全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 33 卷 第 8 期摇 摇 2013 年 4 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
城市生态系统研究专题
城市生态系统:演变、服务与评价———“城市生态系统研究冶专题序言 王效科 (2321)…………………………
城市生态景观建设的指导原则和评价指标 孙然好,陈爱莲,李摇 芬,等 (2322)…………………………………
城市绿色空间格局的定量化方法研究进展 陶摇 宇,李摇 锋,王如松,等 (2330)…………………………………
城市土地利用变化对生态系统服务的影响———以淮北市为例 赵摇 丹,李摇 锋,王如松 (2343)………………
基于市政综合监管信息的城市生态系统复杂性分析 董仁才,苟亚青,刘摇 昕 (2350)…………………………
原位生物技术对城市重污染河道底泥的治理效果 柳摇 敏,王如松,蒋摇 莹,等 (2358)…………………………
北京城区道路沉积物污染特性 任玉芬,王效科,欧阳志云,等 (2365)……………………………………………
绿地格局对城市地表热环境的调节功能 陈爱莲,孙然好,陈利顶 (2372)………………………………………
北京城区气传花粉季节分布特征 孟摇 龄,王效科,欧阳志云,等 (2381)…………………………………………
个体与基础生态
三江源区高寒草甸退化对土壤水源涵养功能的影响 徐摇 翠,张林波,杜加强,等 (2388)………………………
土壤砷植物暴露途径的土壤因子模拟 线摇 郁,王美娥,陈卫平 (2400)…………………………………………
不同寄主植物对马铃薯甲虫的引诱作用 李摇 超,程登发,郭文超,等 (2410)……………………………………
蒙古栎、白桦根系分解及养分动态 靳贝贝,国庆喜 (2416)………………………………………………………
干旱和坡向互作对栓皮栎和侧柏生长的影响 王摇 林,冯锦霞,王双霞,等 (2425)………………………………
不同郁闭度下胸高直径对杉木冠幅特征因子的影响 符利勇,孙摇 华,张会儒,等 (2434)………………………
驯化温度与急性变温对南方鲇幼鱼皮肤呼吸代谢的影响 鲜雪梅,曹振东,付世建 (2444)……………………
种群、群落和生态系统
五鹿山国家级自然保护区物种多样性海拔格局 何艳华,闫摇 明,张钦弟,等 (2452)……………………………
玉龙雪山白水 1 号冰川退缩迹地的植被演替 常摇 丽,何元庆,杨太保,等 (2463)………………………………
互花米草海向入侵对土壤有机碳组分、来源和分布的影响 王摇 刚,杨文斌,王国祥,等 (2474)………………
南亚热带人工针叶纯林近自然改造早期对群落特征和土壤性质的影响
何友均, 梁星云,覃摇 林,等 (2484)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
入侵植物黄顶菊生长、再生能力对模拟天敌危害的响应 王楠楠,皇甫超河,李玉浸,等 (2496)………………
小兴安岭白桦次生林叶面积指数的估测 刘志理,金光泽 (2505)…………………………………………………
草地植物群落最优分类数的确定———以黄河三角洲为例 袁摇 秀,马克明,王摇 德 (2514)……………………
多毛类底栖动物在莱州湾生态环境评价中的应用 张摇 莹,李少文,吕振波,等 (2522)…………………………
马尾松人工林火烧迹地不同恢复阶段中小型土壤节肢动物多样性 杨大星,杨茂发,徐摇 进,等 (2531)………
景观、区域和全球生态
极端干旱区大气边界层厚度时间演变及其与地表能量平衡的关系 张摇 杰,张摇 强,唐从国 (2545)…………
基于多源遥感数据的景观格局及预测研究 赵永华,贾摇 夏,刘建朝,等 (2556)…………………………………
城市化流域生态系统服务价值时空分异特征及其对土地利用程度的响应
胡和兵,刘红玉,郝敬锋,等 (2565)
………………………………………
……………………………………………………………………………
资源与产业生态
碳汇目标下农户森林经营最优决策及碳汇供给能力———基于浙江和江西两省调查
朱摇 臻,沈月琴,吴伟光,等 (2577)
……………………………
……………………………………………………………………………
基于 GIS的缓坡烟田土壤养分空间变异研究 刘国顺,常摇 栋,叶协锋,等 (2586)………………………………
春玉米最大叶面积指数的确定方法及其应用 麻雪艳,周广胜 (2596)……………………………………………
城乡与社会生态
广州市常见行道树种叶片表面形态与滞尘能力 刘摇 璐,管东生,陈永勤 (2604)………………………………
研究简报
桔梗种子萌发对低温、干旱及互作胁迫的响应 刘自刚,沈摇 冰,张摇 雁 (2615)…………………………………
基质养分对寄生植物南方菟丝子生长的影响 张摇 静,李钧敏,闫摇 明 (2623)…………………………………
学术信息与动态
人类活动对森林林冠的影响———第六届国际林冠学大会述评 宋摇 亮,刘文耀 (2632)…………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*316*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*34*
室室室室室室室室室室室室室室
2013鄄04
封面图说: 互花米草近景———互花米草是多年生高大禾本科植物,植株健壮而挺拔,平均株高约 1. 5m,最高可达 3. 5m,茎秆直
径可达 1cm以上。 原产于大西洋沿岸,是一种适应海滩潮间带生长的耐盐、耐淹植物。 我国于 1979 年开始引入,原
意主要是用于保滩护堤、促淤造陆和改良土壤等。 但是,近年来,互花米草迅速扩散,在一些区域里,已经完全郁闭,
形成了单优种群,严重排挤了本土物种的生长,并且还在以指数增长的速度逐年增加,对海岸湿地土著物种和迁徒
鸟类造成的危害日益严重,已经列为必须严格控制的有害外来入侵物种。
彩图及图说提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 33 卷第 8 期
2013 年 4 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 8
Apr. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金(40805009, 40830957);江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)的支持
收稿日期:2012鄄01鄄09; 摇 摇 修订日期:2013鄄02鄄21
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: gs鄄zhangjie@ 163. com
DOI: 10. 5846 / stxb201201090046
张杰,张强,唐从国.极端干旱区大气边界层厚度时间演变及其与地表能量平衡的关系.生态学报,2013,33(8):2545鄄2555.
Zhang J,Zhang Q,Tang C G. Temporal variety of boundary layer height over deep arid region and the relations with energy balance. Acta Ecologica Sinica,
2013,33(8):2545鄄2555.
