流域地貌参数影响因子分析

在流域地貌特征提取中采用AGREE算法的关键技术,将水系形态特征融入数字高程模型形成水文数字高程模型。通过分析不同集水阈值(0.2km2、1km2、2km2、3km2、4km2、5km2)、不同比例尺(万分之一、5万分之一、25万分之一)、不同流域面积标准(0.2km2、1km2、2km2、3km2、4km2、5km2)下流域地貌参数,得出地貌参数的稳定性与河流分级有关,当河流级别达到5级时,参数不随比例尺、集水阈值、面积标准变化而变化。在缺资料地区洪水预报中,只要具备一定精度的地形数据及相应水系,即可满足流域地貌参数的获取。地貌瞬时单位线法相对较稳定,适用于无资料地区中小流域洪水预报。     

半干旱地区蒸散发时间尺度扩展方法对比分析

蒸散发量(ET,evapotranspiration)的时间尺度扩展是遥感反演区域ET的关键。为评价由瞬时潜热通量经时间尺度扩展方法计算日蒸散发量的可靠性,利用美国西南部半干旱地区的Walnut Gulch实验流域草地站点的波文比系统实测数据,分析评价蒸发比法、简化蒸发比法、作物系数法、简化参考作物系数法、正弦关系法、冠层阻力法和修正冠层阻力法共7种蒸散发时间尺度扩展方法的估计效果,统计结果显示,7种蒸散发时间尺度扩展方法总体趋势具有一致性,存在着一定的规律性,采用10:00~14:30的瞬时值估计较为接近实测蒸发值。正弦法、简化参考作物系数法及简化的蒸发比法的模拟精度较高(相对均方根误差在20%左右),比较适合于估算半干旱地区的日蒸散发量。对具有相近气象、气候、下垫面条件和空间尺度数据且具有充足气象观测资料的地区,推荐采用基于简化作物系数的时间尺度扩展方法开展从小时到日的ET时间尺度扩展,对于缺少气象观测资料的类似地区,推荐采用正弦法和简化的蒸发比法进行时间尺度扩展。     

基于土壤属性的VIC模型基流参数估计框架

"异参同效"现象是水文模型参数率定过程中的一个难题。为了减少需要率定的模型参数个数,从而降低模型参数的相互作用,构建了利用土壤属性直接估计VIC(Variable Infiltration Capacity)模型3个基流参数的框架,并在3个位于不同水文气候条件下的典型流域中作了实例研究。传统的VIC模型参数估计方法需要率定6个参数;而在新的参数估计框架下,需要率定的模型参数从6个减少为3个。蒙特卡罗模拟结果表明新的参数估计框架提高了参数的敏感性。同时,新的参数估计方法模拟的径流过程和之前通过率定得到的径流过程差别很小。GLUE(Generalised Likelihood Uncertainty Estimation)方法分析得到径流模拟的不确定性结果表明:新的参数估计框架计算径流的90%置信区间要明显小于传统方法,而且对于低流量的模拟效果更加明显,也就是说采用新的参数估计框架可以显著降低径流模拟的不确定性。这种基流参数估计方法可以被应用于其他相似的水文模型中。     

1979-2010年中国流域水汽含量变化

为进一步丰富对中国上空水汽含量与可降水量气候平均状态及其变化的认识,利用日本气象中心的再分析资料,计算得到中国平均水汽含量分布图和各个季节水汽含量分布图。以再分析资料为基础计算得到的分布图与以探空资料为基础得到的分布图进行比较,可验证二者的合理性和不足之处。以流域为单元,分析了1979-2010年中国大陆区流域含量变化,结果表明:中国各流域年平均可降水量的年际变化都不大,变差系数都小于0.1;年际变化最大的处于中国西北地区的流域,变差系数都大于0.06;年平均可降水量呈显著增加的流域有北疆、塔里木内流区、河西走廊及阿拉善地区、柴达木内流区和羌塘内流区,呈显著减少的流域有东南诸河和内蒙古内流区,其他流域变化不显著。     

基于多时相SAR的IEM和Oh模型地表土壤含水率反演与融合

基于水云模型分析植被后向散射系数的影响,采用考虑组合粗糙度定标的积分方程模型(IEM)与Oh模型,在不利用实测土壤含水率的前提下,建立基于多时相多极化SAR影像的IEM和Oh模型地表土壤含水率反演方法,以2004年5期Walnut Gulch流域ENVISAT-ASAR影像为例,采用加权平均、算术平均两种融合方法对两种模型的3期反演结果进行融合.结果表明:1)流域植被覆盖度低,各地类在植被去除前后的土壤含水率差值多期均值多在0.002 cm3/cm3以下,植被对反演结果的作用不显著;2)基于IEM、Oh模型反演的0720期、0805期、0824期土壤含水率的时空分布较一致,基于IEM模型反演的0714期与0818期土壤含水率较低,基于Oh模型的反演方法受影像极化方式制约,0714期、0818期土壤含水率的空间连续性差;3)基于IEM模型反演结果的均方根误差(RMSE)与偏差(Bias)低于Oh模型,其中0805期土壤含水率存在低估,而Oh模型反演结果在各期存在不同程度高估;4)考虑数据权重的加权平均方法优于算术平均方法,两种方法融合后的RMSE值降低了0.003～0.065 cm3/cm3,0720期、0805期两种方法的融合结果均改进了IEM模型反演结果偏低、Oh模型反演结果偏高的不足.该研究可为基于多时相SAR的多模型/方法土壤含水率反演以及多时相高精度土壤含水率获取提供参考.     

