發(fā)布時間：2020-10-29 09:57

　　 太陽輻射是氣候形成和變化的主要驅(qū)動力,在全球變化研究中具有重要意義。太陽輻射傳輸過程中受到大氣削弱,地表特性的重新分配,形成的地表輻射空間分布特征。地表輻射研究對于進一步探究氣候形成的機制,地表能量平衡研究具有重要意義。高寒山區(qū)的地形條件使得太陽輻射在地表的重分配有別于平原地區(qū),尤其是強烈的海拔高差導致山區(qū)地表輻射表現(xiàn)出垂直梯度。高寒山區(qū)環(huán)境惡劣,條件艱苦,人跡罕至,數(shù)據(jù)采集困難,不利于山區(qū)地表輻射平衡研究的開展。本文利用2014年4月和2016年6月兩次野外觀測數(shù)據(jù),對新疆天山中段地表輻射影響因素進行研究和探討。依據(jù)高分辨率對地觀測系統(tǒng)國家重大專項項目“新疆天山中部高分載荷雪冰監(jiān)測評價”(95-Y40B02-9001-13/15-04)的對天山中段地區(qū)地表輻射差異的研究需求確立了本文的研究內(nèi)容。以天山中段瑪納斯河流域為主要研究區(qū),綜合兩次野外觀測獲取的地表輻射數(shù)據(jù),研究天山中段地表輻射的特性。從氣象因素、下墊面因素和地形因素三個角度研究地表輻射平衡各分量(下行輻射、上行輻射、凈輻射、地表反照率)的差異。繪制地表輻射平衡各分量隨海拔高度升高的變化曲線,并利用微分技術(shù)得到地表輻射平衡各分量的垂直梯度,探討其變化特點。為高寒山區(qū)地表輻射平衡研究提供參考。論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論包括:(1)地表輻射數(shù)據(jù)獲取2015年4月和2016年6月,課題組兩次赴天山中段地區(qū)瑪納斯河流域進行野外地表輻射觀測。在人跡可達的前提條件下,綜合考慮下墊面類型和海拔高度兩個因素,進行野外觀測點的選擇。對每個觀測點的基本信息進行記錄。利用太陽總輻射表,根據(jù)觀測規(guī)范,進行地表輻射測量,并對結(jié)果進行初步討論。(2)下行輻射和上行輻射的空間分布特性探討天山中段瑪納斯河流域野外觀測獲取的地表上/下行輻射空間分布特性與太陽高度角、天空中云的分布、下墊面類型、地形條件四個因素的內(nèi)在聯(lián)系。結(jié)果表明,晴空條件下,不同下墊面類型的地表上/下行輻射均隨太陽高度角的增大而增大。地表下行輻射受到云的劇烈影響,多云條件下的最大值可以超過晴空條件下最大值的18%,對于地表上行輻射高達40%。積雪上行輻射遠大于草地,積雪上行輻射受積雪本身物理性質(zhì)影響,草地上行輻射絕對值一般小于200 W/m2。天山中段地區(qū)1100～3900 m海拔范圍內(nèi),地表下行輻射隨海拔的升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,升高階段垂直輻射梯度為7.91 W/m2·100m,下降階段垂直輻射梯度為5.95 W/m2· 100m。上行輻射隨著海拔高度的升高呈現(xiàn)持續(xù)升高的趨勢。海拔1124～3324m間的垂直輻射梯度為14.60 W/m2· 100m;海拔3324～3879 m間的垂直輻射梯度為45.87 W/m2· 100m。上行輻射垂直梯度的絕對值明顯大于下行輻射,一定程度上表明上行輻射的空間分布復雜程度遠大于下行輻射。(3)地表凈輻射和地表反照率的空間分布特性探討野外觀測獲取的地表凈輻射/反照率空間分布特性與影響因素之間的內(nèi)在聯(lián)系。從觀測期間當?shù)氐奶�陽高度角、天空中云的分布情況、下墊面類型、地形條件四個角度展開討論。結(jié)果表明,草地凈輻射隨太陽高度角的增大而增大,草地反照率隨太陽高度角的增大不產(chǎn)生明顯變化。積雪凈輻射和反照率隨太陽高度角的日內(nèi)變化特點與積雪本身的物理性質(zhì)相關(guān)。地表凈輻射受到云的影響大,多云條件下草地凈輻射的最大值可以超過晴空條件下最大值的14%,雪地反照率曲線波動較為明顯。晴空且太陽高度角相同的條件下,草地下墊面的凈輻射遠大于積雪下墊面,積雪下墊面的地表反照率遠大于草地下墊面。地表凈輻射隨著海拔高度的升高,呈現(xiàn)持續(xù)降低的趨勢。海拔1124～3324m間的垂直輻射梯度為—6.71 W/m2·1OOm;海拔3324～3879m間的垂直輻射梯度為-51.80W/m2·100m。地表反照率隨著海拔高度的升高,呈現(xiàn)持續(xù)升高的趨勢。海拔1124～3324m間的垂直反照率梯度為0.01/100m,即在1124～3324m的海拔高度范圍內(nèi),研究區(qū)的海拔每升高100 m,地表反照率平均增加0.01;海拔3324～3879 m間的垂直輻射梯度為 0.05/100 m。論文給出了兩次天山中段瑪納斯河流域野外地表輻射測量的概況,利用獲取的數(shù)據(jù)資料,根據(jù)綜合考察時的觀測條件,從太陽高度角、云、下墊面和地形四個角度探討了天山中段地區(qū)地表輻射的日內(nèi)變化特征、云遮擋效應、水平分布差異、垂直分布梯度。本研究為高寒山區(qū)氣候研究、山區(qū)地表輻射平衡研究、冰雪消融過程研究等提供一定的參考。
【學位單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：P422.2
【部分圖文】：

