多种蒸散发公式在珠江流域的适用性分析

利用珠江流域42个观测站点的逐日气象数据对比分析了FAO56 Penman-Monteith(PM)、Priestley-Taylor、Hargreaves-Samani和Thornthwaite等4种蒸散发公式在珠江流域的适用性,并研究了在资料有限情况下PM公式的计算精度。PM公式由于详细考虑了空气动力与能量供给对蒸散发的影响,其在不同季节和地区的计算结果都较为稳定,并且与实际的观测接近,最适用于珠江流域的蒸散发计算。在蒸散发的计算中,日照时数的缺测对PM公式计算精度的影响最大,风速次之。通过设定修正系数后的PMT公式,计算精度得到了明显提高,在一定程度上可以满足对蒸散发计算的精度要求。因此,在其他资料缺失的情况下,只利用气温数据计算的PMT公式可成为一种理想的蒸散发计算公式。     

五种潜在蒸散发公式在汉江流域的应用

以汉江流域14个测站1960-2009年逐日气象资料为数据源,采用FAO 56 Penman Monteith以及Hargreaves,Blaney Criddle,Thornthwaite,Hamon 4种温度法计算各测站逐日以及逐月潜在蒸散发量,利用反距离加权插值法得到流域面平均年潜在蒸散发量。以FAO 56 Penman Monteith结果为标准,与温度法年潜在蒸散发量计算结果进行对比,修正温度法计算公式的经验系数,分析修正公式在汉江流域的适用性。结果表明：参数修正前温度法计算结果存在较大误差,相对偏差最大可达41.34%。修正后计算结果相对误差明显减小,最大偏差小于0.1%,并显示出较好的变化趋势和峰谷一致性。修正后的Hargreaves公式与FAO 56 Penman Monteith公式相关性最好,相关系数达到0.94,其次为Hamon公式和Thornthwaite公式,最后是Blaney Criddle公式。     

永定河北京段蒸散发研究

永定河北京段蒸散发研究对永定河生态走廊建设有着重要的支撑作用。本文采用多种方法计算了永定河北京段的水面蒸发、潜在蒸散发和实际陆面蒸散发,结果显示:北京段水面蒸发为1182 mm,潜在蒸散发为969mm,1999-2009年北京市实际蒸散发494 mm。对各种水面蒸散发计算结果比较,并通过相关分析和RMSE分析发现,利用中国科学院地理研究所方法计算永定河北京段水面蒸散发较为合理,施成熙方法、前苏联扎依可夫方法计算结果相近,但彭曼公式结果偏大。潜在蒸散发采用Presley-Taylor公式,而联合国粮农组织(FAO)修正的彭曼公式和Hargreaves公式结果都偏大。研究区的实际蒸散量使用傅抱璞方法计算,结果得到了相同研究时段北京市水量平衡研究成果的验证。相比而言,张鲁公式和Turc公式结果偏大,而高桥公式所得结果与傅抱璞方法最为接近。     

潜在蒸散发公式2种修正方法及其在闽江流域的应用研究

各类潜在蒸散发经验估算法具有区域性的特点,实际运用时需要进行修正。常用的修正方法是通过线性回归法对经验公式的计算结果进行修正,并没有将修正反映到经验公式中的系数上。本研究提出一种系数修正的方法,通过逐月误差比例校正来修正经验公式中的参数,称之为误差比例校正法。以FAO推荐的Penman-Monteith法为标准,比较经线性回归法、误差比例校正法2种方法修正前后6种经验估算法（Blaney-Criddle、Hargreaves、Hamon、Makkink、Priestley and Taylor、Rohwer）在闽江流域的计算精度,从而对误差比例校正法的修正效果及稳健性进行探讨。结果表明：逐月误差比例校正法整体上具有较好的修正效果,可以较大程度提高6种经验方法在该区域的计算精度;常用的线性回归法虽计算较误差比例校正法稍复杂,但其修正效果及稳健性略优于误差比例校正法。     