变化环境下水文资料序列的可靠性与一致性分析

由于气候变化和人类活动的双重影响,实测水文系列会发生一定程度变化,而水文资料的非一致性直接影响到水文模型参数的代表性,影响到水文模拟的精度和可靠性。选择黄河流域和淮河流域的两个典型支流,采用有序聚类法和Mann-Kendall检验法对其水文序列资料进行突变检测,结果表明,黄河流域黑石关站的水文序列在1969年以后发生了较大的变化,而淮河流域息县站的水文序列未发生明显变化,说明黑石关站水文系列自1969年以来受气候变化和人类活动等因素的影响比较大,在一定程度上破坏了该站水文序列的一致性。相比而言,息县站流域受气候变化和人类活动的影响比较小,水文序列的稳定性较好。     

基于Landsat与Sentinel-3A卫星数据的当惹雍错1988-2018年湖泊水位-水量变化及归因

湖泊变化是气候变化的指示器.为探索利用单一短时间尺度的卫星水位数据源估算长时间序列的湖泊水量变化的可行性,本文利用短时间尺度（2016—2018年） Sentinel-3A合成孔径雷达高度计（SRAL）作为唯一卫星水位数据源,以藏北高原内陆湖泊当惹雍错为例,结合基于Landsat光学遥感数据提取的1988—2018年的湖泊面积,综合分析2016—2018年间的非结冰期遥感湖泊面积与遥感湖泊水位变化,基于该时段范围的水位变化-面积变化关系和水量估算公式,估算1988—2018年湖泊水位水量变化与2001—2018年的年内变化,并结合GLDAS产品数据与雪线变化情况初步探讨湖泊变化的可能原因.结果表明：当惹雍错近30年湖泊面积扩张明显,湖泊水位、水量增加显著,相比1988年,2018年的湖泊面积、水位、水量分别增加21.1 km²、5.29 m、44.75亿m³.其中1988—1998年湖泊面积-水位-水量有所减少,2000—2018年间湖泊变化总体呈增加趋势.2001—2018年内湖泊面积、水位、水量变化呈现干湿季特征.1996—2014/2015年湖泊水量变化为38.3亿/35.5亿m³,水量变化趋势、变化量与以往对应时间段的研究结果具有较强的一致性.湖泊面积扩张主要发生在水下地形平缓的东南部和中西部区域.结合气候因素与雪线变化的分析表明,湖泊水量变化受降雨、气温影响复杂,长时间年际尺度上的湖泊水量增长与气温的一致性较降水量强,湖泊湿季受降水量与气温的影响都较大,其中2008—2018年的湿季降水量、气温与水量变化散点拟合的确定性系数R²分别为0.613、0.845.该研究表明Sentinel-3A合成孔径雷达数据在湖泊水量变化估算上的潜力,为利用单一且只具有短时段数据的卫星雷达数据估算长时间序列湖泊水量变化提供依据.     

氢氧同位素测试分析的记忆效应及标定研究

以基于离轴积分腔输出光谱(OA-ICOS)原理的液态水同位素分析仪为例,通过开展记忆效应分析实验和标定方法分析实验,分析了氢氧同位素测试分析中的记忆效应表现特征,讨论了记忆效应对测试结果的影响程度,探讨了记忆效应标定方法。研究结果表明:采用常规运行方法进行氢同位素测试分析时,记忆效应是明显存在的,而进行氧同位素测试分析时,记忆效应表现并不明显;采用常规运行方法进行氢、氧同位素测试分析,基本可以达到液态水同位素分析仪的保证精度;测针次数的增加,对于提高氢、氧同位素的测试分析精度具有有效作用;选择与待测样品δ值最为相近的3个标样进行测试分析和标定处理工作,可达到提高测试效率、节省测试成本、提高测试精度的目的。     

西北太平洋热带气旋风压关系的变异分析

利用1949 ～2008年共60年的热带气旋(TC)历史资料,分析TC中心最低气压和平均最大风速的相互关系,发现存在阶段性特征变异,继而对其进行了定量分析,得出过去60年中国整编的历史热带气旋资料中,风压关系序列前后明显不一致,存在变异现象,其变异点有两个,即1971/1972年、1974/1975年,其中以前者最为明...