极端干旱区大气边界层厚度时间演变及其与
地表能量平衡的关系
张摇 杰1,*,张摇 强2,唐从国1
(1. 气象灾害省部共建教育部重点实验室,南京信息工程大学, 南京摇 210044;
2.中国气象局兰州干旱气象研究所, 兰州摇 730020)
摘要:主要采用 ECMWF的地表和大气产品分析了中国西北极端干旱区大气边界层厚度与地表能量通量的时间变化特征,同
时,结合探空加强观测分析了大气边界层演变的可能因素。 得出:西北极端干旱区大气边界层厚度呈现出季节性的年际和年代
际变化,夏季大气边界层厚度呈下降趋势,春、秋季节呈现出先增加后降低的趋势,冬季以阶段性降低趋势为主,20 世纪 80 年
代是大气边界层厚度的转折时期;感热通量是极端干旱区大气边界层发展的主要热力因素;由于夏季净辐射量、地气温差、粗糙
度以及风速等因子随时间演变而呈降低趋势,潜热通量呈增加趋势,导致了边界层高度形成的热力作用减弱,边界层厚度降低;
同时,粗糙度和风速也是大气边界层发展的主要动力因素,由于边界层粗糙度和风速降低,促使垂直风切变减小,湍流动力作用
减弱,也会导致边界层厚度降低。
关键词:大气边界层厚度;极端干旱区;感热通量;地表净辐射
Temporal variety of boundary layer height over deep arid region and the relations
with energy balance
ZHANG Jie1,*,ZHANG Qiang2,TANG Congguo1
1 Key Laboratory of Meteorological Disaster of Ministry of Education, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China
2 Institute of Arid Meteorology, China Meteorological Administration, Lanzhou, 730020, China
Abstract: Based on a European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) product and observed radiosonde
data, we investigated temporal variations of boundary layer height ( BLH) over arid regions and their relationship with
energy balance. Moreover, possible factors affecting BLH change are analyzed by combining the above data. We discovered
seasonal and interannual variations of BLH in arid regions of northern China. In the past 44 years, BLH in summer
continuously decreased. BLH in spring and autumn increased before the 1980s and decreased afterward. BLH in winter
periodically decreased. There was an adjustment period of BLH in the 1980s. Change in BLH is influenced by dynamic and
thermodynamic factors. Surface sensible heat flux (SSHF) is the main thermodynamic factor affecting seasonally decreasing
and interannual variations. Over the past 44 years, SSHF decreased continuously in summer and winter. SSHF in spring
and autumn increased before the 1980s and decreased shortly afterward, which resulted in heat exchange and BLH
decrease. With respect to diurnal variation, BLH clearly varied with SSHF. During its development stage, the convective
boundary layer (CBL) may begin to break through the stable boundary layer ( SBL) and enter the remnant layer when
SSHF is greater than 100 W / m2; the CBL develops with increasing SSHF. The CBL is more than 3 km deep when the SSHF
http: / / www. ecologica. cn
exceeds 250 W / m2 . During its maintenance and decline, the BLH shrinks with decreasing SSHF. As a component of net
radiance (Rn), SSHF is affected not only by Rn, but also by surface latent heat flux (SLHF). Rn decreased and SLHF
increased over the past 44 years, would result in decreasing SSHF according to energy balance. In addition, differences of
the surface and air temperature are the main driving forces of thermal turbulence, it has a positive correlation with SSHF.
Therefore, differences of the surface and air temperature cause decreasing SSHF.
Wind turbulence and velocity are the dynamic factors involved in atmospheric boundary layer development. A
decreasing trend of wind turbulence and speed prompts a decrease in vertical wind shear, which weakens dynamic
turbulence and ultimately decreases BLH. Therefore, wind turbulence and SSHF have a positive correlation. With regarding
to diurnal variation, the greater the friction velocity, the greater the CBL and BLH during the day in summer. Friction
velocity has good correlation with CBL and BLH when the latter is less than 2. 5 km, which shows that vertical wind shear
can accelerate BLH development. However, wind shear has little effect on deep BLH. With decreasing wind shear, the SBL
decreases at night. Mechanical turbulence may support CBL development in winter. Agricultural acreage changed in the
1980s, which reduced roughness and thereby decreased thermal transmission. This decreases SSHF and ultimately BLH.
