广州城市对太阳辐射的影响

本文通过统计广州市天河观象台近30年的太阳辐射资料和四周郊县同期的日照、云量、湿度、气温资料,建立回归方程,分析广州城市发展对太阳辐射的影响.统计分析表明,近30年来广州市直接辐射是在不断波动中趋于下降,散射辐射变化较小,总辐射变化趋势与直接辐射一致.根据城乡同期的幅射条件和幅射量的对比指出:广州市的总云量、低云量比周围的郊县站多,日照百分率比四周郊县越少.直接辐射比四周郊县站少6.2%,总辐射比四周郊县站少4.6%,散射辐射占总幅射的比例比四周郊县站大.这与广州市的工业产值增长,人口增加和能源消耗量增多有着同步的相关关系.     

基于MODIS数据的长三角地区气溶胶直接辐射效应研究

以长三角地区为研究区,基于MODIS卫星遥感数据和6S大气辐射传输模型,模拟计算长三角地区地表和大气层顶的气溶胶直接辐射效应(aerosol direct radiation effect,ADRE),并利用南京信息工程大学北辰楼站点CE-318实测数据进行精度验证,在此基础上分析长三角地区气溶胶直接辐射效应的时空分布特征。结果表明,利用MODIS数据反演的地表ADRE、大气层顶ADRE与实测值的拟合精度R2分别为0.92和0.95。在空间上,地表与大气层顶直接辐射效应值的分布区域与变化趋势在整体上趋于一致,其绝对值均呈现北高南低的态势,地表ADRE为-31.60~-20.54 W·m-2、大气层顶ADRE为-3.48~-2.61 W·m-2之间的ADRE绝对值高值区主要集中在北部,尤其在江苏南部的苏州、无锡和常州地区,气溶胶辐射效应显著增大;在时间上,ADRE绝对值的年变化呈波动下降趋势,地表和大气层顶ADRE均值分别在-21.78~-5.94和-2.45~-0.73 W·m-2之间。其中江苏、上海地区气溶胶辐射效应的季节性变化明显,浙江地区辐射效应的季节性差异较小,地表ADRE变化范围大多分布在-10~0 W·m-2区间,大气层顶ADRE变化范围大多分布在-1~0 W·m-2区间。     

江苏省植被NPP时空特征及气候因素的影响

利用2000—2006年的EOS/MODIS卫星遥感资料,对江苏省植被净初级生产力（NPP）时空特征及气候变化对其影响进行分析。在ArcGIS软件中,建立线性回归方程获得NPP的变化斜率,分析7 a间各像元NPP的空间变化趋势。计算各像元的NPP数值与气候要素的线性相关系数,为定量阐述气候变化对植被生长的影响提供依据。结果表明,江苏省植被NPP 7 a平均值为506.6 g.m-2.a-1（以C计）,比全国同期NPP数值高出约40%。NPP表现出明显的年际变化,2004年植被年均NPP最大为530.6 g.m-2.a-1（以C计）,2000年最小,为481.1 g.m-2.a-1（以C计）。空间分布上NPP表现为东南高于西北,沿海高于内陆。2000—2006年江苏省有76%的区域植被NPP表现为显著增加,仅江苏南部少数区域表现出减少的趋势。除苏南少数区域外,气候因素控制着NPP的时空变化规律。其中气温的升高和太阳辐射的增加促进NPP提高,而降水量的增加引起NPP的降低。     

近50年贵州净生态系统生产力时空分布特征

利用大气植被相互作用模型AVIM2(Atmosphere-Vegetation Interaction Model 2)估算分析了时间长度为50年、空间分辨率为0.02°×0.02°的贵州净生态系统生产力(NEP),分析了其对气候变化的响应。结果表明,(1) AVIM2模型能够模拟出贵州森林净初级生产力(NPP)的变化,模拟偏差随着树龄的增大而不断减小,其模拟效果优于综合模型。(2)1961-2010年,贵州NEP(以C计)平均值为23.9 g·m-2·a-1,碳源区面积比例仅为5%,且植被覆盖类型为南部部分常绿阔叶林。NEP总量的变动范围为-7.0~11.5 Tg ·a-1,平均每年吸收碳4.87Tg,碳汇量占中国区域的3~7%。(3)贵州境内31%的区域固碳能力下降明显(P<0.05)且主要集中在植被类型为常绿针叶林及农作物的北部地区,还有7%的区域固碳能力升高明显(P<0.05)且位于南部部分常绿阔叶林地区。(4)贵州NEP与气温显著负相关(P<0.01),与降水量显著正相关(P<0.05),气温对NEP的影响大于降水。     