個因素的關(guān)系。驗證之前科研工作者在高寒山區(qū)地表輻射研究中的一些結(jié)論，發(fā)??現(xiàn)新疆天山中段地區(qū)地表凈轄射／地表反照率的新特點。??主要技術(shù)路線如圖１－１所示。本文總體上按照“野外觀測方案設(shè)計一地表輻??射數(shù)據(jù)獲取一地表輻射分量空間分布特性”的技術(shù)路線，以新疆天山中段地區(qū)為??研究區(qū)，通過兩次野外觀測獲取地表輻射數(shù)據(jù)。野外觀測過程中綜合考慮下墊面??條件和海拔高度來確定地表輻射觀測點位置，并利用精度適宜、工作狀態(tài)良好的??太陽總輻射表，根據(jù)相應的測量規(guī)范來操作。將野外觀測獲取的原始上下行輻射??數(shù)據(jù)提取出來，并處理得到地表凈輻射和地表反照率數(shù)據(jù)。對這四類數(shù)據(jù)根據(jù)太??陽高度角、氣象條件、下墊面條件和海拔高度進行綜合分析。其中氣象條件包括??多云和陰天、下墊面條件包括草地和積雪，海拔高差的范圍是１１００？３９００ｍ。??１２??

控制著天山的基本地貌格局，形成天山特有的山地與谷地、盆地相間的地貌特征。??北天山全長１３００?ｋｍ，分東西兩段。北天山西段，西起中國與哈薩克斯坦邊界，??東到天格爾山，總體走向東西。北天山西段山勢由依連哈比爾尕山結(jié)向東西兩側(cè)，??高度逐漸降低。依連哈比爾尕山不僅是北天山最高峰之一，也是中國天山中僅次??于托木爾一汗騰格里山結(jié)的第二山匯所在地。以瑪納斯河源為中心，海拔超過??５０００?ｍ的山峰有２１座，最高峰為５２８９?ｍ，是北天山現(xiàn)代冰川分布最集中的山段，??共有現(xiàn)代冰川１４４０多條，面積達１５６６?ｋｍ２多，占我國天山冰川面積的１６．４％。??北天山西段降水較多，生態(tài)與環(huán)境條件優(yōu)越，是天山地區(qū)森林帶分布最多的山地。??中天山北部瑪納斯河上游的天山支脈喀拉烏成山、依連哈比爾尕山及比依克??山的山結(jié)，海拔５０００－５５００?ｍ，僅次于天山主峰托木爾峰地區(qū)的天山第二大高山??帶山結(jié)，其冰川面積僅次于托木爾峰地區(qū)，故造成該地區(qū)發(fā)源出瑪納斯河這一準??噶爾盆地流程最長流量最大的內(nèi)陸河的重要條件。??６５?０－Ｅ?５０?０?Ｅ?９５￣０＇Ｅ?８５?Ｏ?Ｅ?８５?２０?Ｅ?８５?４０＇Ｅ???

１７５０？２８４０?ｍ間形成寬闊的山地森林帶，其下部的草甸草原和真草原則分布到海??拔１１００？１３００ｍ，下部蒿屬為主的半荒漠草原，在８００?ｍ左右的前山與傾斜平原??上的荒漠相接�，敿{斯河流域共有高等植物６００余種。圖２－２、圖２－３、圖２－４??分別反映瑪納斯河流域高山冰雪帶、中山帶溝壑和前山帶草地景觀。??圖２－２高山帶冰雪景觀??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｌａｎｄｓｃａｐｅ?ｏｆ?ｉｃｅ?ａｎｄ?ｓｎｏｗ?ｉｎ?ａｌｐｉｎｅ?ｚｏｎｅ??１７??？?？??
【參考文獻】

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1 秦大河;;氣候變化科學與人類可持續(xù)發(fā)展[J];地理科學進展;2014年07期

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4 孫維君;秦翔;徐躍通;吳秀平;劉宇碩;任賈文;;祁連山老虎溝12號冰川輻射各分量年變化特征[J];地球科學進展;2011年03期

5 白建輝;鄒捍;李愛國;馬舒坡;賈京京;李鵬;王維;霍翠萍;;珠穆朗瑪峰北坡山谷太陽輻射和大氣的特征與分析[J];高原氣象;2007年06期

6 馬耀明;姚檀棟;王介民;胡澤勇;石川裕彥;馬偉強;M.Menenti;蘇中波;;青藏高原復雜地表能量通量研究[J];地球科學進展;2006年12期

7 張秀英;馮學智;;基于數(shù)字地形模型的山區(qū)太陽輻射的時空分布模擬[J];高原氣象;2006年01期

8 馬偉強,馬耀明,李茂善,Z.(Bob)SU,王介民;藏北高原地區(qū)地表輻射出支和能量平衡的季節(jié)變化[J];冰川凍土;2005年05期

9 王開存,周秀驥,劉晶淼;復雜地形對計算地表太陽短波輻射的影響[J];大氣科學;2004年04期

10 葉篤正,符淙斌,董文杰,溫剛,延曉冬;全球變化科學領(lǐng)域的若干研究進展[J];大氣科學;2003年04期

本文編號：2860741