奥银焕:男,甘肃镇原人,出生于1969年12月。
联系方式:0931-4967052;oyh@lzb.ac.cn
简介:主要从事寒旱区非均匀地表水分能量传输及大气边界层过程研究。发表学术论文30余篇,其中SCI 检索10 篇(第一作者4 篇,通讯作者2篇),参编专著1部。主持和完成国家自然基金项目2项,西部之光人才项目1项;作为主要参加人参与完成基金重点项目2项,973项目子课题2项等多个科研项目。
学习经历:
1990年9月-1994年6月 兰州大学,大气科学系天气动力学专业,获学士学位。
2001年9月-2006年11月 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所硕博连读,获理学博士学位。
工作经历:
1994年6月-2001年9月 兰州钢铁集团公司,工程师。
2004年6月-2008年12月 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,助理研究员。
2009年1月-至今 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,副研究员。
研究方向:
寒旱区陆面过程
主要研究成果:
基于不同时期在西北干旱区典型下垫面的丰富野外观测资料,结合数值模拟开展了沙漠绿洲系统及典型沙漠(巴丹吉林沙漠)腹地的气候特征研究;绿洲土壤水热状况及蒸发机理的研究;绿洲系统及典型沙漠边界层过程的研究。
1、沙漠绿洲系统小气候特征:不同类型绿洲的局地气候差异很大;典型沙漠绿洲在不同的土壤湿度条件下所表现出的小气候特征不同。绿洲同周围的沙漠戈壁相比具有调解近地层大气及地表温度、降低风速、提高大气湿度、减少风力侵蚀的重要作用。
典型沙漠小气候特征:夏季晴天条件下,沙漠区日平均波文比远大于沙湖区,沙湖区白天潜热较大,动量通量主要受风速切变控制,而沙漠区动量通量可能受到热力稳定度的控制;在不稳定条件下沙漠区湍流强度均随风速增加而明显减小,当风速固定时,沙漠区湍流强度随着大气不稳定度的增加而增大,沙湖区湍流强度变化类似但不明显;沙漠地表能量不平衡现象较为突出,加入浅层土壤热储存后,上午时段能量闭合率显著提高,沙漠土壤热储存在能量平衡中扮演着重要角色;在沙湖区,白天气流辐散下沉、夜间辐合上升,形成典型的次级环流。
2、沙漠绿洲系统地表辐射和能量平衡特征:中午前后边缘绿洲的总辐射最大值在1000W.m-2左右,净辐射>700 W.m-2;在白天,仅有个别天数的感热通量超过100 W.m-2,最大值仅为150 W.m-2左右。在整个观测期,有超过70%的天数出现负感热通量。而Bowen比在±10-1量级,地表能量不平衡的差额较大,约28%。沙漠绿洲系统地面短波向上辐射差别较大,大气长波向下辐射变化较小,地表长波辐射差异显著。沙漠地表各通量特征与戈壁的相似,但两者通量特征与绿洲的有很大差异。不同下垫面能量通量测量存在明显的不确定性。
3、沙漠绿洲大气边界层特征分析:沙漠绿洲系统不同下垫面近地面层秋季午夜后均出现低空急流和逆湿气层。戈壁绿洲边缘存在冷湿舌,冷湿舌白天维持时间介于09时至18时,高度通常在0~600m之间。
典型沙漠夏季强热力地表条件下大气边界层及影响因子的关系:沙漠地区夏季长期受西风带浅脊控制,干燥少雨,干对流旺盛,为深厚对流边界层发展提供了有利的外部条件;对流边界层厚度最高超过4000m,日变化呈现三层-五层-三层-五层-三层的演变规律;夜间深厚的残留层是次日形成超高对流边界层的基础,夏末对流边界层的发展更加依靠残留层的累积作用;对流边界层发展与感热通量表现为非线性关系,对流边界层的厚度依赖于日出后感热通量的时间积分值而不是瞬时通量值;较大风速、风速风向切变以及高低空暖平流的分布能够促进对流边界层充分地发展,为对流边界层的发展提供有利环境。
4、沙漠绿洲系统土壤热状况:获得了夏季典型晴天条件下沙漠绿洲系统不同下垫面戈壁、沙漠、绿洲日平均反照率分别为0.207、0.212、0.150;土壤温度梯度和地表净辐射有很好的线性关系;5cm和20cm土壤热通量呈同位相变化;戈壁、沙漠和绿洲5cm处的土壤导热率分别为0.193、0.317、0.374 W·(m·K)-1。