Analyzed from a dynamics viewpoint, the less the surface roughness, the smaller the friction velocity and vertical wind
shear, all of which are adverse to dynamic turbulence and BLH development.
Aside from the above factors, SSHF and BLH are affected by total shortwave radiance, surface albedo, longwave
radiance, and others. These factors are potentially affected by land use and land cover, climate warming, radiance effects of
aerosols, atmospheric circulation change, and soil humidity change caused by precipitation change. These topics require
further research.
Key Words: boundary layer height(BLH);deep arid region;surface sensible heat flux;surface net radiance;
大气边界层是近地层大气湍流交换的主要场所,也是地表大气最主要的组成部分,具有分散污染物的作
用。 由于剧烈的湍流混合作用,边界层内的水汽、空气分子、污染物等主要集中在湍流特征不连续界面边界层
高度的范围内[1鄄2],因此,边界层限制了污染物垂直扩散的范围,大气边界层厚度在一定程度上能够指示这个
扩散范围,大气边界层厚度一直是大气数值模式和大气环境评价的重要物理参数之一。 早期研究曾普遍认为
白天对流边界层厚度一般为 1 km的量级,夜间稳定边界层可能只有 0. 1 km 的量级[3]。 后来张强等人发现:
在中国西北部极端干旱荒漠和戈壁地区,夏季晴空白天能够形成超过 4 km的对流边界层,夜间稳定边界层也
可超过 1 km[4];无独有偶,Marsham等人[5]在非洲撒哈拉沙漠中也观测到了高达 5. 5 km的深厚对流边界层,
并且其残余层特征十分突出。 极端干旱区深厚边界层形成与剧烈的太阳辐射等气候背景以及极端干燥的地
表环境等因素有关[6鄄7]。
大气边界层厚度变化与天气、气候的形成和演化密切相关,会随气象条件、地形、地面粗糙度、观测地方
时、下垫面的热通量、空气对流强度等变化而变化[8鄄10]。 地表的强烈加热引起的热力不稳定以及热力湍流是
影响大气边界层高度和混合层形成的主要热力原因[11鄄13]。 从区域尺度上来看,近年来的中国部分区域大气
边界层厚度有增加趋势,部分区域有降低趋势,并且变化因素各异[14鄄15]。 例如:随着城市化产生的城市热岛
效应以及粗糙度增加,促进了热岛环流增加,导致重庆混合层厚度有增加趋势[15];因风速变小导致动力作用
减小,使得西安近 10 年来大气边界层厚度有缓慢下降的趋势[16];由于沙尘和黑炭气溶胶对大气的增温加热
效应,导致边界层大气稳定度增加和感热通量减少[16鄄19],从而使澳洲等地大气边界层厚度有所降低等。 由此
可见,大气边界层变化具有区域性,其变化不仅与下垫面有关,还与大气化学成分、大气环流以及稳定度等有
密切关系[20鄄23]。 众多的环境因素变化可能是大气边界层厚度变化的直接原因[24鄄25]。
近几十年以来,由于高速的工业化、城市化、强化农业以及不合理的土地使用等行为,致使人类活动活跃
的亚洲成为气溶胶排放增长最快的地区之一,近几十年气溶胶含量显著增加,土地利用和植被覆盖变化也十
6452 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
http: / / www. ecologica. cn
分明显;同时,全球变化对大气环流产生影响。 这些变化必然对地气系统能量分配产生作用,进而,会对边界
层的演变产生一定影响。 本研究主要采用 ECMWF[26]的地表和大气产品分析边界层厚度以及与其相关的地
气系统能量通量的时间变化,同时,结合地面探空加强观测探求中国西北荒漠戈壁区大气边界层演变的可能
因素。
1摇 资料说明
ECMWF是欧洲中期天气预报中心的再分析资料,ERA40 提供了包括地表和大气的能量、土壤温度、湿
度;边界层风速、温度、湿度、边界层厚度等参数,参数包括 1957 年 9 月—2002 年 8 月的每日 4 次的资料,空间
分辨率为 2. 5毅伊2. 5毅; ERA interim资料包括 1979 年至目前的每日 4 次的资料,空间分辨率为 1. 5毅伊1. 5。 本
研究选取以敦煌站点为中心的 5毅伊5毅的范围作为中国西北极端干旱区的代表区域,边界层厚度时间变化和成
因分析以夏季 14:00 的资料为准,代表正午大气边界层厚度,将每日 14:00 诸要素的资料进行质量控制,在此
基础上计算得到 14:00 的月资料。 对比发现 ERA40 资料和 ERA interim(1979—目前)资料在 2000—2001 年
期间的每日陆面能量通量和边界层厚度有很好的一致性,为了对比验证 ERA40 产品的真实性,本文应用项目
组的观测资料对现有的 ECMWF产品 ERA interim进行对比验证,二者的相关性较好,从而间接地验证 ERA40
资料的真实性,并通过陆面过程观测资料研究陆面热力特征对边界层形成的影响机理。 研究所用探空资料来
自 2006—2007 年期间在西北干旱区敦煌进行的大气边界层观测试验,该观测试验区位于距敦煌市绿洲西侧
7 km的双墩子戈壁滩上,处在绿洲的上风方向,其能量、水分和物质交换不受绿洲气候的影响,因此,该点上
的探空观测结果可以代表卫星和模式尺度的大气特征,试验站的陆面过程观测也可以代表观测点和上游广
阔、平坦、均一的地表及卫星和模式尺度的下垫面特征。 观测场设有探空观测、超声涡动系统的近地层通量观
测、地面辐射平衡观测设备。 上述所用仪器中,超声涡动仪为 Compbell 公司生产的 CSAT3 型,架设高度为
2郾 5 m;辐射分量观测仪器为美国 Eppley公司生产的 PSP 型,架设高度为 1. 5 m;GFE(L)1 型二次测风雷达和
GTS1 型数字式探空仪组成的 L波段雷达探空系统,观测的边界层气象要素包括温度、湿度、风速、风向、气压
等,探空高度保持在 8. 68 km以上, 每隔 10 m记录 1 次探空观测数据。 观测时段分夏、冬两期,分别为 2006
年 6 月 28 日—7月 17 日和 2007 年 1 月 1 日—1月 20 日;每日观测 8 次,分别为北京时 07:00,09:00,11:00,
13:00,15:00,17:00,19:00,21:00。 在观测期间,2006 年 7 月 5—7日有一次降水过程,2007 年 1 月 2 日前后
是阴天,其它时间基本为晴空天气。
在干旱地区,热力作用在大气边界层过程中更为突出,导致边界层位温廓线特征更加显著,所以本文用位
温廓线法来确定边界层厚度[27鄄28],定义为白天开始出现明显位温跳跃或折线型的逆温层底部; 并且大气逆温
强度超过 3 益 / km的范围确定为对流边界层高度,或者将位温、比湿随高度几乎不变而接近消失的高度作为
混合层的最大高度;将夜间贴地逆位温层顶部、大气逆温强度超过 4 益 / km的垂直空间范围确定为稳定边界
层高度[28]。 图 1 给出 ECMWF / ERA interim的边界层高度、净辐射、感热通量、潜热通量产品(纵坐标)与探空
观测结果(横坐标)的散点关系。 由图可见:虽然有部分数值比较离散,大部分 ECMWF产品与观测结果很接
近,处于平衡线附近,分别波动在依0. 2 km、依60 W / m2、依40 W / m2、依2 W / m2 的范围内,可见,潜热通量的
ECMWF产品结果偏大,边界层高度、净辐射和感热通量的平均误差都在 8%范围内(图 1),可以反映干旱区
地表的能量交换过程,ECMWF的感热通量、总辐射等能量参数较为成功地反映了中国西部的实际情况。 图 1
表明 ECMWF产品大气边界层厚度的可靠性,特别是在 ECMWF 产品中发现了边界层厚度超过 3 km 以上的
深厚大气边界层厚度,说明 ECMWF产品基本可以反映极端干旱区深厚大气边界层厚度特征,并且可以用于
反映大气边界层厚度的时间演变特征,同时也证明了中国西北干旱区存在深厚大气边界层厚度的事实。 由于
ERA40 与 ERA interim有较好的线性关系,图 1 也进一步证明 ERA40 的可靠性。
