Advection,Surface Area,and Sediment Load of the Fraser River Plume Under Variable Wind and River Forcing

The Fraser River is the source of most particulate matter in the Strait of Georgia, and its dispersal is modulated by the Fraser’s plume. Here we examine the plume’s shape, location, and area, and the variation of these parameters with changes in wind and river forcing by examining a 13-year time series of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) satellite imagery for the concentration of suspended particulate matter (SPM). Plume shape and its variations are quantified by dividing the 904 images in this time series into subsets showing conditions under specified wind and river flow conditions and forming a composite image for each subset. Quantitative analysis of scalar quantities like plume area and mean plume SPM are based on calculated values for all individual images. The plume area increases linearly with river flow, changing by a factor of 10 between lowest and highest flows. Mean plume SPM also changes with flow but only by a factor of two. The surface area of the plume is almost completely unaffected by wind conditions. Plume location, however, is very sensitive to both wind speed and direction. It can reach across the Strait at highest river flows and is advected either northwest or southeast along the Strait in the same direction as winds on daily time scales. We also estimate the residence time of sediment in the plume to be only a few days, allowing the plume itself to reshape rapidly over short time scales in response to weather conditions.     

里下河地区下垫面变化对降水、气温、风速的影响

近年来,随着苏北地区经济和城市的快速发展,土地覆盖状况发生了显著变化,其中尤以城市化扩展为主。为了分析下垫面变化对天气过程的影响,特别是对降水过程的影响,采用中尺度WRF3.4/Noah/UCM模式,对苏北里下河地区2005年8月6日的一次强降水过程进行了模拟,其中通过改变模式的下垫面特征,设置了三种敏感性分析试验,分别是USGS土地利用类型(CASE1)、修正后的MODIS土地利用类型(CASE2)和城市极端扩张后土地利用类型(CASE3)。研究结果表明,修正后的MODIS土地利用类型数据(CASE2)更能真实地反映里下河地区的下垫面结构,与实测值对比后发现模拟的降水、气温和风速等气象要素更为准确。通过将CASE2、CASE3与CASE1的模拟结果对比发现,城市下垫面增加后会使城市气温明显增加,上空的风速减小;白天地表感热通量增强,潜热通量减小,夜间延长了感热通量由正变负的时间;边界层高度被抬升,在中午前后分别被抬升了近45 m和100 m左右;垂直速度和散度值增大,大气低层的扰动位温增加,云水混合比和雨水混合比均增多。以上这些条件均有助于对流降水天气的发生、发展。     

风廓线与测风塔资料在地面风场预报中的应用研究

运用四维同化方法将风廓线雷达和测风塔资料应用到WRF模式中,通过对比资料同化前后模式对地面风场的预报效果可知,加入风廓线雷达和测风塔资料后模式对风速的预报效果有明显提高,对风向的预报也有一定程度的改善;资料同化结束后,模式预报在49h内对地面风场预报效果仍有明显改善,但随着模式预报时间的增加,在模式积分49h以后,同化资料前后模式对地面风场的预报效果无明显变化。另外,通过对资料同化前后模式对风速预报误差的分析可知,在对模式风场预报的改进中风廓线雷达资料的贡献大于测风塔资料的贡献。     

淮河流域风场垂直结构特征分析

为进一步加深南北气候过渡带上山地丘陵地区的风场认识,利用淮南2015年3月至2016年2月ST（Stratosphere-Troposphere）风廓线雷达的探测资料,分析了该地区20 km高度内风场的变化特征及垂直结构。结果表明:淮河流域850 hPa、700 hPa、500 hPa、100 hPa等压面高度上,风场有明显的垂直变化,风速及其波动幅度随春、夏、秋、冬先减小后增大,且随高度增加,夏季最小、冬季最大的季节规律逐渐增强;风场的垂直分布存在差异,在中低层以下,以小于10 m/s的风为主,风向转换多,中低层以上10～25 m/s的偏西风居多;年平均风场结构为低层以5 m/s北风为主,到2 km左右向西偏转,风速小于10 m/s,在5 km高度处形成15 m/s的西风,且风速持续增大,10 km左右达到25 m/s后逐渐减小,到15 km左右风向顺时针向北偏转,直到20 km附近与低空风场相近。     