5、绿洲浅层土壤蒸发/凝结过程:通过分析2005年金塔绿洲农田地表能量通量观测实验结果,发现在08:00~12:00浅层土壤有虚假的热储项,而在12:00~16:00则有偏大的地表潜热通量。尤其是前者出现的时段,地表并未出现显著的不闭合能量通量,这暗示了浅层土壤中可能存在有未被充分考虑的水热传输过程。利用观测资料(6月27日~7月4日)结合一维土壤热传导方程重新模拟了0.05,0.10和0.20m深处的土壤温度变化,结果发现0.05m深处的土壤温度模拟值与观测值的差异最为明显。这种差异既不能简单归结为由土壤热导率的设定与真实不符,也不可能是由于土壤液态水运动产生的土壤热对流所产生。通过比较同时段土壤含水量的变化规律,这种差异被初步认定为是由浅层土壤中存在水汽的凝结所产生。通过在热传导方程中简单考虑土壤内部的蒸发/凝结过程,模拟结果便可得到显著改善。结合观测事实和模拟结果,一种考虑了土壤水汽在土壤孔隙中的垂直传输并在某些时段在浅层土壤中凝结的土壤水热传导概念模型被提出。这个模型可以很好的解释08:00~12:00之间绿洲农田浅层土壤的异常升温,以及12:00~16:00之间过强的地表潜热通量,进而说明了土壤内部水汽运动及汽-液相变的重要性。
6、沙漠绿洲夏季气候效应的数值研究:利用MM5中尺度模式对沙漠绿洲短期气候效应和典型时段的绿洲效应的模拟结果显示,沙漠绿洲在夏季白天是一个冷源。绿洲的存在能够改变沙漠地区原有的环流结构和湿度分布,也能够改变原有的边界层顶高度和通量分布特征。
部分野外工作简况:
1、作为主要参加人参与了2003-2005年“金塔试验”夏季加强观测;组织设计了2008年“金塔试验”夏季加强观测。
2、2005年筹备、设计、组织实施了中科院寒区旱区环境与工程研究所“玛曲气候与环境综合观测研究站”的建设;2005-2011年任该站副站长。
3、2005年组织实施了“兰州市南北两山绿化气候环境效应评估的观测和数值模拟研究”的冬、夏季加强观测试验。
4、分别于2009、2012年组织实施了巴丹吉林沙漠陆气相互作用加强观测试验。
5、2010年负责建立了玛多“黄河源区气候与环境综合观测研究站”,至今一直负责观测站的正常运行。
主要发表文章:
1. Yinhuan Ao, Jiangang Li, Zhaoguo Li, Shihua Lyu, Cailian Jiang, and Minzhong Wang ,Relation between the Atmospheric Boundary Layer and Impact Factors under Severe Surface Thermal Conditions,Advances in Meteorology,2017,doi:10.1155/2017/8352461.
2. Yinhuan Ao,Bo Han,Shihua Lu,Zhaoguo Li,Internal evaporation and condensation characteristicsin the shallow soil layer of an oasis,Theoretical and Applied Climatology, 2016, 125(1-2): 281-293.
3. Ao, Yinhuan,Lyu, Shihua,Han, Bo,Li, Zhaoguo,Comparative analysis of the soil thermal regimes of typical underlying surfaces of oasis systems in an Arid Region,Environmental Earth Sciences,2015,73:7889-7896.
4. 奥银焕,吕世华,韩博,等.巴丹吉林沙漠夏季近地层微气象特征分析,高原气象,2013,32(6):1682-1691.