近50年石羊河流域陆地表层干湿状况变化特征及其影响因素

基于石羊河流域区1961—2010年气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照百分率等气候要素资料,应用修订的Penman-Monteith(P-M)模型计算了最大潜在蒸散量和地表湿润指数,分析其空间分布、年际和年代际变化特征及其主要气象因子的影响。结果表明:1961—2010年间,研究区年降水量呈增加趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率为2.128-10.061 mm·(10a)-1,春夏季增幅较大;最大潜在蒸散量呈增加趋势,年最大潜在蒸散量变化曲线线性拟合倾向率在1.598-12.892 mm·(10a)-1,春夏季增幅最大;地表湿润指数变化也呈增加趋势,年地表湿润指数变化曲线线性拟合倾向率0.001-0.059(10a)-1,冬季增幅最大,在20 a周期附近,出现了2-4个干湿交替期,2002年之后为偏湿期,在高频区,2004—2005年有偏干振荡;影响石羊河流域区陆地表层湿润指数的主要因子是降水量、相对湿度。     

云贵高原1961-2006年大气能见度和消光因素变化趋势及原因

根据云贵高原203个气象台站1961—2006年大气能见度、降水、相对湿度、风速和天气现象等观测资料,采用倾向率方法对能见度和大气消光系数的变化趋势进行了分析。还应用Mann-Kendall方法对19km能见度、霾日数和消光系数的多年变化进行了气候突变检验。结果表明,有84.2%台站出现了能见度减少趋势。减少最多为-11km·10a-1,最少为-1km·10a-1。减少的平均气候倾向率在1961—1979年为0.96km·10a-1,1980—2006年为1.6km·10a-1,高原平均能见度从60年代的约34km下降到目前的约27km。另一方面,有15.8%台站能见度有增加趋势,且多集中在人类活动较为稀少的高海拔山区。有71%的台站19km能见度频率出现减少的趋势,平均倾向率为-2%·10a-1,主要出现在高原东部和中部人口和工业稠密区。该地区同时也出现霾日增加的现象。Mann-Kendall检测结果表明,19km能见度频率减少和霾日数增加现象出现突变的时间相同。年平均消光系数发生突变的时间稍推后。认为能见度下降、消光因素增加的原因与人为排放污染物浓度增加有密切关系。     

基于MODIS GPP/NPP数据的三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量时空变化研究

陆地生态系统碳循环研究是全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,准确地评估陆地生态系统碳储量和碳汇量是估算未来大气 CO2浓度,预测气候变化及其对陆地生态系统影响的关键。已有相关研究多集中于对区域生态系统碳储量和碳汇量的量的估算,而缺乏针对时间尺度上的变化过程的分析,以及对变化特征空间差异性的分析。本研究基于MODIS NPP数据,结合土地利用数据及土壤有机碳密度分布数据,对三江源地区2000─2010年草地生态系统碳储量时空变化特征进行了分析,同时,基于MODIS GPP数据及China FLUX和America FLUX数据,建立草地生态系统呼吸估算模型,对其碳汇量的时空变化特征进行了分析,以期明确该地区的碳储存能力及其变化过程,为该区域草地生态系统保护和管理提供科学依据。研究结果表明：（1）三江源地区草地生态系统总碳储量为53.38×108 t,平均碳密度为14.94 kg·m-2（以C计）。土壤和植被碳储量分别为53.07×108 t和0.31×108 t,平均碳密度分别为14.85 kg·m-2和86.77 g·m-2。（2）近10多年来,三江源地区草地生态系统多年平均碳汇量为0.4×108 t,单位面积平均碳汇量为86.80 g·m-2·a-1（以C计）,表明该地区草地生态体统是一个碳汇。（3）2000年以来,三江源地区草地生态系统总碳储量及总碳汇量均呈波动增加趋势,碳汇功能有所增强。（4）三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量的空间分布格局及其变化趋势的空间分布均呈现明显的空间差异性。（5）MODIS GPP/NPP数据能够支撑较大尺度草地生态系统碳储量及碳汇量格局与变化趋势分析,较传统方法更为便捷高效。     

华南丘陵区针叶林和果园地表N2O通量的日变化

利用静态箱-气相色谱法对华南丘陵区典型土地利用类型(针叶林:马尾松 Pinus massoniana;果园:龙眼Dimocarpus longan Lour)地表N2O通量日变化进行了原位观测.结果表明, 针叶林和果园土壤总体来说为大气N2O的源.地表N2O通量日变化规律不明显,日变化中最大通量和最小通量出现的时间也没有明显的规律.针叶林地表N2O通量日平均值变化幅度为0.02～0.12 mg·m-2·h-1,果园为0.03～0.37 mg·m-2·h-1,最大值一般出现在6-8月.地温和气温对地表N2O通量日变化无明显影响.降雨对地表N2O通量有较大的影响,雨季(4-9月)地表N2O通量大于旱季(10-3月).不同土地利用方式对地表N2O通量有较大影响,果园地表N2O通量较针叶林大.没有发现凋落物对地表N2O通量有明显影响.     

