北京地区降水极值时空演变特征

为了科学评估变化环境下城市地区降水结构变化和深入认识特大型城市降水极值演变特征,以北京市为例,采用《北京市暴雨图集》中6种历时（10 min、30 min、1 h、6 h、24 h和72 h）的年最大暴雨统计数据和北京地区45个雨量站点1960-2012年汛期（6-9月）逐日降水观测资料,分别选择年最大值法和百分位阈值法,基于暴雨图集中的6种历时暴雨的统计特征值和两种百分位阈值下（95%和99%）的3种极端降水指标（发生次数、降水量和降水贡献率）分析北京地区降水极值的时空变化特征。研究结果表明:① 北京地区降水极值的空间分布受地形特征和城市化发展等因素影响而呈现出从东向西递减的趋势,且形成了局部区域高值中心;② 近50年来北京地区极端降水发生频次、极端降水量和极端降水的贡献率均表现出显著的下降趋势,在95%（99%）阈值条件下极端降水发生次数、极端降水量和极端降水贡献率的下降速率分别为0.13次/10 a（0.04次/10 a）、11.59 mm/10a（5.28 mm/a）和2%/10 a（1%/10 a）;③ 两个阶段（1960-1985年和1986-2012年）的城区与近郊的极端降水指标差异表现不同,1960-1985年在极端降水频次方面郊区占优,而极端降水量和贡献率则是城区较高,1986-2012年3个指标均表现为城区较高。     

太湖流域61年来降水时空演变规律分析

基于太湖流域1951～2011年长系列降水资料,采用正交函数分解法、Spearman和Mann-Kendall非参数统计检验法、连续小波分析方法等,从空间分布、趋势性、周期性和突变性等方面系统剖析了61年来太湖全流域及各水利分区降水的时空演变规律。结果表明,太湖流域降水表现为两种空间分布类型,一类是年降水量振幅高值中心位于以市岭站为中心的浙西山区以及湖西区的长兴～宜兴一线,第二类表现为年降水量以湖区为分界呈南北相反的分布型态。61年来,太湖全流域和各水利分区年降水量、汛期降水量及年最大30日降水量均不存在显著的变化趋势,但具有较明显的丰枯周期。本文研究结果可为流域开展洪水资源利用、制订调度方案、应对气候变化提供科学依据。     

长江上游流域降水结构时空演变特性

为研究气候变化和人类活动背景下的长江上游流域降水结构时空分布特性,利用长江上游流域67个气象站点1961—2005年45年的日降水资料,分析了各种不同历时连续降水的时空演变特征。通过Trend Free Pre-Whitening方法消除降水时间序列中的自相关成分,利用非参数的Mann-Kendall法检验了降水结构的变化趋势。结果表明:① 长江上游流域及各分区各历时降水发生率随降水历时增加呈指数递减趋势,贡献率先增加后降低,以短历时降水为主;② 长江上游短历时（1 d和2 d）降水贡献率发生突变的时间在1976年,长历时（6 d和10 d）降水发生率发生突变的时间为1984年,贡献率发生突变的时间为1999年;③ 长江上游短历时降水集中出现的次数增加,降水强度增大,降水量占总降水量的比例较大,而长历时降水出现频次降低,降水量占总降水量比例下降,其中岷沱江流域、大渡河流域、长江干流区间通过了显著性检验。     

天山地区夏季极端降水特征及气候变化

基于1961—2007年天山地区32站的逐日降水资料,分析了夏季天山地区极端降水事件的气候分布和时间变化特征.结果表明:夏季天山地区的极端降水量、极端降水日和极端降水比分布存在明显的区域差异.局地极端降水频繁,平均3～4d就有1次发生,大范围极端降水较少发生.连续性极端降水以1d为主.极端降水量在天山南北坡均随地形增加而增多,地形高度对降水的影响,北坡要大于南坡.在相同高度范围内,北坡极端降水量基本均大于南坡.天山地区的极端降水事件呈增多趋势,在1970年代中后期至1980年代中前期,极端降水事件为低值期,而1990年代是高值期.     