2摇 结果分析
2. 1摇 典型极端干旱区大气边界层厚度的季节演变特征
图 2 给出中国西北典型极端干旱区敦煌周边 5毅伊5毅区域的平均边界层厚度的时间演变,图 2 分别为 LST
7452摇 8 期 摇 摇 摇 张杰摇 等:极端干旱区大气边界层厚度时间演变及其与地表能量平衡的关系 摇
http: / / www. ecologica. cn
图 1摇 边界层高度 (BLH)、净辐射(Rn)、感热通量(SSHF)、潜热通量(SLHF) 的 ERA interim产品与探空观测结果的散点关系
Fig. 1摇 Relations of boundary layer height(BLH) net radiance(Rn),surface sensible heat flux(SSHF) and surface latent heat flux(SLHF)
from ERA interim (y鄄coordinate) with which from radiosonder observation (x鄄coordinate)
实线为平衡线,虚线为围绕平衡线的依0. 2 km、依60 W / m2、依40 W / m2、依1 W / m2 的界限,ERA 表示 ECMWF / ERA interim 资料
每日 4 次的冬、春、夏、秋季节的时间序列。 由图可见:4 个季节的边界层厚度以 14:00 最大,其次是 20:00,然
后是 8:00,夜间 2:00 边界层厚度最小。 4 个时次的边界层厚度除了春季和夏季的 14:00 和 20:00 的边界层
厚度与 2:00、8:00 的变化趋势有相反趋势外,其它季节里 4 个时次的边界层厚度变化趋势有一致性。 本研究
以 14:00 的边界层厚度变化为主,代表正午大气边界层厚度,重点分析边界层厚度的演变特征及可能的原因。
由此可以看出:四个季节里春、秋两季正午边界层厚度的时间变化趋势有一致性,与其它两个季节的趋势相差
甚大,冬季正午边界层厚度年际间的波动较大,相差 0. 1 km 以上,1985 年之前为明显的增加趋势,之后一直
处于降低趋势阶段,44a的总变化为增加趋势;夏季边界层厚度年际间的波动较冬季小,除了个别年份的降幅
在 0. 1 km以上之外,其它年份的边界层厚度波动较小,44a 的总趋势为显著下降趋势,下降了大约 0. 12 km
左右,占夏季平均边界层厚度的 9. 2% ;春季边界层厚度年际间的波动在四个季节里最小,1973 年之前边界层
厚度明显偏小,年际间波动较大,到 1979 年达到最大边界层厚度,之后一直处于波动中降低趋势,降幅约
0郾 05 km, 占年平均边界层厚度的 3. 8% ;秋季边界层厚度在 1980 年之前为增加趋势,1980 年之后呈波动中
下降趋势,并且年际间波动较显著。
大气边界层厚度受垂直风切变产生的动力湍流作用和感热加热产生的热力湍流作用的影响,边界层厚度
四个季节的年际波动较大,并且有年代际变化特征,说明当地的湍流作用年际波动较为显著,究竟是什么原因
8452 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
http: / / www. ecologica. cn
所致,还有待进一步研究。
14:00
20:00
8:00
2:00
14:00
20:00
8:00
2:00 2:00
8:00
20:00
14:00
2:00
8:00
20:00
14:00
图 2摇 四季边界层厚度(BLH)的时间演变(时间为地方时间)
Fig. 2摇 Temporal variation of four seasonal boundary layer height(BLH, time is LST)
2. 2摇 大气边界层发展和维持衰退过程的主要影响因素
2. 2. 1摇 大气边界层发展和维持衰退过程与动力因子的关系
边界层厚度的变化主要受湍流作用,摩擦速度较好地反映了垂直风切变特征,可以反映机械湍流动力过
程对边界层形成的影响。 例如有研究发现:风速对上海混合层厚度影响较大[29鄄30]。 将每日大气对流边界层
厚度达到峰值以前的增加阶段作为对流边界层的发展阶段,峰值以后的稳定或降低阶段作为对流边界层的维
持衰退阶段[22],本研究采用每日 30 min的夏季大气边界层和陆面过程观测资料研究边界层发展、维持和衰
退过程与动力因子的关系。 图 3 给出夏季摩擦速度与白天对流边界层高度形成和夜间稳定边界层厚度变化
的关系,可见,白天摩擦速度越大,对流边界层厚度越大,并且在边界层厚度低于 2. 5 km 的边界层内,摩擦速
度对对流边界层厚度的关系更好,影响更突出,当边界层厚度高于 2. 5 km时,二者的关系不太显著,说明对流
边界层在形成的过程中,垂直切变起着重要的作用,但是,深厚的大气边界层厚度的形成与垂直切变的大小关
系并不大,显然是热力湍流作用起着重要的作用。 夜间,随着摩擦速度减小,稳定边界层厚度趋于减小,说明
夜间垂直风切变越大,越有利于稳定边界层厚度的维持。 图 3 给出冬季摩擦速度与白天对流边界层高度形成
9452摇 8 期 摇 摇 摇 张杰摇 等:极端干旱区大气边界层厚度时间演变及其与地表能量平衡的关系 摇
http: / / www. ecologica. cn
和夜间稳定边界层厚度变化的关系,由图可知二者的关系不太明显。 白天对流边界层厚度与摩擦速度呈二次
抛物线关系,即当摩擦速度小于 0. 18 m / s 时,对流边界层厚度与摩擦速度呈负相关关系,当摩擦速度大于
0郾 18 m / s时,对流边界层厚度与摩擦速度呈正相关关系,说明垂直风切变较小的时候,机械湍流并不能促进
对流边界层的发展,可能是摩擦作用抑制了冬季热力作用的发展,进而导致边界层厚度降低。 当垂直切变较
大时,机械湍流才有利于对流边界层的发展。 夜间稳定边界层厚度与机械湍流作用的关系比较复杂,在此不
再详加分析。 摩擦速度大小主要与粗糙度和风速有正相关关系,随着粗糙度和风速的增加,摩擦速度
增加[31]。
通过对图 3 的分析得出:在中国西北极端干旱区,夏季垂直切变所产生的机械湍流对对流边界层的发展
有一定的促进作用,但是,机械湍流并不是深厚大气边界层厚度形成的主要原因;夜间垂直切变所产生的机械
湍流有利于稳定边界层的维持;冬季,较大的垂直风切变所产生的机械湍流能促进对流边界层的发展。 不论
是冬季还是夏季,西北极端干旱区大气边界层厚度都较大,说明热力湍流对边界层的发展所起的作用可能较
机械湍流的作用更大。
图 3摇 夏季和冬季每日不同时刻地表摩擦速度与对流边界层发展与维持衰退的关系
Fig. 3摇 Relationship between friction velocity ( u* ) and convective boundary layer and stable boundary layer in development stage and
maintenance、declined stage in Summer and Winter
2. 2. 2摇 大气边界层发展和维持衰退过程与陆面热力因素的关系
除了机械湍流运动外,浮力湍流也是边界层内的重要运动方式,干旱区浮力湍流大小可以通过感热通量
大小反映。 由于陆面热力具有明显的日变化特征,感热通量在大气边界层演变过程中所起作用有所不同。 研
究表明[22]:大气热力边界层的发展和维持主要依靠感热通量对热量的输送来维持。 夏季地表感热通量大约
超过 100 W / m2 以后对流边界层就可以突破稳定边界层进入残余层,然后随感热通量增大迅速发展;当地表
感热通量大约超过 250 W / m2 以后,就会发展出 3 km以上的深厚对流边界层。 在维持衰退阶段,边界层厚度
随地表感热通量减弱收缩得更明显。 冬季边界层发展和衰退随感热通量的变化过程较夏季弱。 图 4 中给出
由 ECMWF / ERA 40 日资料得到的 14:00 冬、春、夏、秋四季感热通量的年际变化趋势。 据图,冬季感热通量在
20 世纪 80 年代之前和之后都呈降低趋势,80 年代是感热通量的调整阶段;春季感热呈单峰变化,80 年代之
前以增加为主,之后略有降低;夏季感热通量总体为降低趋势,只在 80 年代有增加的趋势;秋季感热通量变化
与春季基本一致。 除了冬季,春、夏、秋 3 季感热通量与图 2 中边界层厚度演变有一致性。 感热通量随年代的
季节性降低趋势可能是边界层厚度降低的主要因素之一。 七八十年代是包产到户、耕地面积大调整阶段,下
垫面植被状况发生很大变化,耕地和植被变化将改变粗糙度状况[32],有可能改变垂直风切变进而影响机械湍
0552 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
http: / / www. ecologica. cn
流强度,同时改变空气动力学阻抗进而影响感热通量输送。 感热通量的变化除了受粗糙度影响外,还与风速、
