The impact of rural land management changes on soil hydraulic properties and runoff processes: results from experimental plots in upland UK

To develop an evidence base to help predict the impacts of land management change on flood generation, four experimental sites were established on improved grassland used for sheep grazing at the Pontbren catchment in upland Wales, UK. At each site, three plots were established where surface runoff was measured, supplemented by measurements of soil infiltration rates and soil and vegetation physical properties. Following baseline monitoring, treatments were applied to two of the plots: exclusion of sheep (ungrazed) and exclusion of sheep and planting with native broadleaf tree species (tree planted), with the third plot acting as a control (grazed pasture). Due to a particularly dry summer that occurred pre‐treatment, the soil hydrological responses were initially impacted by the effects of the climate on soil structure. Nevertheless, treatments did have a clear influence on soil hydrological response. On average, post‐treatment runoff volumes were reduced by 48% and 78% in ungrazed and tree‐planted plots relative to the control, although all results varied greatly over the sites. Five years following treatment application, near‐surface soil bulk density was reduced and median soil infiltration rates were 67 times greater in plots planted with trees compared to grazed pasture. The results illustrate the potential use of upland land management for ameliorating local‐scale flood generation but emphasise the need for long‐term monitoring to more clearly separate the effects of land management from those of climatic variability. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于时序NDVI的昭觉植被覆盖度变化研究

归一化植被指数(NDVI)能精确地反映植被绿度、光合作用强度,在一定程度上反映着植被的演化信息,是评价生态环境状况的重要指标之一。本文利用Landsat TM数据分别对昭觉地区2009年和2014年的NDVI进行计算,并分别利用均值法、像元二分模型及NDVI差值植被指数对研究区域植被覆盖变化进行定量分析,结果表明:昭觉县NDVI均值上升了11.6%,植被覆盖度中极度改善的面积比例约占38%,昭觉县整体NDVI植被覆盖度显著提高,并对其变化原因进行简要分析,为生态环境建设提供决策依据。     

IEC的风机选型参数估算方法在中国的适用性研究

国际电工委员会编制的《风力发电机组设计要求》(IEC 61400-1)推荐了针对风电机组安全等级评估的极端风速和湍流强度特征值估算方法,因其简单便捷,在风电领域被广泛采用。利用全国风能资源专业观测网的193座测风塔观测数据,对IEC推荐的极端风速计算方法与我国规范推荐的基于极值I型概率分布方法进行比较,发现两种方法计算的193座塔70 m高度层50年一遇10 min平均最大风速,仅有7座测风塔较为一致,差异在±1%;IEC推荐方法的计算结果多数偏小,其中偏小10%以上的测风塔有121座,偏小30%以上的有44座测风塔,而偏大10%以上的只有9座测风塔;IEC方法计算的极值风速大幅度偏小的测风塔主要分布在台风影响的东南沿海地区,偏差较小的测风塔主要分布在西北和华北地形平缓区域,但同时偏大10%以上的测风塔也多分布在这一地区。以目前行业领域普遍采用的以15 m·s~(-1)风速的平均湍流强度作为风电机组选型指标,与严格按照规范,以15 m·s~(-1)风速段所有样本湍流强度的90%分位数处的值作为指标进行风电机组等级确定作对比,发现193座塔中有46座塔的选型是不安全的,甚至相差两个等级。     

新疆哈密地区近54a日照时数的均一性分析及其影响因素

以新疆哈密地区1961-2014年6个气象观测站地面气象观测资料为依据,利用线性趋势分析、相关性分析、M-K突变检验分析等方法,对哈密地区近54a四季及年平均日照时数的变化趋势、异常年份、突变检验及影响因子进行分析,得出以下结论：近54a哈密地区春季与年平均日照时数均呈上升趋势,而夏、秋、冬季变化比较平稳;年日照时数异常偏少出现在1998年,但从未出现过异常偏多年;年日照时数在1973年和2008年发生两次突变,减少、增加趋势不显著;年、春季日照时数增加与低云量的减少关系密切。     

适应气候变化的国际行动和农业措施研究进展

针对气候变暖采取稳健的适应措施已成为国际社会共识。该文综合了当前适应气候变化的国际谈判进展及已有的农业适应气候变化措施,指出适应资金严重不足,技术研发、应用与转让难以实施,以及适应气候变化行动实施能力的不足严重制约着适应气候变化行动的有效实施;关于农业适应气候变化的技术措施仍缺乏系统的理论研究与应用示范。在此基础上,提出了未来中国农业适应气候变化需要重点开展的研究任务,即农业气象灾变过程的新特点及其风险管理, 农业适应气候变化的大数据决策管理系统研发及适应气候变化的农业气候区划与减灾保产技术研究,以切实推进农业适应气候变化,为确保国家粮食安全与农业可持续发展提供支撑。     