长江上游流域降水结构时空演变特性

为研究气候变化和人类活动背景下的长江上游流域降水结构时空分布特性,利用长江上游流域67个气象站点1961—2005年45年的日降水资料,分析了各种不同历时连续降水的时空演变特征。通过Trend Free Pre-Whitening方法消除降水时间序列中的自相关成分,利用非参数的Mann-Kendall法检验了降水结构的变化趋势。结果表明:①长江上游流域及各分区各历时降水发生率随降水历时增加呈指数递减趋势,贡献率先增加后降低,以短历时降水为主;②长江上游短历时(1 d和2 d)降水贡献率发生突变的时间在1976年,长历时(6 d和10 d)降水发生率发生突变的时间为1984年,贡献率发生突变的时间为1999年;③长江上游短历时降水集中出现的次数增加,降水强度增大,降水量占总降水量的比例较大,而长历时降水出现频次降低,降水量占总降水量比例下降,其中岷沱江流域、大渡河流域、长江干流区间通过了显著性检验。     

1961-2007年四川夏季降水的时空变化特征

基于1961-2007年四川地区119测站逐日降水资料, 利用EOF、REOF分析、趋势分析、M-K突变检验以及Morlet小波分析等方法, 研究了四川地区夏季降水的变化趋势、空间分布特征以及时间变化规律. 结果表明: 近47 a来四川夏季降水呈减少趋势, 在1962、1982年和21世纪初发生突变, 存在22 a和6~8 a的周期.四川夏季降水可分为4个区域: 一区(盆地东部)和四区(川西高原)夏季降水量长期变化呈增多趋势, 二区(盆地中西部)长期变化呈减少趋势, 三区(川西南山)变化趋势较为稳定, 呈小幅度增多趋势. 4个区域的夏季降水周期各有特点, 最长存在的周期为23 a左右, 其次还有16 a、14 a、12 a、8 a、6 a的周期变化.     

我国新疆北部地区夏季极端降水事件的特征分析

基于1961 - 2017年6 - 8月新疆北部47个观测站点的逐日降水资料, 根据百分位法定义不同站点的夏季极端降水阈值, 分析了新疆北部地区夏季极端降水事件和最大日降水的时空分布特征、 贡献率及其与海拔的关系。结果表明： 新疆北部地区夏季极端降水事件和最大日降水量的各个特征量分布存在明显的时空差异, 空间上夏季极端降水事件、 最大日降水量表现为山区高、 盆地低的特点,在海拔2 000 m左右存在一个最大降水带; 夏季极端降水事件和最大日降水量呈增多、 增强的趋势, 并从20世纪90年代前后开始有明显的增加。夏季极端降水事件主要以单日为主, 夏季极端降水贡献随时间呈缓慢增加的趋势, 而夏季极端降水过程贡献和最大日降水贡献随时间变化呈下降趋势。     

潮白河流域降水演变及其径流效应

分析了潮白河流域1991~2000年降水资料时空演变规律,采用同倍比放大法对各年的降水数据进行整体轮换处理,处理后各年总降水量为1991~2000年的平均年降水量。随后基于GBHM(Geomorphology-Based Hydrological Model)模型进行了10年径流量模拟。结果显示,在降水总量相同的情况下,1994年型降水时空分布最有利于产流,径流总量与峰值流量最大,1999年型径流总量与峰值流量最小。1994年型径流总量是1999年型径流总量的3.88倍;1994年型峰值流量是1999年型峰值流量的35.87倍。由此可见,降水总量相同时,其时空分布对径流总量和峰值的影响极大。     

1960—2017年河西地区降水时空变化特征

利用1960—2017年日降水量资料,采用线性倾向趋势分析、滑动分析和泰森多边形法等,对河西地区多年降水时空变化特征及不同量级降水日数及降水强度的变化趋势进行了研究.结果表明:河西地区年均降水量为99.0 mm,呈现明显的逐年上升趋势,平均倾向率为8.72 mm?(10a)-1,月降水量为单峰分布,5—10月夏秋汛期降...     

紫金山地区中生代岩浆系统的时空结构及其地质意义

紫金山地区中生代岩浆系统可以划分成晚侏罗世和早白垩世2个主要的子系统.晚侏罗世岩浆子系统形成于陆内挤压造山的构造背景下,侵位于157~≤141 Ma之间,先后由深至浅地侵位于区域中部,形成由3个单元复合而成的紫金山超单元花岗岩.其中的金龙桥单元正长花岗岩是晚期分异相,应作为紫金山地区锡矿重要的预测标志.早白垩世岩浆岩定位于128~94 Ma之间,是区域伸展作用体制下的产物,形成了由上部火山岩和下部侵入岩构成的具双层结构的岩浆子系统.在火山间歇期(±105 Ma),花岗闪长斑岩侵入,并大规模地隐伏于该区的深部,从而导致本区大规模的铜金矿化作用.早白垩世岩浆子系统中的穹状火山构造、隐伏的花岗闪长斑岩岩体的顶面产状和形态,应该作为本区铜金矿床成矿预测的重要找矿信息和预测标志.详细的岩石学研究及时空关系显示,才溪二长花岗岩是这两个岩浆子系统之间的过渡产物,其年龄(133Ma)应该是本区中生代区域挤压向区域拉伸转换的时间记录.     