地气温差、地表净辐射总量及能量分配等有关。
图 4摇 14:00 感热通量(SSHF)的季节演变趋势
Fig. 4摇 Temporal variation of seasonal surface sensible heat flux(SSHF) at noon
2. 3摇 感热通量变化的主要原因
图 5 给出与感热通量变化有关的特征参数在夏季的时间演变及其与感热通量的散点关系,主要参数包括
影响感热通量的地气温差、风速、粗糙度。 由图看出,前二者变量的变化都有递减趋势。 地气温差、风速与感
热通量都具有正相关关系,复相关关系分别为 0. 36、0. 27。 由此可见,地气温差和风速的降低又促使了感热
通量的降低。 除上述两个变量之外,地表粗糙度也会影响地表的动量和热量交换,它在陆鄄气相互作用过程中
占有重要的地位。 在大、中尺度数值模式和气候变化研究中大都通过粗糙度计算地面感热通量。 贾立等利用
卫星遥感 NDVI资料与地面观测资料相结合得出了绿洲和戈壁地区粗糙度与 NDVI 之间的指数关系[33],
z 0m =exp(-7. 13+9. 33NDVI),经验证发现,该公式适合植被稀少的绿洲、戈壁、沙漠地区。 本研究采用该方法
和 1982 年以来的 NOAA / AVHRR 的 NDVI产品计算西北粗糙度参数。 由图 5 可见,20 世纪 80 年代之后,地
表粗糙度变化有递减趋势,地表粗糙度与感热通量都具有正相关关系,复相关关系分别为 0. 23。 由此分析,
地表粗糙度的降低使得地表的热力输送有所降低,进而促进了感热通量的降低。 从动力学角度看,地表粗糙
度越小,越不利于动力湍流的发展,因此,也不利于边界层发展,这与图 3 结果相符合。 西北干旱区地表粗糙
度降低可能与下垫面植被退化有关,由于地下水位下降,荒漠、戈壁上的灌木覆盖度显著降低,再加上过渡开
垦,最终导致粗糙度下降。 另外,粗糙度和风速减小将使得摩擦速度减小和垂直风切变减小,最终促使机械湍
流降低,进而导致边界层厚度降低。
感热通量是地表净辐射量的一个分量。 在极端干旱区,年降水量不足 100 mm,下垫面主要以荒漠和戈壁
为主,岩石层含水量较小,潜热通量较小,感热通量在净辐射量中起着举足轻重的作用,其变化与净辐射量的
1552摇 8 期 摇 摇 摇 张杰摇 等:极端干旱区大气边界层厚度时间演变及其与地表能量平衡的关系 摇
http: / / www. ecologica. cn
图 5摇 夏季正午地气温差、风速和地表粗糙度的时间变化及其与感热通量的关系
Fig. 5摇 Temporal variation of difference of surface and air temperature(Ts-Ta), wind speed and roughness(Z0) at noon in summer and
the relations with SSHF
图中的 R2 是复相关系数
变化有关。 潜热通量的变化对净辐射量和感热通量变化也有一定的响应。 图 6 给出净辐射量和潜热通量的
时间变化及其与感热通量的关系。 净辐射能量变化呈递减趋势,并且与感热通量具有正相关关系,复相关系
数分别为 0. 47;潜热通量变化呈增加趋势,其与感热通量具有反相关关系,复相关系数分别为 0. 8。 由此可
见,地表净辐射量在近 44 年里表现为降低趋势,潜热通量略有增加,从能量平衡的角度看,其将导致感热通量
降低。 从净辐射量和潜热通量的变化趋势可以看出:净辐射量的分配也发生了一定的变化,都会对感热通量
产生影响。 感热通量和地气温差又是热力湍流的主要输送和驱动者,也是该地区大气边界层形成的主要动
力,感热通量的降低最终会导致夏季大气边界层厚度出现降低的趋势。
引起地鄄气系统净辐射能量变化的因素包括总短波辐射量、地表反照率、长波有效辐射的变化等,这些因
素的变化可能与下垫面土地利用和植被覆盖、气候变暖对近地面的加热作用、大气中气溶胶产生的辐射效应、
大气环流的改变、降水变化引起的土壤湿度变化等有关[33鄄35]。 具体影响该地区辐射通量变化的机理还有待
进一步研究。
2552 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
http: / / www. ecologica. cn
图 6摇 夏季正午净辐射量和潜热通量的时间变化及其与感热通量的关系
Fig. 6摇 Temporal variation of net radiance(Rn), surface latent heat flux (SLHF) at noon in summer and the relations with sshf
3摇 结论与讨论
本研究采用 ECMWF的地表和大气产品和边界层加强观测,分析了中国西北极端干旱区大气边界层厚度
的时间变化特征,并分析了边界层厚度变化的动力和热力因素,得出:
(1)西北极端干旱区大气边界层厚度呈现出季节性的年际和年代际变化,1958 年以来的 44 年里,夏季大
气边界层厚度呈下降趋势;春、秋季节呈现出先增加后降低的趋势,80 年代是边界层厚度发生转折的时期;冬
季的年际波段与春、秋季节有一致性,但总体还是增加趋势。
(2)西北极端干旱区的地表加热作用所产生的浮力是该区域大气边界层形成的主要动力。 由于夏季感
热通量随时间演变呈降低趋势,导致了夏季边界层厚度形成的热力湍流作用减弱,边界层厚度降低。
(3)夏季风速、地气温差和粗糙度随时间演变的降低促进感热通量呈降低趋势;地表净辐射量减少,会引
起地表加热减少,加之潜热通量的增加,都会导致感热湍流通量有减小趋势。 粗糙度和风速是大气边界层发
展的主要动力因素,由于边界层粗糙度和风速降低,促使垂直风切变减小,湍流动力作用减弱,也会导致边界
层厚度降低。
Reference:
[ 1 ]摇 Alappattu D P, Subrahamanyam D B, Kunhikrishnan P K, Ramachandran R, Somayaji K M, Venkatesh R, Bhat G S, Bhagavath S A. Spatio鄄
temporal variability of surface鄄layer turbulent fluxes over the Bay of Bengal and Arabian Sea during the ICARB field experiment. Boundary鄄Layer
Meteorology, 2008, 126(2): 297鄄309.
[ 2 ] 摇 Subrahamanyam D B, Ramachandran R, Gupta K S, Mandal T K. Variability of mixed鄄layer heights over the Indian ocean and central Arabian Sea
during INDOEX, IFP鄄99. Boundary鄄Layer Meteorology, 2003, 107(3): 683鄄695.
[ 3 ] 摇 Zhao M. Dynamics of Atmospheric Boundary Layer. Beijing: High Education Press, 2006.
[ 4 ] 摇 Zhang Q, Wang S. A study on atmospheric boundary layer structure on a clear day in the arid region in northwest China. Acta Meteorologica
Sinica, 2008, 66(4): 599鄄608.
[ 5 ] 摇 Marsham J H, Parker D J, Crams C M, Grey M F, Johnson B T. Observations of mesoscale and boundary鄄layer circulation affecting dust uplift and
3552摇 8 期 摇 摇 摇 张杰摇 等:极端干旱区大气边界层厚度时间演变及其与地表能量平衡的关系 摇
http: / / www. ecologica. cn
transport in the Saharan boundary layer. Atmospheric Chemistry and Physics Discussions, 2008, 8: 8817鄄8846.
[ 6 ] 摇 Zhang Q, Wang S, Li Y Y. The depth of atmospheric boundary layer in arid region of Northwest China. Acta Meteorologica Sinica, 2006, 20
(S1): 1鄄12.