Currents in Luzon Strait Obtained from CTD and Argo Observations and a Diagnostic Model in October 2008

On the basis of Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) measurements of current and hydrographic data obtained in October 2008, a diagnostic model of ocean circulation with a modified inverse method is used to study the circulation in Luzon Strait. Satellite-based geostrophic velocity calculated from the merged absolute dynamic topography is also used and compared with the in situ data. The analyses reveal that during the period of observations there were two branches of the Kuroshio current, and the maximum velocity of the current reached 175 cm s^?1 at the surface. The main stream of the Kuroshio was located at 122°10′E to 122°40′E near the southern boundary of the study region and confined to the upper 700 m, while its western branch was located at 121°00′E to 121°35′E and confined to the upper 400 m. The Kuroshio water intruded into the South China Sea through the northern boundary of the study region east of 120°45′E. At 1000 m depth, the flow was dominated by southwestward or westward flow in the area north of 20°30′N, while the flow was mostly southeastward in the area south of 20°30′N. A cyclonic eddy was identified in the region east of Luzon Strait. At 1500 m depth, cyclonic eddies were seen on both sides of Luzon Strait. The volume transport across the longitudinal section 120°45′E between about 20.00°N and 21.20°N south of Taiwan during the period of observations was about 4?×?10⁶ m³ s^?1. One Argo float was tracked as it moved across Luzon Strait, reflecting the westward flow at both the surface and 1000 m depth.

RÉSUMÉ?[Traduit par la rédaction] En partant des mesures de courant par profileur de courant à effet Dopler (ADCP) et des données hydrographiques recueillies en octobre 2008, nous étudions la circulation dans le détroit de Luçon en nous servant d'un modèle diagnostique de la circulation de l'océan combiné à une méthode inverse modifiée. Nous nous servons également de la vélocité géostrophique mesurée par satellite, calculée à partir de la topographie dynamique absolue totale, pour la comparer avec les données in situ. Les analyses révèlent que pendant la période d'observation, il y avait deux ramifications du Kuroshio et que la vélocité maximale du courant a atteint 175 cm s^?1 à la surface. La principale ramification du Kuroshio était située entre 122°10′E et 122°40′E à proximité de la limite sud de la région à l'étude et elle était confinée aux 700 premiers mètres; sa ramification ouest était située entre 121°00′E et 121°35′E et elle était confinée aux 400 premiers mètres. Le Kuroshio se déversait dans la mer de Chine occidentale en traversant la limite nord de la région à l'étude à l'est de 120°45′E. À 1000 m de profondeur, le courant s'écoulait essentiellement en direction sud-ouest ou ouest dans le secteur au nord de 20°30′N, et en direction sud-est dans la région au sud de 20°30′N. Nous avons identifié un tourbillon cyclonique dans la région à l'est du détroit de Luçon. Nous avons relevé des tourbillons cycloniques à une profondeur de 1500 m de part et d'autre du détroit de Luçon. Le transport volumique dans le profil longitudinal à 120°45′E entre 20.00° N et 21.20° N environ au sud de Taïwan pendant la période d'observation a atteint environ 4?×?10⁶ m³ s^?1. Nous avons suivi une bouée Argo dérivant au gré du courant dans le détroit de Luçon, ce qui a permis d’établir qu'il s'écoulait en direction ouest à la surface et à une profondeur de 1000 m.     

