干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 沙漠大气边界层探测技术集成应用

Arid

	沙漠大气边界层探测技术集成应用
	何清; 魏文寿; 买买提艾力·买买提依; 王敏仲; 刘新春; 霍文; 杨兴华; 刘永强; 缪启龙; 王慧琴; 杨青; 赵勇; 钟玉婷; 陈荣毅; 金莉莉; 温雅婷; 李帅; 李祥余; 王柯; 彭艳梅; 李振杰; 胡文峰; 刘强; 张瑞军; 孔丹; 王延慧; 王娟; 赵聪敏
完成单位	中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所
登记(发布)日期	2013
中文摘要	1.简要技术说明中国大部分沙漠集中在西北干旱区,其中以新疆为最多,该区沙漠面积占全国沙漠总面积的60%。对于全球气候变化,沙漠环境以敏感的下垫面性质首先得到响应,同时在响应过程中又以其特殊环境的反馈作用影响气候。然而,由于缺少对沙漠边界层系统性的监测资料和理论研究,现在诸多问题尚停留在定性认识上,对于沙漠起伏地表非均匀性、近地层到边界层结构变化认识不足,沙漠陆面过程在气候系统中的作用等问题尚未解决,急需建立沙漠大气综合观测研究平台,合理布局沙漠区域气象探测站网,研发适用于沙漠地区的边界层探测技术和集成方法,开展沙漠地气相互作用和起沙输送过程观测试验,发展和研究较为准确的描述沙漠陆面过程数值模式和参数化方案,从而为沙漠灾害性天气的精细化观测和中尺度数值预报模式改进提供基础资料和技术支撑。《沙漠大气边界层探测技术集成应用》集成了12个项目,项目工作起止时间为：2005～2013年,历时9年,投入总经费1761.0万元。项目围绕中国北方三大沙漠大气边界层探测站网设计与建设、沙漠大气边界层数据集成、沙漠大气边界层探测事实、沙漠大气边界层探测技术理论、沙漠大气边界层探测新技术研发与应用等五大方面进行了项目硬件的设计建设和深入的理论研究,得出5项创新性成果,共发表论文110篇,其中SCI/SCIE 收录11篇,61篇被CSCD数据库收录,在SCI数据库中被引用6次,在CSCD中被引用126次。获得国家软件著作权3项、国家发明专利1项、实用新型专利3项。培养硕、博士研究生21名。项目研究成果被多家科研、教学、工程和业务单位使用,收到效益证明18份,完成政府咨询报告2份。项目研发的新型集沙仪推广129套,产生了200万元的经济效益。沙尘通量监测系统集成技术在国际上得到认可和应用,监测资料在沙尘天气过程监测和预报中得到了应用,为政府部门提供了大气污染和风沙灾害治理的决策依据。创新点：(1)研发了全自动高精度沙尘收集器,实现了输沙量和风向的快速响应;(2)基于风廓线雷达回波强度与沙尘暴相关参数,建立了沙尘暴监测新方法;(3)提出了大气贴地层沙尘水平输送通量计算方法,揭示了沙漠腹地沙粒运动强度分布规律;(4)给出了塔克拉玛干沙漠陆气相互作用特征和陆面过程参数,揭示了沙漠大气边界层结构和湍流尺度;(5)提出了沙尘天气多波段散射系数判识新指标。 2.主要技术性能指标： (1)沙尘天气的雷达等效回波强度约在-18～10dBZe范围变化,其中,扬沙和沙尘暴天气回波强度约为-1～10dBZe,浮尘回波强度约为-1～-18dBZe (2)集成风蚀传感器、贴地层梯度风探测仪、全自动高精度沙尘收集器等多种传感器研制了沙尘通量监测系统,实现了地表沙粒运动三种状态全方位多参数测量,测量频率达1Hz。 (3)塔克拉玛干沙漠腹地2m高度起沙风速在4.0～10.0m/s之间,峰值为6.3m/s,其中,5.0～8.0m/s的值占到90.4%。塔中、肖塘、若羌、策勒、滴西、拐子湖的临界起沙摩擦速度分别为0.24m/s、0.27m/s、0.21m/s、0.48m/s、0.39m/s和0.34m/s。 (4)提出了塔克拉玛干沙漠基于沙尘撞击颗粒数的沙尘通量的实时计算方案：Q=0.0512counts。 (5)沙尘暴散射系数集中在2000～2500Mm-1,扬沙集中在300～400Mm-1,浮尘集中在300Mm-1。 (6)古尔班通古特沙漠北缘黑碳浓度变化范围43.7～1559.2ng/m3。 (7)塔克拉玛干沙漠地表反照率年均值为0.270±0.003;动力学粗糙度为3.4×10-3m;地表比辐射率值为0.91;总体输送系数CD年平均值为3.70×10-3,CH为1.68×10-3。 (8)塔克拉玛干沙漠边界层四季日平均厚度白天为1485m,夜间为200m,夏季可达3000m,冬季可低于100m;逆温层平均厚度为225m,冬季夜间最大可达417m。 (9)塔克拉玛干沙漠夏季晴天湍流旺盛区域顶部达到4000m高度;沙漠南缘夏季对流层高度可达到16000m,零度层约在3450m高度,沙漠南缘夏季3000～7500m高度存在“高湿层”。 (10)塔克拉玛干腹地晴天不稳定层结下湍流时间尺度约为12～17s,空间尺度u方向为909m,v方向为588m,w方向为76m;稳定层结下时间尺度为10～16s。空间尺度：u方向为60m,v方向为19m,w方向为7m。沙尘暴在不稳定层结下的湍流时间尺度为6～10s,稳定层结下为11～20s。
中文关键词	沙漠 ; 大气边界层 ; 风廓线雷达探测技术
成果类型	应用技术
中图法分类号	P421.3
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001616264
来源机构	中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243295
推荐引用方式 GB/T 7714	何清,魏文寿,买买提艾力·买买提依,等. 沙漠大气边界层探测技术集成应用[Z]. 应用技术,2013.