新疆伊犁河谷夏季降水日变化特征

基于2007-2011年伊犁河谷4个气象站逐时降水资料, 分析了伊犁河谷夏季降水日变化特征. 结果表明: 降水量最大值出现在北京时间22:00, 最小值出现在13:00, 其中, 降水量高值区主要集中在21:00至次日08:00. 一天中最易发生降水的时间为23:00至次日10:00, 03:00是降水频数最多的时刻, 16:00则发生频数最少. 降水强度最高值出现在16:00, 最低值出现在13:00. 降水主要以短持续时间的降水为主, 持续1 h的次数最多, 持续2 h的降水量最多, 对总降水量的贡献也最大, 贡献率最小的为持续14 h的降水事件. 伊犁河谷夏季的降水主要发生在夜间, 且以短时间的降水为主.     

长江流域降水极值的变化趋势

依据1960-2005年长江流域147个气象站逐日降水,ECHAM5/MPI-OM气候模式模拟的长江流域79个格点20世纪实验期(1941-2000年)以及未来3种排放情景(SRES-B1,A1B,A2)下21世纪前50年逐日降水数据,建立年最大强降水和汛期<1.27 mm/d的最长干旱持续天数序列。运用广义极值分布,广义帕雷托分布,广义逻辑分布与韦克比分布等4种分布函数定量拟合了长江流域降水极值的概率分布。研究表明:韦克比分布函数能够较好地拟合长江流域降水极值的概率分布。在3种排放情景下,未来降水极值的重现期呈现不同的空间分布特征。长江流域,尤其是中下游大部地区,1951-2000年间的50年一遇强降水和干旱事件,在2001-2050年间发展成为25年一遇降水极值事件。未来气候变暖条件下,降水极值重现期出现的这种变化趋势,将会对水资源趋势产生重大的影响。     

黄河流域夏季有效降水转化率

利用NCEP/NCAR再分析资料及中国实测雨量资料,分析发现黄河流域夏季整层降水转化率普遍较低,因考虑到整层中应有某一气压层具有最有利的水汽输送、抬升凝结和垂直运动条件,由此将该气压层定义为有效降水转化率层(简称有效层),降水与有效层可降水量之比称为有效降水转化率。通过分析黄河流域夏季各分区垂直速度与水汽等因子,确定上、中、下游夏季有效层分别为地面~500hPa、600~400hPa、850~600hPa。对比分析表明:夏季各区平均水汽收支与降水转化率,各自在整层和有效层上的逐年演变趋势均一致,峰谷相对应,且49年间降水转化率在有效层上的数值均大于整层的。夏季有效降水转化率在青藏高原上空及中游东部最高,高原东北侧最低,旱、涝年与多年平均状况下的分布形式虽然一致,但涝年的数值明显大于旱年。     

Hourly Variation of Surface Urban Heat Island over the Yangtze River Delta Urban Agglomeration

Great progress has been made on the remote investigation of Surface Urban Heat Island (SUHI) across multiple time scales. However, limited by the remote sensing models and resolution tradeoff of satellite-derived Land Surface Temperatures (LSTs), currently the hourly regimes of SUHI over typical urban agglomerations in typical seasons remain unclear. Using MODIS imageries as the main data source as well as by incorporating a diurnal temperature cycle model (i.e., INA08), this study, to our knowledge, firstly examined the hourly variations of the spatial pattern and intensity of the SUHIs for the Yangtze River Delta urban agglomeration in both the summer and winter. The results demonstrated that, in the summer, a general trend of ‘heat island’ was observed for every city during a diurnal cycle. ‘Cold spots’ also occur within most of the cities from around 08:00 to 21:00, mostly as a result of the cooling effect of urban vegetation or water body under strong solar insolation. However, these ‘cold spots’ disappear after 21:00. For this season, the hourly variations of the SUHI intensity are similar to those of the LSTs: They both rise rapidly in the morning, reach the maxima at around 12:00 to 14:00, then gradually decrease and continue until the sunrise of the next day. In the winter, surface urban cool islands (SUCIs) were observed for most of the cities, but these SUCIs mostly disappear during the afternoon to the early evening (around 14:00~17: 00), and then all the cities bounce back to exhibit heat islands. Within this season, the hourly variations of the SUHI intensity differ from those of the LST. There also exist large differences of the hourly variations of SUHI intensity between using the rural area and forest as the non-urban background for estimation of the intensity, with the former reaching its maximum (around 18:00) significantly later than the latter reaching its maximum (around 13:30).     