Variations of the Fraser River Plume and their relationship to forcing by tide,wind and discharge

Abstract

Temporal and spatial variations of the Fraser River Plume, in the central Strait of Georgia (British Columbia, Canada), are monitored by continuous salinity sampling of the engine cooling water on two B.C. ferries. Travelling along two different routes between Vancouver Island and the mainland the ferries provide eight crossings per day both north and south of the river outflow. From each crossing, characteristic measures of the plume are extracted, such as the average salinity and the maximum salinity gradient. These parameters we then formulated as time series and used to compute cross‐correlations and cross‐spectra with the probable driving forces of wind and river discharge. The effect of the tides is examined using harmonic analysis.

Periods of high river discharge lead to decreases in the average salinity for each section, and peaks in the magnitude of the maximum salinity gradient. The correlation of the plume characteristics (average salinity, maximum salinity gradient) on the southern section with the along‐strait component of the wind is consistent with advection by the wind. No obvious correlation is found between the plume characteristics on the northern section and the wind, except during isolated events. Linear combinations of the wind and the discharge variations reproduce the general trend of the average salinities but cannot explain the level of variability. A shift to a non‐linear combination of wind and discharge improves this comparison. The phases of parameter fluctuations at tidal frequencies on the southern section agree with the expected effects of tidal currents and the modulation of the river discharge. The agreement is not as apparent for the northern section.     

SEBS模型在黄淮海地区地表能量通量估算中的应用

在对SEBS模型的有关参数进行订正的基础上,利用MODIS遥感数据结合地表气象观测数据,对黄淮海地区地表能量通量进行了估算。将SEBS估算结果先与北京顺义定量遥感综合试验(QRSLSP/Shunyi)实测结果进行对比分析,然后与郑州的大孔径闪烁仪(LAS)观测的感热通量进行对比分析。结果表明,SEBS估算的通量与二者的实测结果相当一致。因此,利用改进后的SEBS模型估算的黄淮海地区地表能量通量具有一定的精度,可满足区域日蒸散量计算等的需求。     

诱发渤海风暴潮的黄河气旋动力学诊断和机制分析

利用数字化6.7μm卫星水汽图像、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,以及干侵入和位涡理论,对2007年3月3～5日诱发渤海罕见风暴潮过程的黄河气旋进行了天气动力学诊断和机制分析。结果表明,这次风暴潮是在欧亚中高纬度环流调整、高纬不稳定低槽东移发展及东亚大槽重建的过程中发生的,强烈发展的黄河气旋产生强偏北大风,导...     

2005年7月珠三角地表温度场的遥感监测分析

城市热环境及其热效应是当前城市气候与环境中最为重要的研究内容之一。分析地表温度（LST）是研究热环境的一个有效手段。选取2005年7月中旬高温期间MODIS数据,利用推广分裂窗算法反演LST,采用最大值合成方法制作珠江三角洲地区热场分布序列图。结果发现：珠三角地区增温初期的高温区主要分布在珠三角外围的城市,呈由外向内的增温过程;珠三角地区沿河道区域的增温幅度最高最快,增温盛期的地表最高温度主要分布在河网密集地区;城市化和工业化程度高的市区热岛效应明显。研究结果符合目前珠三角经济区的发展状况,对城市区域布局和规划有积极意义。     

2050年前长江流域地表水资源变化趋势

 利用ECHAM5/MPI-OM气候模式预估2001-2050年长江流域不同排放情景（SRES-A2,A1B,B1）下径流深的变化,分析了长江流域地表水资源量的时空变化特征。结果表明：3种排放情景下长江流域多年平均地表水资源量相差不大,但不同排放情景下年际变化特征较为复杂,且变化趋势有所不同。其中,A2高排放情景下地表水资源量呈缓慢减小的趋势,A1B中等排放情景下变化趋势不明显,B1低排放情景下呈相对最为显著的增加趋势。地表水资源量年代际变化波动幅度也较大,2001-2030年3种情景下地表水资源量总体呈现下降特征,但从2030年起,则均表现出不同程度的增加,最高增幅达7.47%,其中尤以夏季和冬季增加显著。模式预估长江流域未来水资源量仍保持目前水平,水资源空间分布不均匀特征仍较为突出。     