云贵高原1961—2006年大气能见度和消光因素变化趋势及原因

根据云贵高原203个气象台站1961—2006年大气能见度、降水、相对湿度、风速和天气现象等观测资料,采用倾向率方法对能见度和大气消光系数的变化趋势进行了分析。还应用Mann-Kendall方法对19km能见度、霾日数和消光系数的多年变化进行了气候突变检验。结果表明,有84.2%台站出现了能见度减少趋势。减少最多为-11km·10a-1,最少为-1km·10a-1。减少的平均气候倾向率在1961—1979年为0.96km·10a-1,1980—2006年为1.6km·10a-1,高原平均能见度从60年代的约34km下降到目前的约27km。另一方面,有15.8%台站能见度有增加趋势,且多集中在人类活动较为稀少的高海拔山区。有71%的台站19km能见度频率出现减少的趋势,平均倾向率为-2%·10a-1,主要出现在高原东部和中部人口和工业稠密区。该地区同时也出现霾日增加的现象。Mann-Kendall检测结果表明,19km能见度频率减少和霾日数增加现象出现突变的时间相同。年平均消光系数发生突变的时间稍推后。认为能见度下降、消光因素增加的原因与人为排放污染物浓度增加有密切关系。     

华南丘陵区针叶林和果园地表CH4通量的日变化

利用静态箱-气相色谱法对华南丘陵区典型土地利用类型(针叶林:马尾松 Pinus massoniana;果园:龙眼Dimocarpus longan Lour)地表CH4通量日变化进行了原位观测.结果表明, 针叶林和果园土壤总体来说为大气CH4的吸收汇.地表CH4通量日变化波动较大,规律不明显.吸收较强的月份为10-11月,较弱的月份为6-9月.针叶林地表CH4吸收通量日平均值变化幅度为-0.093～0.066 mg·m-2·h-1,果园为-0.098～0.146 mg·m-2·h-1.地温和气温对地表CH4通量无明显影响.降雨对地表CH4通量有较大的影响,旱季(10-3月) 地表CH4吸收通量大于雨季(4-9月).凋落物和植被类型对CH4通量没有明显影响.     

模拟氮沉降对入侵植物薇甘菊光合特性的影响

该文将探讨氮沉降对外来植物薇甘菊（Mikania micrantha）光合特性的影响。在广州东北郊薇甘菊生长的木荷（Schima superba）人工幼林地进行模拟氮沉降处理,以NH4NO3作为氮源,设置3个氮沉降水平,分别为N0（N：0 g·m-2·a-1）、N5（N：5 g·m-2·a-1）以及N10（N：10 g·m-2·a-1）。在模拟氮沉降的26个月后,采用LI-6400便携式光合仪对不同氮沉降处理下薇甘菊（Mikania micrantha）光合特性进行了测定,分析了不同氮沉降处理之间薇甘菊光合生理指标的差异。结果表明：在试验时间内,不同氮沉降处理之间的薇甘菊净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和水分利用效率（WUE）日均值的差异不显著（p〉0.05）,但这些光合生理指标的大小均表现为N10？N5？N0,氮沉降一定程度提高了薇甘菊的光合作用,可能加速薇甘菊的生物入侵。光合有效辐射（PAR）是影响薇甘菊净光合速率（Pn）的主导因子,其次为叶片温度（Tl）和大气温度（Ta）,它们均与Pn呈极显著正相关（p〈0.01）,而与空气相对湿度（RH）呈不显著的负相关（p？0.05）。氮处理对薇甘菊最大净光合速率（P′max）、表观量子效率（a）、暗呼吸速率（Rd）、光饱和点（LSP）和光补偿点（LCP）的影响不明显（p？0.05）。P′max、a、LSP和LCP分别介于21.21~22.07、0.058~0.059、1546.0~1653.3和8.0~9.3μmol·m-2·s-1之间,在氮沉降下薇甘菊表现出高光合潜力及强阳性植物的特征。该文可为研究氮沉降下薇甘菊入侵林地的机制提供有价值的参考。     

