分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2024-01-07 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要: 地表粗糙度作为风蚀防护中常用的传统指标,在防护林、沙障等工程措施的防护效益评价中发挥了重要作用。但在实际应用中发现,地表粗糙度存在不完全准确的现象。针对这一问题,引入新的参考指标附面层位移厚度,借助风洞模拟实验的方法,通过测定不同边长聚乳酸沙袋沙障中的风速频数、拟合风速流场、计算防风效能等来验证地表粗糙度和附面层位移厚度这2个指标的准确性。结果表明:随着聚乳酸沙袋沙障障格边长的增大,平均风速呈现出上升的趋势,其中障格边长为1.5 m和2.0 m沙障内的平均风速分别是1.0 m沙障的1.13和1.24倍;防风效能则呈现出下降的趋势,其中障格边长为1.0 m沙障内各处均大于0.6,1.5 m沙障内各处均大于0.5,2.0 m沙障内各处均大于0.4;风速流场高速区的面积呈现出增大的趋势。这表明随着沙障障格边长的增大,沙障的防护作用逐渐下降。与此同时,随着沙障障格边长的增大,附面层位移厚度呈现出减小的趋势,而地表粗糙度则呈现出先减小后增大的趋势。综上,附面层位移厚度在评价沙障防护作用时的准确性更高,可作为新的补充参考指标。
分类: 地球科学 >> 大气科学 提交时间: 2023-03-13 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 本文利用黑河流域4个不同土地覆盖类型站点(分别为沙漠、玉米地、果园和蔬菜地)的微气象观测数据, 分析非沙漠下垫面相比沙漠的冷却作用,对直接分解温度理论(Direct Decomposed Temperature Metric,DTM)和内在 生物物理理论(Intrinsic Biophysical Mechanism,IBPM)进行能量闭合订正,对比两种理论的定量结果并研究干旱地 区4种下垫面类型对地表温度的生物物理效应。在进行能量闭合订正之后,DTM理论与IBPM理论的计算结果都 更加符合观测结果,尤其是夜间。订正后的IBPM方法计算出的温度差和观测的温度差更接近。IBPM理论结果表 明与能量再分配有关的非辐射效应在白天发挥了非常重要的作用,空气动力学粗糙度(平均-4.97 K)和波文比项 (平均-2.43 K)均可产生冷却作用,甚至超过了辐射效应(平均+5.21 K),DTM也有类似的结果。夜间直接生物物理 效应比白天要弱,间接影响(环境背景差异)甚至可以超过直接影响。
分类: 地球科学 >> 地球科学其他学科 提交时间: 2022-09-26 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 通过室内放水冲刷试验,对4种覆沙条件和3种径流坡长条件下的产流产沙过程及水沙关系特征进行了 研究。结果表明:覆沙坡面的初始产流时间相比于黄土坡面明显延长,初始产流时间随着覆沙厚度的增加而增大, 且产流量和产沙量峰值出现的时间存在不同步性。不同坡面的产流率在试验初期较小,随着产流历时的延长逐渐 增大并且趋于稳定。黄土坡面的产沙率随产流历时的延长变化趋势较为平稳,覆沙坡面的产沙率波动范围较大。 不同坡面的累积产沙量均随着累积产流量的增加而逐渐增大,并且两者之间呈幂函数关系。由于沙层具有一定的 蓄水功能,导致覆沙坡面的侵蚀过程明显不同于黄土坡面,覆沙厚度是影响坡面侵蚀特征的重要因子,该研究为进 一步揭示复合坡面的侵蚀特征提供科学依据。
分类: 地球科学 >> 大气科学 提交时间: 2022-08-08 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要: 利用20072020年西藏38个气象站点平均草面温度(简称草温)、平均气温、平均地表温度、云量、降水量等观测资料,采用气候统计诊断方法分析了西藏草面温度的时空分异特征及其影响因素,以期科学研究当地草地生态系统和开展专业气象服务。结果表明:西藏年平均草温呈自东南向西北递减的分布。草温与海拔高度存在显著的负相关,海拔高度每升高100 m,季平均草温降低0.44~0.70 ℃,年平均草温降低0.58 ℃;与纬度有着显著的曲线关系,29.3N以南(北)地区,随着纬度增加,草温随之升高(降低)。