2050年前长江流域地表水资源变化趋势

利用ECHAM5/MPI-OM气候模式预估2001-2050年长江流域不同排放情景（SRES-A2,A1B,B1）下径流深的变化,分析了长江流域地表水资源量的时空变化特征。结果表明：3种排放情景下长江流域多年平均地表水资源量相差不大,但不同排放情景下年际变化特征较为复杂,且变化趋势有所不同。其中,A2高排放情景下地表水资源量呈缓慢减小的趋势,A1B中等排放情景下变化趋势不明显,B1低排放情景下呈相对最为显著的增加趋势。地表水资源量年代际变化波动幅度也较大,2001-2030年3种情景下地表水资源量总体呈现下降特征,但从2030年起,则均表现出不同程度的增加,最高增幅达7.47%,其中尤以夏季和冬季增加显著。模式预估长江流域未来水资源量仍保持目前水平,水资源空间分布不均匀特征仍较为突出。     

黄河源区草地退化对局地气候环境影响的数值模拟

土地覆盖变化会影响到近地层各气象要素发生不同程度的变化.利用中尺度数值模式MM5,设计了一个控制试验和一个敏感性试验.通过对2003年7月一个月的积分,模拟了黄河源区草原退化对局地气候环境的影响.结果表明,黄河源区草原退化导致该地区2 m高度气温及地表温度明显升高;空气湿度及土壤湿度不同程度减小;草原退化后降水的减小影响到径流减小;草原退化后还引起退化区感热通量增加,潜热通量减小,有效通量(感热通量+潜热通量)减小.与草地农牧化相比,草原退化对气候环境的影响程度更强.     

Storm Surges in the Strait of Georgia Simulated with a Regional Model

The Strait of Georgia is a large, semi-enclosed body of water between Vancouver Island and the mainland of British Columbia connected to the Pacific Ocean via Juan de Fuca Strait at the south and Johnstone Strait at the north. During the winter months, coastal communities along the Strait of Georgia are at risk of flooding caused by storm surges, a natural hazard that can occur when a strong storm coincides with high tide. This investigation produces storm surge hindcasts using a three-dimensional numerical ocean model for the Strait of Georgia and the surrounding bodies of water (Juan de Fuca Strait, Puget Sound, and Johnstone Strait) collectively known as the Salish Sea. The numerical model employs the Nucleus for European Modelling of the Ocean architecture in a regional configuration. The model is evaluated through comparisons of tidal elevation harmonics and storm surge with observations. Important forcing factors contributing to storm surges are assessed. It is shown that surges entering the domain from the Pacific Ocean make the most significant contribution to surge amplitude within the Strait of Georgia. Comparisons between simulations and high-resolution and low-resolution atmospheric forcing further emphasize that remote forcing is the dominant factor in surge amplitudes in this region. In addition, local wind patterns caused a slight increase in surge amplitude on the mainland side of the Strait of Georgia compared with Vancouver Island coastal areas during a major wind storm on 15 December 2006. Generally, surge amplitudes are found to be greater within the Strait of Georgia than in Juan de Fuca Strait.     

气候变化对长江黄河源区生态系统的影响及其水文效应

利用1967年航片数据、1986和2000年两期遥感TM数据,对长江黄河源区高寒生态系统分布格局变化进行了分析,并结合源区气候变化观测数据,分析了源区高寒生态系统变化与气候的关系和陆面生态系统变化对源区水文过程的影响。结果表明：过去40 a来,长江源区高覆盖草甸、高覆盖草原和湿地面积分别减少了13.5%、3.6%和28.9%,黄河源区高覆盖草甸、高覆盖草原和湿地面积分别减少了23.2%、7.0%和13.6%,江河源区低覆盖草甸、草原和沙漠草地面积均不同程度地增加;长江、黄河源区气温变化率分别为0.27和0.31℃/10a,降水的变化趋势在长江、黄河源区分别以0.36和0.07 mm/a的速率递增,气温持续升高和由此引起的冻土退化是导致高寒生态系统退化的主要因素之一;陆面生态系统退化对源区水文过程影响显著,在降水没有明显变化的情况下,长江、黄河源区径流系数分别由1960年代的0.16和0.28下降到21世纪的0.12和0.21,且降水－径流关系减弱,出源径流趋于减少,洪水发生频率显著增加,水源涵养指数持续减小。如何应对气候变化,维护源区高寒生态系统功能,已成为迫切需要关注和解决的关键问题。     