[ 7 ] 摇 Zhang Q. Study on depth of atmospheric thermal boundary layer in extreme arid desert regions. Journal of Desert Research, 2007, 27 (4):
614鄄620.
[ 8 ] 摇 Li J M, Huang J P, Yi Y H, L俟 D R. Analysis of vertical distribution of cloud in East Asia by space鄄based lidar data. Chinese Journal of
Atmospheric Sciences, 2009, 33(4): 698鄄707.
[ 9 ] 摇 Song J S. A Study of the basic features and mechanism of boundary layer jet in Beijing area. Chinese Journal of Atmospheric Sciences, 2005, 29
(3): 445鄄452.
[10] 摇 Wei Z G, Chen W, Huang R H. Vertical atmospheric structure and boundary layer height in the summer clear days over Dunhuang. Chinese
Journal of Atmospheric Sciences, 2010, 34(5): 905鄄913.
[11] 摇 Stull R B. An Introduction to Boundary Layer Meteorology. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1988: 666鄄666.
[12] 摇 Gryning S E, Batchvarova E. Regional heat flux over the NOPEX area estimated from the evolution of the mixed鄄layer. Agricultural and Forest
Meteorology, 1999, 98鄄99(31): 159鄄167.
[13] 摇 Ma Y M, Menenti M, Feddes R, Wang J M. Analysis of the land surface heterogeneity and its impact on atmospheric variables and the aerodynamic
and thermodynamic roughness lengths. Journal of Geophysical Research, 2008, 113: D08113, doi: 10. 1029 / 2007JD009124.
[14] 摇 Hu F, Hong Z X, Lei X E. Recent progress of atmospheric boundary layer physics and atmospheric environment research in IAP. Chinese Journal
of Atmospheric Science, 2003, 27(4): 712鄄728.
[15] 摇 Ye D, Wang F, Chen D R. Multi鄄yearly changes of atmospheric mixed layer thickness and its effect on air quality above Chongqing. Journal of
Meteorology and Environment, 2008, 24(4): 41鄄44.
[16] 摇 Cai X L, Wu S L, Wang F Q, Chen J W. Characteristics of atmospheric stabilities and ABL thickness in recent 10 Years in Xi忆an. Meteorological
Science and Technology, 2007, 35(6): 814鄄817.
[17] 摇 Zheng F, Zhang L, Zhu J. Responses of urban atmospheric boundary layer to aerosol radiative effect over complex terrains in winter. Chinese
Journal of Atmospheric Sciences, 2006, 30(1): 171鄄179.
[18] 摇 Satheesh S K, Moorthy K K. Radiative effects of natural aerosols: a review. Atmospheric Environment, 2005, 39(11): 2089鄄2110.
[19] 摇 O忆Brien D M, Mitchell R M. Atmospheric heating due to carbonaceous aerosol in northern Australia—confidence limits based on TOMS aerosol
index and sun鄄photometer data. Atmospheric Research, 2003, 66(1 / 2): 21鄄41.
[20] 摇 G佼mez鄄Amo J L, di Sarra A, Meloni D, Cacciani M, Utrillas M P. Sensitivity of shortwave radiative fluxes to the vertical distribution of aerosol
single scattering albedo in the presence of a desert dust layer. Atmospheric Environment, 2010, 44(23): 2787鄄2791.
[21] 摇 Lyamani H, Olmo F J, Alc佗ntara A, Alados鄄Arboledas L. Atmospheric aerosols during the 2003 heat wave in southeastern Spain II: microphysical
columnar properties and radiative forcing. Atmospheric Environment, 2006, 40(33): 6465鄄6476.
[22] 摇 Zhang Q, Zhang J, Qiao J, Wang S. Relationship of atmospheric boundary layer depth with thermodynamic processes at the land surface in arid
regions of China. Science China Earth Sciences, 2011, 54(10): 1586鄄1594.
[23] 摇 Wei Z G, L俟 S H, Hu Z Y, Zhang Y, Chen S Q, Li Z C, Ao Y H, Li S S, Zhang Y J, Gu L L. A Primary research on the characteristics of
wind, temperature and humidity in the boundary layer over Jinta Summer. Plateau Meteorology, 2005, 24(6): 846鄄856.
[24] 摇 Tomasko M G, B佴zard B, Doose L, Engel S, Karkoschka E, Vinatier S. Heat balance in Titan忆s atmosphere. Planetary and Space Science, 2008,
56(5): 648鄄659.
[25] 摇 Zhang J, Zhang Q. Aerosol impact and correction on temperature profile retrieval from MODIS. Geophysical Research Letters, 2008, 35: L13818,
doi: 10. 1029 / 2008GL034419.
[26] 摇 Xu Y Y, Liu S H, Hu F, Ma N, Wang Y, Shi Y N, Jia H Y. Influence of Beijing urbanization on the characteristics of atmospheric boundary
layer. Chinese Journal of Atmospheric Sciences, 2009, 33(4): 859鄄867.
[27] 摇 Uppala S M, Kallberg P W, Simmons A J, Andrae U, Da Costa Bechtold V, Fiorino M, Gibson J K, Haseler J, Hernandez A, Kelly G A, Li X,
Onogi K, Saarinen S, Sokka N, Allan R P, Andersson E, Arpe K, Balmaseda M A, Beljaars A C M, Van De Berg L, Bidlot J, Bormann N,
Caires S, Chevallier F, Dethof A, Dragosavac M, Fisher M, Fuentes M, Hagemann S, H佼lm E, Hoskins B J, Isaksen L, Janssen P A E M, Jenne
R, McNally A P, Mahfouf J F, Morcrette J J, Rayner N A, Saunders R W, Simon P, Sterl A, Trenberth K E, Untch A, Vasiljevic D, Viterbo P,
Woollen J. The ERA鄄40 re鄄analysis. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 2005, 131(612): 2961鄄3012.
[28] 摇 Hyun Y K, Kim K E, Ha K J. A comparison of methods to estimate the height of stable boundary layer over a temperate grassland. Agricultural and
Forest Meteorology, 2005, 132(1 / 2): 132鄄142.
[29] 摇 Seibert P, Beyrich F, Gryning S E, Joffre S, Rasmussen A, Tercier P. Review and intercomparison of operational methods for the determination of
4552 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
http: / / www. ecologica. cn
the mixing height. Atmospheric Environment, 2000, 34(7): 1001鄄1027.
[30] 摇 Zhang J, Zhang Q, Li J. An improvement of localization in the retrieval algorithm of temperature profile within boundary layer. Acta Meteorologica
Sinica, 2010, 68(2): 207鄄216.
[31] 摇 Yang Y J, Tan J G, Zheng Y F, Chen S H. Study on the atmospheric stabilities and the thickness of atmospheric mixed layer during recent 15 years
in Shanghai. Scientia Meteorologica Sinica, 2006, 26(5): 536鄄541.
[32] 摇 Li C Z, Yu F L, Liu J, Yan D H, Zhou T. Research on land use / cover change and Its driving force in midstream of the Heihe Mainstream Basin
during the Past 20 years. Journal of Natural Resources, 2011, 26(3): 353鄄363.
