其进行验证。基于验证后的模型研究夏热冬冷地区太阳辐射对墙体内热湿分布的影响。以上海为例,分析了该地区夏季和冬季墙体内热湿传递分布情况。结果表明:考虑太阳辐射时,墙体各处的平均温度均比不考虑时更高,相对湿度均比不考虑时更低。不同朝向墙体由于所受太阳辐射强度不同,温度和相对湿度分布也有差异。在夏季,墙体各界面平均温度差和最大温度差从大到小分别为西>东>南>北,平均相对湿度差和最大相对湿度差则相反;冬季,墙体各界面平均温度差和最大温度差从大到小分别为南>东>西>北,平均相对湿度差和最大相对湿度差同样相反。     

北石窟寺降雨与洞窟相对湿度变化规律研究

为了研究降雨对北石窟寺渗水病害的影响,通过2002~2008年每日三次的人工监测,对北石窟寺165窟、222窟、240窟的相对湿度变化及大气降雨进行记录,对降雨量与洞窟相对湿度变化规律进行分析。结果表明:2002~2007年,洞窟年平均相对湿度与年降雨总量变化趋势一致,2007年后由于人为活动的影响,变化趋势关联度很低;洞窟月相对湿度与月降雨总量变化趋势相同;一次降雨的直接影响在降雨1d前发生,降雨前和降雨后的两天为气压降低引起的毛细水上升高度增加引起的湿度增加;裂隙水和渗流补给在3 d后开始发挥作用,洞窟湿度增加,影响时间约14 d;降雨对洞窟相对湿度更大的作用表现为变化频率及幅度的增加;洞窟湿度常年稳定在55%以上,说明洞窟存在稳定的补给源,最有可能为赋存在窟前平台的基岩裂隙水。     

新疆主要土壤物理性状空间分布及其气候影响分析

依据新疆33个农业气象观测站（点）2006～2007年实测的0～50em土层土壤水文物理常数资料以及各站多年平均气候资料。综合分析了各常数的空间分布特征、相互间的关系以及各常数与年平均气温、年降水量的统计关系。结果表明,在新疆区域内,1）土壤容重具有南疆〉北疆〉天山山区的分布特征,田间持水量和凋萎湿度具有南疆〈北疆〈天山山区分布格局;2）各土壤水文物理常数两两之间均具有极显著的对数型回归关系,其中,土壤容重与田间持水量、土壤容重与凋萎湿度间呈负相关关系,而田间持水量与凋萎湿度间呈正相关关系;3）各常数与年平均气温和年降水量之间也具有显著的统计关系,其中,土壤容重与气温呈正相关关系,田间持水量、凋萎湿度与气温呈负相关关系;土壤容重与年降水量呈负相关关系,但田间持水量、凋萎湿度与年降水量呈正相关关系。     

紫外辐射时空变化规律研究进展

紫外辐射(UVR)会对人体健康，陆生及水生有机体产生伤害作用。因此，了解紫外辐射在全球及我国的分布及变化状况十分重要。本文综述了UVR在全球和我国地表分布状况，及影响因素。从全球而言，赤道附近南北纬23o之间UVR最强，亚马孙热带雨林地区低于周边地区，一些高海拔地区也是UVR高值区。我国UVR分布从南向北逐渐减小，从东向西增加，青藏高原一直是高值区；从时间分布来看，北半球和我国紫外辐射强度基本一致，1-7月紫外线逐渐增强，7月达到最大值，后逐渐减弱，12月达最小值。南半球时间变化与之相反，最高值出现在1月份。且因人类活动排放的消耗臭氧层物质作用，臭氧层仍持续减少，因此到达地表UVR强度最大将增加。从影响地表UVR分布因素而言，天文因素、臭氧、云、气溶胶及大气污染物、海拔高度、地表反照率等因素均对地表UVR产生重要影响。因此，加强UVR监测与预报，以及加强UVR对陆生与水生生态系统研究对生产、生活及科学研究等领域均十分重要。