青海湖高寒湿地生态系统夏季CO2通量日变化及其影响因子研究

利用涡度相关技术对青海湖高寒湿地生态系统夏季CO２通量日变化特征进行分析,并且结合气象观测数据对CO２通量日变化的影响因子进行探讨。结果表明,青海湖高寒湿地生态系统夏季CO２通量日变化呈“U”字型,白天8：00—20：00 CO２通量值为负,其他时间为正,最低值出现在12：30,为-15.34 μmol·m-2·s-1。CO２通量日平均值为-3.65 μmol·m-2·s-1（约-13.87 g·m-2·d-1）,表现为明显的CO２吸收,是重要的碳汇。CO２通量与净辐射、气温和表层土壤温度的相关性分析表明,净辐射是影响青海湖高寒湿地生态系统夏季CO２通量日变化的主要因子,气温次之,表层土壤温度对CO２通量的影响最小。采用多元回归分析得出CO２通量与各个影响因子之间的关系符合三元一次线性回归方程,R2=0.689,且达到极显著水平（P〈0.01）。     

CO_2倍增和气候变化对北京山区栓皮栎林NPP影响研究

应用生物地球化学过程模型BIOME-BGC估算了1977—1992年北京妙峰山栓皮栎（Quercus variabilis）林的净第一性生产力（NPP）,并分析气候对NPP年际变化的影响以及未来气候变化情景下对NPP的影响。结果表明：1977—1992年15年间栓皮栎的NPP（以C计）平均值为340.17g·m-2·a-1,NPP（以C计）变化在143.56～431.56g·m-2·a-1之间,并无明显的整体变化趋势,但表现出明显的年际变化,年际变动率达18%。在这段时间内降水量成为控制栓皮栎林NPP年际变化的主要气候因子。通过设置18种不同未来气候方案进行栓皮栎林NPP模拟表明,CO2浓度加倍会降低栓皮栎林的NPP但降低幅度较小。在CO2浓度不变的情况下,温度升高2.0℃和降水的协同增加以及单个因子的增加都有利于NPP的积累,但协同增加不如单个因子的增加对NPP的积累效应明显;在CO2和气候同时改变的情况下,CO2浓度加倍、温度升高2.0℃和降水的协同增加有利于NPP的积累且协同增加比单个因子的增加对NPP的积累效应明显,但各因子之间交互作用较弱。     

A stochastic weather generation model for Alaska

A specific problem encountered in ecosystem-level simulation of Arctic ecosystems is the depth and extent of the driving variable record. Often, climate records are of short duration, gathered at locations different from the area to be simulated, or do not contain all the variables required by a given model. This paper addresses this problem for ecosystem simulation in Alaska with the development of a weather generator. The generator, called WGENAL, is based on the WGEN climate generator developed and validated in the 48 conterminous states. Because of the extreme variability of weather in Alaska that is not accommodated by the statistical metrics in the earlier model, a new climate generator was developed. WGENAL generates daily values of precipitation, maximum temperature, minimum temperature, solar radiation, and wind run. Precipitation is generated using a Markov chain-gamma model. A two-parameter gamma distribution is used to generate wind run. Temperatures and solar radiation are generated using procedures developed in the earlier study. Validation of the generator shows it provides adequate diurnal and seasonal weather records for Fairbanks. Other comparisons of synthetic weather with observed weather for sites north of the Brooks Range in Alaska are also within the error of the original data.     

天津城区大气气溶胶质量浓度分布特征与影响因素

根据中国气象局天津大气边界层观测站2009年的气溶胶观测资料和同期气象资料,对天津城区PM10和PM2.5质量浓度变化特征,及其与气象条件的相互关系进行研究,结果表明：PM10和PM2.5年均质量浓度为153.24和68.78μg·m-3,其日均值超标率近半,表明南部城区尤其是交通干道附近气溶胶污染较为严重;PM10和PM2.5质量浓度逐月变化呈现明显的冬季高、夏季低的特征,其日变化特征呈明显的双峰型,早晚污染高峰主要受交通源影响;气象条件对气溶胶质量浓度作用显著,气溶胶质量浓度与气温正相关,相对湿度的增高易导致细粒子吸湿性增长,但高湿状态下易引起降水有利于气溶胶的湿清除,西南气流和偏北风是PM10和PM2.5高浓度的主要影响风向,静小风易造成气溶胶堆积,高风速可引起PM10排放增多,但对PM2.5影响不大。     