各站草温呈一峰一谷的日变化特征,日最低值出现在07:00 08:00(北京时间),日最高值均出现在14:00;草温月平均最低值都出现在1月,月平均最高值出现在6月或7月;76%的站点草温的变化为夏季>春季>秋季>冬季的气候特征。西藏草温年较差为21.4 ℃,较气温年较差偏大3.1 ℃;草温日较差达35.7 ℃,远高于气温日较差,偏大21.6 ℃。草温与 气温之差以夏季最大,其次是春季、冬季两者比较接近;草温与地表温度之差以春季最大,夏季次之,冬季最小。在空间分布上,月平均草温与气温、地表温度均呈显著的正相关,与平均风速、积雪日呈显著的负相关;积雪深度对草温的影响,除冬季外二者存在显著的负相关;大部分月份平均草温与总云量、低云量、降水量的关系不显著。86.8%的站点59月平均逐小时草温与降水量存在显著的负相关关系。
分类: 地球科学 >> 水文学 提交时间: 2021-12-14 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要: 全球变暖引发的极端气候事件及其对人类社会的影响一直备受瞩目。以纬向地带性较明 显的陕西省为研究对象,利用水文、气象、人口(POP)、国民生产总值(GDP)空间分布数据以及基础 地理信息数据,采用统计分析法、三参数幂函数法、K-S 检验及空间分析等方法,结合《陕西省暴雨洪涝灾害风险分析系统》探究了该地区五级流域的降水致洪的空间分异及承载体暴露特征,并研 究分析不同降水情景下各五级流域致洪重现期分布情况。结果表明:(1)陕西省在大雨情景时,洪 水的分布特征呈现出南少北多的状态;在暴雨情景下洪水的分布呈现出中部与西南部较轻。(2)重 现期临界面雨量的等值区域分布趋近于等高线分布,且等值线极值呈现上升趋势。(3)不同重现期 承载体暴露度在中低风险区呈下降趋势,在高风险和极高风险区呈上升趋势,10 a 一遇重现期暴露 量呈现先快后慢的上升特征,100 a 一遇重现期呈现先慢后快的上升趋势。本文基于陕西省五级流域,依据地理空间分析并结合灾害系统的结构体系,为分析降水致洪的空间分异规律提供了新的探索,对陕西省防灾减灾及流域治理工作提供决策支撑。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2021-12-12 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 利用1982—2018年内蒙古地区115个气象站点的月降水观测资料评估了FLDAS、ERA5、CRA40/Land和GLDAS 4种陆面同化及再分析降水资料在内蒙古地区的可靠性。结果表明:(1)4种降水资料均能较好地表征降水量在内蒙古地区从东北向西部递减和冬季降水少、夏季降水多的时空变化特征。(2)相关系数、绝对平均误差、均方根误差和纳什效率系数的计算结果表明,4种降水资料在夏季表现最优、冬季表现最差,在东部半湿润区和半干旱区好于西部干旱区和极干旱区。(3)ERA5资料在绝大多数时间对内蒙古的降水有高估现象,GLDAS却对降水存在低估,尤其是在冬季,GLDAS对固态降水几乎没有观测能力,而新发布的FLDAS资料表现较好。总体来看,相对于ERA5和GLDAS,FLDAS和CRA40/Land降水资料与观测值之间的差别最低,有着最优的统计特征。
分类: 地球科学 >> 大气科学 提交时间: 2021-10-10 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要: 以叶尔羌河流域上游河源区为研究区,构建嵌入了冰川模块的 SWAT 分布式水文模型,对 卡群水文站 1968—2017 年逐月径流进行模拟,评价该模型在研究区内的适用性,基于模拟结果分 析研究区冰川径流年际变化与年内分布情况,并定量核算气候和下垫面变化对径流变化的贡献 率。结果表明:该模型在研究区径流模拟中具有良好的适用性,校准期(1968—1992 年)与验证期(1993—2017 年)的决定系数(R2)分别为 0.77 和 0.86,纳什系数(NSE)分别为 0.76 和 0.85,均方根误 差与实测值标准差的比值(RSR)分别为 0.49 和 0.38,偏差百分比(PBIAS)分别为-7.4%和 0.6%。