长江三角洲江都-镇江冰后期古河谷沉积特征及其沉积中心的变迁

长江三角洲江都-镇江(大港)河段冰后期地层层序可分为早期海侵层序和中、晚期海退层序.早期海侵层序主要包括下部冰消期近源辫状河流相、中部河流相、上部河漫滩相,为一套海进式河床充填层序,在垂向上具有该河段独有的三层结构特点.中、晚期海退层序主要包括前三角洲相、三角洲前缘相和三角洲平原相,在垂向上也具有三层结构特点.冰后期以来,古长江的江面宽度不断变化,沉积中心位置也随之发生多次较大调整:冰消期至全新世早期,中心位置曾不断向南偏移;从全新世中期开始,其中心位置开始北移直至最大海侵结束;最大海侵后,随着三角洲不断进积,其中心位置也开始节节南移直至现今位置;从最大海侵到现在,古长江中心位置可能向南移动大约15 km.     

长江流域降水稳定同位素的云下二次蒸发效应

对长江流域443个GNIP的降水样品同位素原始资料,分降雪和降雨进行δ2H和δ18O线性回归,得到降雪样品的相关方程为δ2H=7.965δ18O+17.114,有最大的斜率和截距;而降雨样品根据降水量大小从<10mm至>300mm分为4组后,得到的相关方程随着降水量的减小,斜率和截距均减小,斜率从7.701减小为5.705,截距从7.812×10-3减小为-5.479×10-3。δ2H~δ18O相关方程的斜率及截距与气温、水汽压之间的关系表明,在降水从云层底部降落到地面的过程中,仅较小降雨事件有明显的二次蒸发现象,并伴随着同位素的分馏。长江流域较小降雨事件占有比例很小,仅为所有降水事件的6.32%,所以二次蒸发效应仅引起地区大气降水方程斜率和截距的微弱减小。研究表明,单个降水原始资料的同位素分析,能产生长期加权平均降水同位素分析得不到的宝贵信息。     

长江三角洲沉积物标准物质研制

美国、加拿大等国家先后研制了10余个海湾和河口沉积物标准物质,但定值成分较少,大多侧重于有机污染物和放射性核素值。我国于2007年研制了3个黄河三角洲沉积物标准物质,为进一步满足近海地球化学调查及资源勘探的需要,本文按照ISO导则35和国家一级标准物质技术规范,研制了2个长江三角洲沉积物标准物质。按照不同粒径采集两个候选物样品,样品经干燥、球磨至200目,采用电感耦合等离子体质谱和发射光谱法进行均匀性检验,结果表明F实测值小于列表临界值F0.05(24,25)=1.96,样品均匀性良好。在两年时间内采用X射线荧光光谱法进行了4次稳定性检验,未发现统计学意义上的明显变化,样品稳定性良好。由12家有技术权威的实验室共采用13种准确、可靠的分析方法进行协作定值,最终定值元素53项,涵盖了主量、微量及全部稀土元素,其中主量成分含量呈梯度分布,如Al2O3的含量分别为16.42%、11.48%。该系列标准物质定值元素种类多,定值方法准确,能够为河口三角洲地区地质及环境调查的分析测试工作提供可靠的质量保证。     

长江三角洲地区土壤地球化学基准值及其应用探讨

通过对基准值、背景值概念的进一步分析,确定了以沉积环境作为土壤地球化学基准值求取的基本单元,以各基本单元的面积加权法求取区域土壤地球化学基准值的方法。利用长江三角洲地区完成的多目标区域地球化学调查数据,求取了该区的土壤地球化学基准值,并对基准值特征进行了分析和应用探讨。结果表明:各沉积环境有其特征的指示元素或组合,F、Cl、Br、I、Ca和Mg元素组合可反映海相沉积物的新老和比例;N、S、OrgC组合,I、Hg组合和Y、Ce、La等稀土和稀有元素组合分别指示湖相、泻湖相和陆相沉积环境。Hg、Cd等为全区富集的污染元素;土壤中亲石元素、稀有和稀土元素稳定;I和CaO易流失。部分元素的土壤清洁级界限值采用X0+2S0能较好地反映土壤污染的分布。研究区土壤中养分Co、Na2O几乎全部为适宜区,K、N、Fe、B、Cu、Cl、Mg、S含量丰富,Zn、Mn和P、Mo、Si相对缺乏。