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黄土高原地表分光辐射研究取得进展

2018-10-05 管理员 次阅读

大气中的太阳辐射传输受到复杂的云和气溶胶效应以及水蒸气和大气分子的散射和吸收的影响。不同气候区地表太阳辐射值存在显著差异。了解不同气候带不同地表的光谱辐射和反射辐射特性有助于解释区域地表能量交换和改进陆面过程模式。

黄土高原横跨干旱、半干旱和半湿润地区,是世界上面积最大的黄土带和中国第二大高原,其陆-气相互作用影响着整个黄土高原地区、东亚和其他地区的气候和环境变化。从光谱辐射角度研究黄土高原地表辐射平衡和反照率的研究较少。近日,德国理论和应用气候学杂志(Theoretical and Applied Climatology)发表了我站科研人员与北京师范大学的合作研究论文“Impact of soil moisture and winter wheat height from the Loess Plateau in Northwest China on surface spectral albedo”。该研究通过分析冬小麦生长过程中不同波长的地表光谱辐射变化及相应的地表反照率特征,以及5 cm土壤水分与地表反照率的关系,发现在典型的晴天,大气向下辐射与全球辐射的比值最高的是近红外波长,其次是可见光波长和紫外波长。植被表面反射的可见辐射远小于裸地反射。可见波长和紫外波长表面反照率与5cm土壤水分呈显著负相关。研究揭示了冬小麦生长过程中地表光谱辐射的变化特性,对了解不同生长阶段植被对地表反射辐射和反照率的影响有重要意义。

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图1 典型晴天冬小麦下垫面与戈壁下垫面分波段地表反照率的日变化

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图2分波段地表反照率在冬小麦生长期的变化特征及其与5cm土壤湿度关系

由我站科研人员研制的“一种具有变波长变极化功能的天气雷达标定信号源系统”获国家新型专利。

该专利解决了天气雷达不能在站进行标定和性能评估的问题。

天气雷达在长时间使用过程中,其发射机系统,接收机系统,以及天线系统都会产生一定的系统误差,使其在降雨量估测,粒子识别和灾害性天气预警等方面不准确,影响其应用。为了提高其数据精度,需经常对其性能进行标定和评估。但长期以来缺少用于天气雷达,特别是新型双线偏振天气雷达的在站标定系统。

所研发的信号源系统主要用于在工作现场对雷达性能进行标定,其能提供信号源的准确位置和高度信息,并且信号源输出信号强度大,具有SCXKa四个不同波段的具有变极化功能的信号源喇叭天线和具有水平、方位、仰角调整功能的支架,基本能满足我国现有天气雷达特别是双线偏振天气雷达的在站标定要求,解决了长期未解决的天气雷达在站标定和性能评估问题。

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由我站科研人员参与完成的“青藏高原东北侧強对流天气探测及人工防雹作业关键技术应用研究”获甘肃省科技进步三等奖。

本成果由甘肃省人工影响办公室、中科院西北生态环境资源研究院、张掖市气象局、青海省人工影响办公室和宁夏回族自治区人工影响天气中心联合完成。我站赵果和张彤高级工程师分别排名第二和第五,主要贡献是通过优化双线偏振雷达参数,使雷达的测雨精度提高了8%;通过研制雷暴云内闪电观测和外场气象雷达标定联合观测系统,扩展了双线偏振雷达的探测功能,提高了天气雷达对雷暴云内闪电的探测能力;通过改进探测天线的硬件结构,提高了系统的便携性。 

平凉站主要承担我国西部地区经济建设和社会发展中与气候变化、灾害性天气相关的关键性、基础性研究课题,以探索黄土高原陆-气相互作用过程及其与气候变化和灾害性天气发生发展之间的关系为基础,开展黄土高原气候变化、灾害性天气及区域可持续发展研究。重点探讨和解决黄土高原陆面过程、强对流天气及其相互影响和响应的科学问题,发展对雷电、冰雹等强对流天气的探测、预警和防治的新技术和新方法,为解决黄土高原生态环境问题、防灾减灾提供科技支撑。