[33] 摇 Jia L, Wang J M, Menenti M. Estimation of area roughness length for momentum using remote sensing data and measurements in field. Scientia
Atmospherica Sinica, 1999, 23(5): 632鄄640.
[34] 摇 Ling X L, Zhang L, Guo W D, Zhang R J. A preliminary study of the impacts of dust aerosols on micrometeorological characteristics in semi鄄arid
area of China. Climatic and Environmental Research, 2010, 15(3): 279鄄288.
[35] 摇 Zhang Q, Wang S. The characteristics of spatial disturbance of surface processes in oasis on the background of desert. Acta Ecologica Sinica,
2005, 25(10): 2459鄄2466.
参考文献:
[ 3 ]摇 赵鸣. 大气边界层动力学. 北京: 高等教育出版社, 2006.
[ 4 ] 摇 张强, 王胜. 西北干旱区夏季大气边界层结构及其陆面过程特征. 气象学报, 2008, 66(4): 599鄄608.
[ 7 ] 摇 张强. 极端干旱荒漠地区大气热力边界层厚度研究. 中国沙漠, 2007, 27(4): 614鄄620.
[ 8 ] 摇 李积明, 黄建平, 衣育红, 吕达仁. 利用星载激光雷达资料研究东亚地区云垂直分布的统计特征. 大气科学, 2009, 33(4): 698鄄707.
[ 9 ] 摇 孙继松. 北京地区夏季边界层急流的基本特征及形成机理研究. 大气科学, 2005, 29(3): 445鄄452.
[10] 摇 韦志刚, 陈文, 黄荣辉. 敦煌夏末大气垂直结构和边界层高度特征. 大气科学, 2010, 34(5): 905鄄913.
[14] 摇 胡非, 洪钟祥, 雷孝恩. 大气边界层和大气环境研究进展. 大气科学, 2003, 27(4): 712鄄728.
[15] 摇 叶堤, 王飞, 陈德蓉. 重庆市多年大气混合层厚度变化特征及其对空气质量的影响分析. 气象与环境学报, 2008, 24(4): 41鄄44.
[16] 摇 蔡新玲, 吴素良, 王繁强, 陈建文. 西安市近 10 年大气稳定度和边界层厚度特征. 气象科技, 2007, 35(6): 814 鄄 817.
[17] 摇 郑飞, 张镭, 朱江. 复杂地形城市冬季边界层对气溶胶辐射效应的响应. 大气科学, 2006, 30(1): 171鄄179.
[22] 摇 张强, 张杰, 乔娟, 王胜. 我国干旱区深厚大气边界层与陆面热力过程的关系研究. 中国科学: 地球科学, 2011, 41(9): 1365鄄1374.
[23] 摇 韦志刚, 吕世华, 胡泽勇, 张宇, 陈世强, 李振朝, 奥银焕, 李锁锁, 张拥军, 谷良雷. 夏季金塔边界层风、温度和湿度结构特征的初步
分析. 高原气象, 2005, 24(6): 846鄄856.
[26] 摇 徐阳阳, 刘树华, 胡非, 马楠, 王瑶, 石宇宁, 贾海岩. 北京城市化发展对大气边界层特性的影响. 大气科学, 2009, 33(4): 859鄄867.
[30] 摇 张杰, 张强, 李俊. 边界层温度廓线遥感反演的本地化改进研究. 气象学报, 2010, 68(2): 207鄄216.
[31] 摇 杨勇杰, 谈建国, 郑有飞, 陈舜华. 上海市近 15a 大气稳定度和混合层厚度的研究. 气象科学, 2006, 26(5): 536鄄541.
[32] 摇 李传哲, 于福亮, 刘佳, 严登华, 周婷. 近 20 年来黑河干流中游地区土地利用 /覆被变化及驱动力定量研究. 自然资源学报, 2011, 26
(3): 353鄄363.
[33] 摇 贾立, 王介民, Menenti M. 卫星遥感结合地面资料对区域表面动量粗糙度的估算. 大气科学, 1999, 23(5): 632鄄640.
[34] 摇 凌肖露, 张镭, 郭维栋, 张仁健. 沙尘气溶胶对半干旱区微气象学特征影响的初步研究. 气候与环境研究, 2010, 15(3): 279鄄288.
[35] 摇 张强, 王胜. 夏季绿洲生态环境对荒漠背景地表能量过程的扰动. 生态学报, 2005, 25(10): 2459鄄2466.
5552摇 8 期 摇 摇 摇 张杰摇 等:极端干旱区大气边界层厚度时间演变及其与地表能量平衡的关系 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 33,No. 8 April,2013(Semimonthly)
CONTENTS
Special Topics in Urban Ecosystems
Guidelines and evaluation indicators of urban ecological landscape construction
SUN Ranhao, CHEN Ailian, LI Fen, et al (2322)
………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Research progress in the quantitative methods of urban green space patterns TAO Yu, LI Feng, WANG Rusong, et al (2330)……
Effects of land use change on ecosystem service value: a case study in Huaibei City, China
ZHAO Dan, LI Feng, WANG Rusong (2343)
…………………………………………
………………………………………………………………………………………
Urban ecosystem complexity: an analysis based on urban municipal supervision and management information system
DONG Rencai, GOU Yaqing, LIU Xin (2350)
…………………
……………………………………………………………………………………
A case study of the effects of in鄄situ bioremediation on the release of pollutants from contaminated sediments in a typical, polluted
urban river LIU Min, WANG Rusong, JIANG Ying, et al (2358)………………………………………………………………
The pollution characteristics of Beijing urban road sediments REN Yufen, WANG Xiaoke, OUYANG Zhiyun, et al (2365)…………
Effects of urban green pattern on urban surface thermal environment CHEN Ailian,SUN Ranhao,CHEN Liding (2372)………………
Seasonal dynamics of airborne pollen in Beijing Urban Area MENG Ling, WANG Xiaoke, OUYANG Zhiyun,et al (2381)…………
Autecology & Fundamentals
Impact of alpine meadow degradation on soil water conservation in the source region of three rivers
XU Cui, ZHANG Linbo, DU Jiaqiang, et al (2388)
……………………………………
………………………………………………………………………………
Predicting the plant exposure to soil arsenic under varying soil factors XIAN Yu, WANG Meie, CHEN Weiping (2400)……………
Attraction effect of different host鄄plant to Colorado potato beetle Leptinotarsa decemlineata
LI Chao, CHENG Dengfa, GUO Wenchao, et al (2410)
……………………………………………
……………………………………………………………………………
Root decomposition and nutrient dynamics of Quercus mongolica and Betula Platyphylla JIN Beibei,GUO Qingxi (2416)……………
The interaction of drought and slope aspect on growth of Quercus variabilis and Platycladus orientalis
WANG Lin, FENG Jinxia, WANG Shuangxia, et al (2425)
…………………………………
………………………………………………………………………
Effects of diameter at breast height on crown characteristics of Chinese Fir under different canopy density conditions
FU Liyong, SUN Hua, ZHANG Huiru, et al (2434)
…………………
………………………………………………………………………………
Effects of temperature acclimation and acute thermal change on cutaneous respiration in juvenile southern catfish (Silurus
meridionalis) XIAN Xuemei, CAO Zhendong, FU Shijian (2444)…………………………………………………………………
Population, Community and Ecosystem
Altitudinal pattern of plant species diversity in the Wulu Mountain Nature Reserve,Shanxi, China
HE Yanhua, YAN Ming, ZHANG Qindi, et al (2452)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Vegetation succession on Baishui No. 1 glacier foreland, Mt. Yulong CHANG Li, HE Yuanqing, YANG Taibao, et al (2463)……