慢特征分析法在气象上的应用进展

气候系统具有非平稳特征,根本原因在于其外强迫随时间发生改变,因此外部驱动力的分析对于理解气候系统的动力学特征至关重要,而如何有效提取系统外部驱动信息是一个亟待解决的前沿科学问题。最近几年,在生物神经学领域中应用的一种提取非平稳信号中外强迫信息的方法——慢特征分析法(Slow Feature Analysis,SFA),在气象领域中也得到了初步成功的尝试,结果显示出此方法对气候系统的外强迫信息分析及有关动力学机制的探究有较好的应用前景。本文主要介绍SFA方法的理论思想及实施步骤,并通过一个理想的非平稳时间序列检验其提取外强迫信息的能力,结果证明在衰减的Logistic模型中,可利用SFA算法提取出模型中的外强迫,且与真实外强迫的相关系数可达0.99;此外,还介绍将该方法应用于Arosa臭氧时间序列,分析其提取的外强迫信息的动力学特征;并介绍了在气候时间序列建模中引入外强迫因子的预测效果。     

南京市灰霾天气的长时间变化特征及其气候原因探讨

以南京市1954—2012年的逐日气象数据分析南京市灰霾天的长时间变化规律并从气候角度探讨其变化原因。南京市的霾日数近60 a来呈现明显上升趋势,从20世纪50年代的40 d/a已增加至21世纪的230 d/a左右,气象行业标准界定的霾日与人工观测的霾日长期变化趋势一致,前者在南京市具有较好的适用性。南京市雾霾混合日呈现出先增加后下降的趋势,其对应的相对湿度在不断降低,这可能是雾霾日向霾日转换,雾霾日数降低而霾日数增多的关键因素。南京地区能见度不断降低,近30 a里约下降8.4 km,霾日数与能见度相关系数高达-0.91,随着能见度的降低,灰霾天数几乎线性增加。南京地区的年平均相对湿度在1985年以后大幅降低,已从约80%下降至68%左右,湿度与霾日的相关系数为-0.72,随着湿度的降低,霾日呈上升趋势。南京年平均温度1985年后明显上升,升高了1.8℃,其中冬季上升幅度最大,夏季上升幅度最小;年均温度与霾日数呈现出明显正相关,和相对湿度呈现明显负相关,温度的升高将造成相对湿度的降低,进而造成霾日增多。南京的年平均风速1978年后不断降低,到20世纪末约降低1.5 m/s,风速与霾日呈现出显著的负相关,随着平均风速的降低,霾日数不断增多。在全球变暖的大气候背景下,南京市霾的长时间变化受到各种气候因子的影响,能见度、相对湿度、温度和风速都是重要的影响因素。     

中国地面气温统计降尺度预报方法研究

利用中国752个基本、基准地面气象观测站2000—2010年地面温度日值数据,采用具有自适应特征的Kalman滤波类型的递减平均统计降尺度技术,对中国地面温度进行精细化预报研究。分析该方案的降尺度效果,并与常用插值降尺度方法进行比较。结果表明:1)递减平均统计降尺度技术相比插值方法有较大的提高,显著减小东西部预报效果差异,1~3 d预报的均方根误差减小了1.4℃;2)该方案1~3 d预报的均方根误差为1.5℃,预报误差从东南地区(均方根误差为1.4℃)向西北地区(均方根误差为1.8℃)逐渐增大,并且预报效果夏季优于冬季。因此,递减平均统计降尺度技术对中国地面温度进行精细化预报是可行的。     

变形监测缺失数据序列灰色建模方法探讨

在测量工作中,由于气候环境、观测方法、观测仪器以及观测人员自身因素等多方面的原因,可能造成观测数据的丢失或者不完全。文中针对这类数据的处理,采用加权平均法和三次样条插值法对缺失数据进行修复,建立GM （1,1）模型,并与非等间隔预测模型进行对比。通过两组仿真数据和两组实测数据验证发现：对于呈指数增长的序列和高增长序列修复之后建模预测精度更高;三次样条插值法数据修复后GM （1,1）建模预测精度较加权平均法预测精度更高;对于低增长序列,直接采用非等间隔建模预测精度更高。     

Calculation method for thickness of discontinuous boundary layer of engineering pavement

The boundary layer is a buffer layer of water and heat exchange between the atmosphere and permafrost.Based on the atmospheric boundary layer and heat transfer theory,we established a method for determining the boundary layer thickness of engineering pavement(asphalt and sand pavement)in permafrost region.The boundary layer can be divided into the Boundary Layer Above Surface(BLAS)and the Boundary Layer Below Surface(BLBS).From in-situ monitoring data,the thickness of BLAS was determined through the laminar thickness,and the thickness of BLBS was determined through ground temperature,the heat conduction function,and the mean attenuation function(α).For asphalt pavement,the BLAS thickness varied between 2.90 and 4.31 mm and that of BLBS varied between 28.00 and 45.38 cm.For sand pavement,the BLAS thickness varied between 2.55 and 3.29 mm and that of BLBS varied between 15.00 and 46.44 cm.The thickness varied with freezing and thawing processes.The boundary layer calculation method described in this paper can provide a relatively stable boundary for temperature field analysis.