5. 奥银焕,王毅,张得文,等.平定高速公路沿线近40年气候特征分析,高原气象,2010,29(6):1602-1608.
6. 奥银焕,吕世华,李锁锁,张宇,尚伦宇. 黄河上游夏季晴天地表辐射和能量平衡及小气候特征,冰川冻土,2008,30(3):426-432 .
7. 奥银焕,吕世华,张宇,陈世强,杨胜朋. 金塔绿洲及其邻近戈壁沙漠夏季土壤热状况的研究,太阳能学报,2008,29(4) :465-470.
8. 奥银焕,陈玉春、杨胜朋. 兰州市南山绿化地裸地冬季地表辐射及能量收支对比,高原气象,2007,26(4):693-700.
9. Ao, Y. H.,Wen, J.,Lu, S. H.,A study of the water and energy transfer at the soil surface in cropped field on the Loess Plateau of northwestern China,Environmental Geology,2007,52(3):595-603.
10. 奥银焕,吕世华,陈世强. 不同类型绿洲的夏季气候特征分析,干旱区资源与环境,2005,19(4):146-150.
11. 奥银焕,吕世华,陈世强,张宇. 夏季金塔绿洲及邻近戈壁的冷湿舌及边界层特征分析,高原气象,2005,24(4):503-508.
12. 奥银焕,陈玉春,吕世华. 准噶尔盆地冬季低空风、温、湿场的数值模拟 高原气象,2005,24(2):160-166.
13. 奥银焕,吕世华,陈玉春. 河西地区不同下垫面边界层特征分析,高原气象,2004,23(2):215-219.
参编专著:
吕世华等.《西北干旱区沙漠绿洲非均匀下垫面陆面过程与大气边界层结构研究》,
科学出版社,出版中.
合作发表文章:
1. Zhaoguo Li, Shihua Lyu, Yinhuan Ao, Lijuan Wen, Lin Zhao, Shaoying Wang. Long-term energy flux and radiation balance observations over Lake Ngoring,TibetanPlateau. Atmospheric Research.2015,155:13-25.
(Corresponding author).
2. Zhaoguo Li, Shihua Lyu, Lin Zhao, Lijuan Wen, Yinhuan Ao,Shaoying Wang. Turbulent transfer coefficient and roughness length in a high-altitude lake, Tibetan Plateau. Theoretical and Applied Climatology. 2016,124:723-735.
(Corresponding author).
3. 李建刚,奥银焕,李照国.夏季不同天气条件下沙漠辐射和能量平衡的对比分析 地理科学进展,2012,31(11):1443-1451
4. 李建刚,奥银焕,李照国,等.巴丹吉林沙漠夏季大气边界层结构 中国沙漠,2014,34(2):488-497.
5. 李建刚,奥银焕,吕世华,等.巴丹吉林沙漠与小尺度湖泊夏季地表特征对比分析 高原气象,2014,33(3):647-657.
6. 张克存,奥银焕,屈建军,等.巴丹吉林沙漠湖泊-沙山近地表风沙动力环境 干旱区地理,2013,36(5):790-794.
7. 李锁锁,吕世华,奥银焕,尚伦宇. 黄河上游地区辐射收支及土壤热状况季节变化特征 太阳能学报,2009,30(2):156-162.
8. HAN Bo, LU Shihua, AO Yinhuan. Development of the Convective Boundary Layer Cappingwith a Thick Neutral Layer in Badanjilin:Observations and Simulations. ADVANCES IN ATMOSPHERIC SCIENCES, VOL. 29, NO. 1, 2012, 177-192.
9. HAN Bo, LÜ Shihua, AO Yinhuan. Analysis on the Interaction between Turbulence and Secondary Circulation of the Surface Layer at Jinta Oasis in Summer. ADVANCES IN ATMOSPHERIC SCIENCES.2010,27(3),605-620.
10. Suosuo Li, Shihua LÜ, Yinhuan Ao, Lunyu Shang. Annual variations in the surface radiation budget and soil water and heat content in the Upper Yellow River area. Environmental Geology. 2009,57:389-395.