A Retrospective Analysis of Ozone Formation in the Lower Fraser Valley,British Columbia,Canada. Part II: Influence of Emissions Reductions on Ozone Formation

A mechanistic exploration of how ozone formation in the Lower Fraser Valley (LFV) has changed over a 20-year (1985–2005) retrospective period was performed using numerical models, observations, and emissions data from four key episodes selected from the 20-year period. The motivation for this study was the observed differences in trends in summertime episodic ozone concentrations recorded at various monitoring stations within the valley; stations in the western part of the valley have generally shown a noticeable reduction in episodic ozone concentrations whereas stations in the eastern part of the valley have shown little or no improvement in their maximum 8-hour averaged ozone concentrations. Concurrent with these air quality changes, there has been a well-documented reduction in ozone precursor emissions along with an observed shift in the population patterns within the valley over the 20-year period. Ozone formation for four episodes, encompassing the different meteorological regimes that occur during LFV ozone events and spanning the retrospective period, were investigated using the Weather Research and Forecasting (WRF)-Sparse Matrix Operator Kernel Emission (SMOKE)-Community Multiscale Air Quality (CMAQ) modelling system. For each episode, two simulations, intended to isolate the effects of emission changes from meteorological changes, were performed: one with emissions set at the 1985 level and the other with emissions set at the 2005 level. Based on analysis of the model output, observational data, and precursor emission inventories, we find that the Port Moody station in the western LFV remains a volatile organic compound (VOC)-sensitive location; the central part of the LFV around the town of Chilliwack has generally changed from being VOC-limited to being NO_x-limited; the easternmost part of the valley around the town of Hope has been and remains NO_x-limited. Furthermore, based on the observational data and numerical model output, ozone production efficiency as a function of NO has increased noticeably at Chilliwack and likely in the other eastern parts of the valley. This efficiency increase has likely offset some of the benefits resulting from local NO_x emission reductions.

RÉSUMÉ?[Traduit par la rédaction] Nous avons effectué une exploration mécaniste de la façon dont la formation de l'ozone dans la vallée du bas Fraser (VBF) a changé au cours d'une période rétrospective de 20 ans (1985–2005) en nous servant de modèles numériques, d'observations et de données sur les émissions pour quatre épisodes clés choisis dans la période de 20 ans. Ce sont les différences observées entre les tendances dans les concentrations épisodiques d'ozone enregistrées à certaines stations de surveillance dans la vallée qui ont motivé cette étude : les stations dans la partie ouest de la vallée ont généralement affiché une réduction notable des concentrations épisodiques d'ozone alors que les stations dans la partie est de la vallée n'ont montré que peu ou pas d'amélioration dans les valeurs maximales des concentrations moyennes d'ozone sur 8 heures. Concurremment avec ces changements dans la qualité de l'air, il s'est produit une réduction bien documentée dans les émissions de précurseurs de l'ozone en même temps qu'un déplacement observé dans les configurations de population dans la vallée au cours de la période de 20 ans. Nous avons étudié la formation d'ozone au cours de quatre épisodes, englobant les différents régimes météorologiques survenus lors des événements d'ozone dans la VBF et couvrant la période rétrospective, à l'aide du système de modélisation SMOKE (Sparse Matrix Operator Kernel Emissions) – CMAQ (Community Multiscale Air Quality) du WRF (Weather Research and Forecasting). Pour chaque épisode, nous avons effectué deux simulations visant à isoler l'effet des changements dans les émissions de l'effet des changements météorologiques, l'une avec les émissions réglées au niveau de 1985 et l'autre avec les émissions réglées au niveau de 2005. En nous basant sur l'analyse de la sortie du modèle, les données d'observation et les inventaires des émissions de précurseurs, nous trouvons que la stations de Port Moody dans l'ouest de la VBF demeure un endroit sensible aux composés organiques volatiles (COV); la partie centrale de la VBF, autour de la ville de Chilliwack, a généralement changé de « limitée par les COV » à « limitée par les NO_x »; la partie la plus à l'est de la vallée, autour de la ville de Hope, était et est restée « limitée par les NO_x ». De plus, d'après les données d'observation et la sortie du modèle numérique, l'efficacité de la production d'ozone en fonction de NO a notablement augmenté à Chilliwack et vraisemblablement dans les autres parties de l'est de la vallée. Cette augmentation d'efficacité a probablement annulé certains gains provenant des réductions dans les émissions locales de NO_x.     