经 模拟,研究区近 50 a 冰川径流量总体呈增加趋势,且其占总径流量的比重约为 51.1%;年内冰川产 流主要发生在 6—9 月,占全年冰川径流量的 90.0%以上。气候和下垫面变化分别使月径流量增加 6.62 m3·s-1 和 0.41 m3·s-1,其中气候变化的贡献率为 94.2%,即气候变化对研究区径流的影响占主导 地位。研究成果可为理解研究区的历史径流变化成因及预测未来径流的演变趋势提供科学依据。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2021-03-03 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要: 云水含量和云结构参量是天气预报、高山区水循环过程分析的基础。基于 2012—2015 年 夏季 CloudSat 卫星遥感资料的 2B-CLDCLASS、2B-GEOPROF 和 2B-GEOPROF-LIDAR,结合中国第 二次冰川编目数据及气象资料,对祁连山地区疏勒南山冰川区与非冰川区云水含量和云类型特征 进行分析。结果表明:(1)云水含量的垂直分布受下垫面和云类型的影响,主要表现为有冰川覆盖 的高山上空降水云类型以深对流云为主,无冰川覆盖的高山上空降水云类型以雨层云为主。(2)疏 勒南山地区高含水量主要分布在 5 km 以下的中低层云中,且冰川区气流垂直运动较非冰川区活 跃。(3)疏勒南山冰川区云水含量平均值为 0.07 g·m-3,非冰川区云水含量平均值为 0.17 g·m-3,云水 的空间变化在一定程度上能够反映降水和水汽的分布状况。
分类: 地球科学 >> 水文学 提交时间: 2020-06-12 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要: 基于遥感与GIS技术的研究进展,采集洮河流域高程数据、土地利用类型、土壤类型特性、气象数据等,在SWAT模型中模拟与面源污染有关的降水、地表径流、壤中流、下渗和蒸散发等水文过程,计算侵蚀量、总氮和总磷等面源污染负荷,研究洮河流域面源污染特征。研究表明:洮河流域多年平均侵蚀量为0.70×108 t,多年平均总氮面源污染负荷为244.11 t,洮河流域多年平均总磷面源污染负荷为27.91 t,洮河流域1967—2017年多年平均侵蚀量、总氮面源污染、总磷面源污染负荷总体呈不明显的波动减少趋势,同时提出了改变土地利用方式、设置植被过滤带、坡改梯等面源污染防治对策及建议。
分类: 地球科学 >> 地质学 提交时间: 2020-03-26
摘要: 本文通过原位分析计算,获得滑面、邻近面特征粘土矿物种类及其相对含量、矿物粒径及孔隙率,实验以清晰可靠的物理图像和测试数据揭示滑面、邻近面矿物成分、结构的空间分布特征和差异,从而揭示土质斜坡破坏、滑面强度降低的物理路径和机制。实验采取新鲜未经后期风化滑带土,用AMICSCAN矿物分析电镜集高分辨场发射扫描电镜、最新一代(第三代)的矿物自动分析软件AMICS(Automatic Mineral Identification and Characterization System,分辨率可达0.5μm像素)和超大面积高分辨成像软件为一体的矿物分析和结构分析系统,依据矿物原子比例的唯一性,在识别矿物种类及其分布情况。其次,利用 FEI 公司的Helios NanoLab-650 聚焦电子束扫描电镜(FIB-SEM)并结合X 射线能谱仪(EDS)/以电镜的高分辨率背散射电子二维图像与能谱仪测得的特征谱相结合,借助Avizo Fire 软件基于能谱的点、线元素扫描图像和每间隔一微米扫描得出500帧聚焦电子束扫描电镜图像结合,可视化重建并计算滑带土的孔隙空间三维分布状态,并通过体积比近似折算成含量比,为揭示滑面形成路径和机理提供真实、准确可靠的证据。