11. 张克存,奥银焕,屈建军,等. 巴丹吉林沙漠湖泊-沙山地貌格局对局地小气候的影响,水土保持通报,2014,34(5):104-108.
12. 马迪,奥银焕,吕世华,等. 巴丹吉林沙漠不同下垫面辐射特征和地表能量收支分析,高原气象,2012,31(3):615-621.
13. 陈世强,吕世华,奥银焕,等. 夏季不同天气背景和灌溉条件下绿洲地表辐射和能量平衡特征,冰川冻土,2011,(03):532-538.
14. 文小航,吕世华,尚伦宇,奥银焕,等. WRF模式对金塔绿洲-戈壁辐射收支的模拟研究,太阳能学报,2011,(03):346-353.
15. Wen Jun ,Wei Zhigang,Lu Shihua,Chen Shiqiang,Ao Yinhuan ,Liang Ling,Autumn daily characteristics of land surface heat and water exchange over the Loess Plateau mesa in China,Advances in Atmospheric Sciences,2007,24(2):301-310。
16. 王介民,王维真,奥银焕,等. 复杂条件下湍流通量的观测与分析,地球科学进展,2007,22(8):791-797.
17. 张少波,吕世华,奥银焕,等. 基于风场季节变率的高原季风指数的定义及应用, 高原气象,2015,34( 4) : 881- 889.
18. 韩博,吕世华,奥银焕.金塔绿洲土壤中蒸发/凝结过程的初步分析,高原气象,2011,30(6):1462-1471.
19. 王少影,张宇,吕世华,奥银焕,等.应用通量方差法估算戈壁绿洲下垫面湍流通量的研究,大气科学,2010,34(6):1214-1222.
20. 韩博,吕世华,奥银焕. 土壤温度变化在绿洲及沙漠近地层能量平衡中的作用分析,太阳能学报,2010,31(12):1628-1632.
21. 单机坤,吕世华,奥银焕,等. 沙漠绿洲不同下垫面夏季能量收支对比分析,干旱区地理,2008,31(3):355-364.
主持和参加科研项目情况:
1. 主持西部之光项目 “兰州市南北两山绿化气候环境效益评估的观测和数值模拟研究”(2004-2008)。
2. 主持横向课题“江西九江大气边界层协同观测”(2008)。
3. 主持国家自然科学基金面上项目“巴丹吉林沙漠陆-气相互作用极其对区域气候的影响研究”(2009-2012)。
4. 主持国家重点基础研究发展计划(973计划)第二课题“我国西北典型干旱半干旱区能量和水分循环观测试验与分析”第一专题“临泽巴丹吉林沙漠陆-气相互作用观测试验研究”(2009-2012)。
5. 主持国家重点基础研究发展计划(973项目)第三课题“全球和典型地区气候系统各圈层间能量和物质交换过程研究”第一专题“未来不同情景下气候系统各圈层能量和物质交换过程研究”(2010-2014)。
6. 主持国家自然科学基金面上项目“黑河流域不同尺度绿洲蒸散发过程与自维持机制研究”(2017-2020)。
7. 参加中国科学院方向性项目子课题“黄河源区水热平衡的观测研究”(2009-2011)。
8. 参加西部交通建设科技项目“气象灾害对平定高速公路边坡的影响及防治技术研究”(2007-2010)。
9. 参加国家自然科学基金资助项目 “青藏高原冬季冻土陆面过程的观测和数值模拟研究”(2006-2008)。
10. 参加国家自然科学基金重点项目“黄河源区典型下垫面水热循环及其对区域气候的影响研究”(2012-2016)。
11. 参加中国科学院战略先导专项(B类)课题“地表环境对气候变化响应的模型研制及其应用”中子课题“湖泊蒸发模型发展与集成”(2012-2016)。
12. 参加中国气象局重点行业专项“干旱气象科学研究--我国北方干旱致灾过程及机理”专题“干旱半干旱区观测试验及区域气候模式发展”(2015-2018)。