长江下游夏季降水与东亚夏季风及春季太平洋海温的关系

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料、NOAA月平均海表温度资料及中国站点逐日降水资料,研究了长江下游夏季降水、东亚夏季风(区分南海热带夏季风和副热带夏季风)及春季太平洋海温之间的关系。结果表明,南海夏季风强度与长江下游夏季降水量呈反相关,而副热带夏季风强度与长江下游夏季降水量呈正相关;春季赤道东太平洋海温与当年长江下游夏季降水存在正相关,是夏季长江下游夏季降水变化趋势的较好前期预测信号;南海夏季风和副热带夏季风强度对春季赤道东太平洋海温异常的响应是相反的。     

松花江、辽河流域实测径流的变化趋势及其与降水的关系

利用松花江、辽河流域内132个降水测站1961-2000年40年的月降水资料,以及水文测站哈尔滨、江桥、铁岭1956-2000年45年的月实测径流量资料,分析松花江、辽河流域实测径流的变化趋势,并探讨夏季径流与同期降水的相关性。结果表明：松花江流域的年实测径流量呈现较微弱的下降趋势,而辽河流域年实测径流呈现显著的下降趋势;两流域径流量均存在着一致的阶段性丰枯周期变化;最显著的一次波动是夏季实测径流由20世纪60年代中后期呈现的显著下降趋势转为80年代初期的明显上升趋势;降水是影响松花江、辽河流域夏季实测径流的一个重要气候因素。初步揭示了人类活动、下垫面改变对实测径流的影响。     

甘肃省河西内陆河径流量对河西地区春小麦产量的影响

利用甘肃省河西地区3条主要内陆河昌马河、黑河、西营河流量以及酒泉、张掖、武威3个地区的春小麦产量资料,分析了甘肃省河西地区内陆河流量对河西地区春小麦产量的影响。结果表明：河西的粮食产量除了受灌溉水利发展、农业技术和优良品种等生产力水平提高,呈现波动上升趋势外,还受到灌溉水源的影响。春季径流的差异会导致春小麦单产的明显年际波动。年径流短期波动对产量影响较小,但径流长期波动的影响要大于短期波动。特别是春季径流的长期趋势决定着调节水库的蓄水量多寡,这在一定程度上反映出目前的农业生产仍受气候变化的影响。     

长江中下游夏季降水异常变化与若干强迫因子的关系

首先,利用三次样条函数方法对1905～2000年长江中下游夏季降水量和太阳黑子、地球自转速率、赤道东太平洋海温和北极涛动等强迫因子序列进行年代际和年际尺度的分离,并分析了它们年代际尺度的位相变化特征.然后,使用30年滑动相关的方法,分析了长江中下游夏季降水量与上述各因子之间的相关随时间的变化.最后,利用旋转因子分析方法,对年代际及年际尺度因子的潜在结构对长江中下游夏季降水的影响进行了研究.结果表明,长江中下游夏季降水量和强迫因子序列均存在显著的年代际变化特征,它们之间的相关系数随时间变化呈现显著的阶段性,