The effects of Spartina alterniflora seaward invasion on soil organic carbon fractions,sources and distribution
WANG Gang,YANG Wenbin,WANG Guoxiang,et al (2474)
…………………………
………………………………………………………………………
Community characteristics and soil properties of coniferous plantation forest monocultures in the early stages after close鄄to鄄nature
transformation management in southern subtropical China HE Youjun, LIANG Xingyun, QIN Lin, et al (2484)………………
Response of invasive plant Flaveria bidentis to simulated herbivory based on the growth and reproduction
WANG Nannan, HUANGFU Chaohe, LI Yujin, et al (2496)
……………………………
………………………………………………………………………
Estimation of leaf area index of secondary Betula platyphylla forest in Xiaoxing忆an Mountains LIU Zhili, JIN Guangze (2505)………
Optimal number of herb vegetation clusters: a case study on Yellow River Delta YUAN Xiu, MA Keming, WANG De (2514)………
Application of polychaete in ecological environment evaluation of Laizhou Bay
ZHANG Ying, LI Shaowen, L譈 Zhenbo, et al (2522)
…………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Soil meso鄄and micro arthropod community diversity in the burned areas of Pinus massoniana plantation at different restoration
stages YANG Daxing, YANG Maofa, XU Jin, et al (2531)………………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
Temporal variety of boundary layer height over deep arid region and the relations with energy balance
ZHANG Jie,ZHANG Qiang,TANG Congguo (2545)
………………………………
…………………………………………………………………………………
Analysis and forecast of landscape pattern in Xi忆an from 2000 to 2011 ZHAO Yonghua,JIA Xia,LIU Jianchao,et al (2556)…………
Spatio鄄temporal variation in the value of ecosystem services and its response to land use intensity in an urbanized watershed
HU Hebing,LIU Hongyu,HAO Jingfeng,et al (2565)
…………
………………………………………………………………………………
Resource and Industrial Ecology
Household optimal forest management decision and carbon supply: case from Zhejiang and Jiangxi Provinces
ZHU Zhen, SHEN Yueqin,WU Weiguang,et al (2577)
…………………………
……………………………………………………………………………
Spatial variability characteristics of soil nutrients in tobacco fields of gentle slope based on GIS
LIU Guoshun,CHANG Dong,YE Xiefeng,et al (2586)
………………………………………
……………………………………………………………………………
Method of determining the maximum leaf area index of spring maize and its application MA Xueyan, ZHOU Guangsheng (2596)……
Urban, Rural and Social Ecology
Morphological structure of leaves and dust鄄retaining capability of common street trees in Guangzhou Municipality
LIU Lu, GUAN Dongsheng, CHEN Yongqin David (2604)
……………………
…………………………………………………………………………
Research Notes
Morphological responses to temperature, drought stress and their interaction during seed germination of Platycodon grandiflorum
LIU Zigang, SHEN Bing, ZHANG Yan (2615)
……
……………………………………………………………………………………
Effects of nutrients on the growth of the parasitic plant Cuscuta australis R. Br. ZHANG Jing, LI Junmin, YAN Ming (2623)………
6362 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是由中国科学技术协会主管,中国生态学学会、中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊,创刊于 1981 年,报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果。 坚持“百花齐放,百家
争鸣冶的方针,依靠和团结广大生态学科研工作者,探索自然奥秘,为生态学基础理论研究搭建交流平台,促
进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
《生态学报》主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
国内邮发代号:82鄄7,国外邮发代号:M670
标准刊号:ISSN 1000鄄0933摇 摇 CN 11鄄2031 / Q
全国各地邮局均可订阅,也可直接与编辑部联系购买。 欢迎广大科技工作者、科研单位、高等院校、图书
馆等订阅。
通讯地址: 100085 北京海淀区双清路 18 号摇 电摇 摇 话: (010)62941099; 62843362
E鄄mail: shengtaixuebao@ rcees. ac. cn摇 网摇 摇 址: www. ecologica. cn
本期责任副主编摇 吕永龙摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 33 卷摇 第 8 期摇 (2013 年 4 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 33摇 No郾 8 (April, 2013)
编摇 摇 辑摇 《生态学报》编辑部
地址:北京海淀区双清路 18 号
邮政编码:100085
电话:(010)62941099
www. ecologica. cn
shengtaixuebao@ rcees. ac. cn
主摇 摇 编摇 王如松
主摇 摇 管摇 中国科学技术协会
主摇 摇 办摇 中国生态学学会
中国科学院生态环境研究中心
地址:北京海淀区双清路 18 号
邮政编码:100085
出摇 摇 版摇
摇 摇 摇 摇 摇 地址:北京东黄城根北街 16 号
邮政编码:100717
印摇 摇 刷摇 北京北林印刷厂
发 行摇
地址:东黄城根北街 16 号
邮政编码:100717
电话:(010)64034563
E鄄mail:journal@ cspg. net
订摇 摇 购摇 全国各地邮局
国外发行摇 中国国际图书贸易总公司
地址:北京 399 信箱
邮政编码:100044
广告经营
许 可 证摇 京海工商广字第 8013 号
Edited by摇 Editorial board of
ACTA ECOLOGICA SINICA
Add:18,Shuangqing Street,Haidian,Beijing 100085,China
Tel:(010)62941099
www. ecologica. cn
shengtaixuebao@ rcees. ac. cn
Editor鄄in鄄chief摇 WANG Rusong
Supervised by摇 China Association for Science and Technology
Sponsored by摇 Ecological Society of China
Research Center for Eco鄄environmental Sciences, CAS
Add:18,Shuangqing Street,Haidian,Beijing 100085,China
Published by摇 Science Press
Add:16 Donghuangchenggen North Street,
Beijing摇 100717,China
Printed by摇 Beijing Bei Lin Printing House,
Beijing 100083,China
Distributed by摇 Science Press
Add:16 Donghuangchenggen North
Street,Beijing 100717,China
Tel:(010)64034563
E鄄mail:journal@ cspg. net
Domestic 摇 摇 All Local Post Offices in China
Foreign 摇 摇 China International Book Trading
Corporation
Add:P. O. Box 399 Beijing 100044,China
摇 ISSN 1000鄄0933
CN 11鄄2031 / Q
国内外公开发行 国内邮发代号 82鄄7 国外发行代号 M670 定价 90郾 00 元摇