岩溶表层带土壤温度和含水率对呼吸作用的影响

全球环境变化对岩溶区的碳循环产生重要的影响,而土壤呼吸作用在全球环境变化的影响和反馈的过程中具有十分重要的作用。因此,以岩溶区的岩溶表层带为研究对象,研究了土壤呼吸作用与土壤温度和大气降水量之间的响应机理和内在联系。研究结果表明：岩溶表层带的土壤呼吸作用具有单峰型的季节性变化特征。洼地0~5、10~20 cm 的土壤呼吸速率在范围变化分别为82.58 mg· m-2· h-1至412.89、151.39 mg· m-2· h-1至523 mg· m-2· h-1,最大值出现在8月中旬。坡地0~5、10~20 cm的土壤呼吸速率在范围变化55.05 mg· m-2· h-1至412.89、137.63 mg· m-2· h-1至495.47 mg· m-2· h-1,最大值出现也在8月中旬。洼地的土壤呼吸作用相对强于坡地,主要是由于坡地土壤相对洼地土壤较薄并且容易被降水冲刷搬运。在大气降水量不成为限制土壤呼吸作用的因子下,土壤温度为主要控制土壤呼吸作用的因子。因此,该研究可为控制土壤呼吸作用缓和大气CO2的升高和温室效应应对策略,为国家固碳减排的科学决策提供理论依据。     

淮河流域农田碳收支特征及影响因素分析

采用开路涡度相关系统对淮河流域农田湍流特征进行了4年连续监测,以该地区主要农作物小麦和水稻为例,对CO2通量数据进行分析处理。研究结果表明：农田CO2通量的日变化随季节变化明显,春、夏变化幅度明显大于秋、冬。2007—2010年淮河流域夏季农田CO2通量日变化规律均呈单峰型,白天为明显的碳汇;其日最大累计吸收量出现在2007年,可达16.1mg.m-2.s-1,最小值出现在2009年,为11.1 mg.m-2.s-1。在水稻拔节期垂直风速（W）、潜热通量（LE）、显热通量（H）、光合有效辐射（PAR）、净辐射（Rn）与CO2通量均呈负相关,通过对各项指标进行主成分分析,得到了新的综合指标F=-0.36ZX1＋0.42ZX2＋0.42ZX3＋0.42ZX4＋0.39ZX5＋0.42ZX6＋0.13ZX7,并经过计算得出中午1点是最大的碳汇,凌晨12点是最大的碳源。     

濒危植物长序榆（Ulmus elongata）幼苗光合特性的初步研究

用Li-6400XT便携式光合作用仪对一年生和当年生濒危植物长序榆幼苗的光合日变化进行了观测,为科学保护提供理论依据和技术途径。结果发现,一年生和当年生长序榆幼苗的光合日变化均为单峰曲线,无＂午休＂现象。当年生的平均净光合累积量（5.64μmol.m-2.s-1）大于一年生的净光合累计量（5.05μmol.m-2.s-1）。胞间二氧化碳（Ci）浓度与光合日变化基本上是相反的。气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）没有明显的变化规律。光能利用率（LUE）中午12？00最低,水分利用率（WUE）13？00最高。一年生和当年生的光饱和点（LSP）分别为1 620.75μmol.m-2.s-1和1 123.07μmol.m-2.s-1,二者的光补偿点（LCP）均较低,分别为8.33μmol.m-2.s-1和8.89μmol.m-2.s-1,即长序榆幼苗是一光适应幅度较大的植物。偏相关分析表明光合有效辐射（PAR）和大气温度（Ta）是决定其净光合速率的主要环境因子。     

1961-2007年期间南宁紫外线辐射的变化趋势及其与皮肤癌发病相关分析

采用2002年9月至2005年10月逐日太阳总辐射、云量、太阳天顶角、臭氧、水汽压、空气污染物和紫外线辐射资料,建立了基于气象要素推算紫外线曝辐量的模型;采用该模型重建1961-2007逐日紫外线曝辐量资料,从年、春、夏、秋、冬不同尺度分析重建序列的特征;采用1991-2003年皮肤癌发病人数资料,分析紫外线曝辐量与各类皮肤癌发病人数相关性;对未来紫外线变化进行展望。主要结论有:1961-2007年,南宁紫外线曝辐量年平均日值为95.83 W.h/m2;绝对变率以夏季最大,相对变率以冬季最大,秋季绝对变率和相对变率均最小;年平均和春、夏、秋季紫外线曝辐量有微弱的下降趋势,冬季下降趋势明显;突变主要发生在1970 s中后期至1980 s初期和1990 s初期;年和各季最显著的周期是准7年,夏季还有明显的11年周期;1991-2003年鳞状细胞癌发病人数与紫外线曝辐量相关显著;基底细胞癌、鳞状细胞癌、恶性黑色瘤3种皮肤癌均好发于高紫外线辐射时间;展望2050年以前紫外线变化情况,认为:偏高年份可能在2017、2031、2045年附近,偏低年份可能在2010、2024、2038年附近。