实验显示:1)微米尺度上,滑面、邻近面之间可见明显的分界,滑面厚度不均匀,在10纳米分辨率的背散射图像上,滑面结构致密孔隙小且较难分辨;2) 宽17微米,高19微米的立方体扫描切割3维立体滑带土样中,滑面部分孔隙率0.0331,邻近面部分孔隙率0.0754,邻近面孔隙率约为滑面的2.3倍;3)能谱仪特征谱图像和数据显示,滑面上蒙脱石特征元素Na、Ca、Mg峰明显,并且在分界线附近出现跳水式的陡降,证明滑面上蒙脱石富集,而邻近面却未检出蒙脱石;4)邻近面伊利石特征元素K高于滑面,即邻近面伊利石含量明显高于滑面。实验用清晰的物理图像和准确的能谱数据证实:滑面、邻近面存在矿物成分和结构的显著差异,滑面孔隙率低有可能是因为滑面上覆土体压力造成的。本文首次以原位实验的方法揭示滑面、邻近面矿物成分、孔隙率和结晶度及粒度空间差异,为揭示滑面演化路径提供了可靠的依据,为最终建立滑面、土体跨尺度演化模型,我们需要进行更多的滑面、邻近面成分结构差异、宏观强度、微纳尺度结构对比分析、以及矿物演化动力学过程分析。
分类: 地球科学 >> 大气科学 提交时间: 2020-01-02 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 采集塔克拉玛干沙漠北缘肖塘观测站附近的土壤,应用Mastersizer-2000激光粒度仪测定土壤粒径,按照伍登-温德华粒级标准进行土壤成分分类,发现土壤类型并非均质沙土,在0~30 cm深度的浅层存在10%~24%的黏土,根据土壤成分比例对Noah陆面模式的土壤参数重计算,然后利用肖塘站2011年3月22日至7月25日的观测数据驱动Noah模式,对比修正土壤参数前后的模拟效果。结果表明:更新土壤参数后10 cm土壤温度模拟偏差减少0.62 ℃,土壤热通量偏差减小10.47 W·m-2,感热通量偏差减少7.02 W·m-2,地表净辐射偏差减少5.48 W·m-2,且效率系数达到更高的接受程度。通过泰勒图分析了土壤参数修正对Noah模拟效果的整体作用,表明修正土壤参数后的模式中热量传输扩散有一定的优化作用,10 cm土壤温度和热通量土壤温度模拟效果得到改进。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2019-10-11 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 以新疆策勒2010年8月至2011年7月的气象数据为依据,运用数理统计方法,对策勒绿洲—沙漠过渡带流沙地、半固定沙地、固定沙地及绿洲内部4个下垫面的风况进行统计分析,为风场的时空差异特征和植被防风阻沙效益研究提供理论依据。结果表明: 研究区4个下垫面主风向以 WNW、W为主,所占频率分别为 41.43%、33.74%。从流沙地、半固定沙地、固定沙地到绿洲内部,静风所占的频率依次为44.30%、52.44%、54.29%和85.39%,随着风速的增大,其所占频率依次减小,气温与风速均呈现同步变化的趋势。较高起沙风频率与起沙风月平均最大风速多出现在春、夏两季,6月份频率最大,虽然最大值出现月份不同,但变化趋势相似。从绿洲外围向绿洲内部风向不同,且主风向所占频率减少,表明植被能削减风速并使风向变得更加分散。平均风速、起沙风频率从流沙地到绿洲内部逐渐减小(少)。月平均风、温之间成显著相关性,且从流沙地前缘到绿洲内部相关性逐渐减弱。植被类型、植被覆盖度和地形等是影响不同下垫面风场特征的主要因素。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: 偶极化锋面在观测统计以及个例分析中被广泛研究. 它最主要的特征是北向磁场(GSM坐标系下的B_z 分量)的突然增强, 并且之前B_z会出现短暂的减小. 观测结果显示偶极化锋面是一种地向传播、厚度只有离子回旋半径量级的结构, 并且通常伴随着强的瞬态电场、波动以及电流. 观测和模拟结果都表明当偶极化锋面通过卫星时, 测得的粒子通量在某一能量阈值以下下降, 而在该阈值以上的通量则上升. 锋面附近电子和离子的加速一直是这几年研究的热点. 尽管锋面附近粒子加速现象已经被广泛研究, 但是锋面后高能离子通量减少的机制还没有被探究清楚. 利用THEMIS(The History of the Events and Macroscale Interactions during Substorm)卫星观测到的偶极化锋面附近离子通量变化的情况, 我们将探究偶极化锋面附近离子的行为特征.