基于GLDAS-Noah模型的闽江流域实际蒸散发评估

以亚热带季风区的典型流域——闽江流域为研究区域,根据Penman-Monteith（P-M）公式和双作物系数法,计算了闽江流域内8个气象观测站点的实际蒸散量,并评估了GLDAS-Noah实际蒸散产品在闽江流域的适用性。在此基础上,基于GLDAS-Noah实际蒸散发数据,解读了2000—2019年闽江流域的实际蒸散量的变化特征。结果表明：① GLDAS-Noah实际蒸散发数据在闽江流域的适用性较好(R²>0.9,NSE>0.8);② 2000年以来闽江流域的实际蒸散发呈增加趋势（3.86 mm/a,P < 0.01）,且存在显著的季节差异,表现为冬季和春季的增加速率要大于夏季和秋季;③ 闽江流域冬季和春季蒸散发增加与气温密切相关,冬季蒸散发与冬季气温呈微弱正相关（ R = 0.27）,春季蒸散发的增加与春季升温密切相关（R = 0.79）。     

宁夏引黄灌区蒸散发量的计算模拟

为了解宁夏引用耗排黄河水量的问题,针对水域、裸地-植被域和不透水域等不同土地利用类型,采用了Penman公式、Noilhan-Planton模型和Penman-Monteith公式等对相应土地利用类型的蒸散发量进行计算模拟,从而确定了区域蒸散发量的计算模拟方法。依据计算模拟结果和试验观测数据对区域蒸散发量的计算模拟方法进行了验证。基于以上研究,以宁夏引黄灌区为例,对宁夏引黄灌区2000年的蒸散发量和1991-2000年间蒸散发量的变化趋势进行了计算模拟,并就降雨量对区域蒸散发量的影响关系进行了分析。模拟结果表明,2000年宁夏引黄灌区(不计黄河干流河道本身的蒸发)的总蒸散发量为4.59×109m3,计入黄河干流河道本身的蒸发则总蒸散发量为4.97×109m3;1991-2000年10年间区域总蒸散发量和区域农田蒸散发量呈增加趋势,天然林草灌木地和荒地蒸散发量呈下降趋势;区域总蒸散发量、农田蒸散发量、林草灌木地蒸散发量等与降雨量有着较好的相关关系,并随着降雨量的增加呈递增趋势。     

额济纳绿洲生长季参考作物蒸散发敏感性分析

敏感性分析是预测气象变量扰动引起的参考作物蒸散发变化的重要途径。以额济纳绿洲为研究区,运用FAO56 Penman-Monteith模型计算了额济纳绿洲1988—2007年生长季参考作物的日平均蒸散发,并计算其对气温、风速、太阳辐射和相对湿度的敏感系数。结果表明,额济纳绿洲生长季参考作物日平均蒸散发的敏感性系数波动较大;其中,参考作物蒸散发对太阳辐射最为敏感,其次是气温,最后是风速和相对湿度。利用敏感性系数能较好的预测参考作物蒸散发对太阳辐射、气温、风速和相对湿度扰动产生的响应。     

辽河三角洲不同干湿气候区参考蒸散发敏感因子时空变化

根据辽河三角洲19个气象台站1961~2010年气象观测资料,采用Penman-Monteith参考蒸散发计算方法,分析辽河三角洲半湿润区、半干旱区以及滨海干湿过渡区3个气候亚区参考蒸散发对平均气温、风速、相对湿度和太阳辐射的敏感性及其时空分异。结果表明：在半干旱区,敏感系数由大到小依次是相对湿度、风速、太阳辐射和平均气温;在半湿润区和滨海干湿过渡区,敏感系数由大到小依次是相对湿度、太阳辐射、平均气温和风速。不同气候亚区参考蒸散发对气象因子的敏感系数具有较大的差异和变化趋势。     

辽河三角洲不同干湿气候区参考蒸散发敏感因子时空变化

根据辽河三角洲19个气象台站1961~2010年气象观测资料,采用Penman-Monteith参考蒸散发计算方法,分析辽河三角洲半湿润区、半干旱区以及滨海干湿过渡区3个气候亚区参考蒸散发对平均气温、风速、相对湿度和太阳辐射的敏感性及其时空分异。结果表明:在半干旱区,敏感系数由大到小依次是相对湿度、风速、太阳辐射和平均气温;在半湿润区和滨海干湿过渡区,敏感系数由大到小依次是相对湿度、太阳辐射、平均气温和风速。不同气候亚区参考蒸散发对气象因子的敏感系数具有较大的差异和变化趋势。     

互补相关蒸散发理论与应用研究

本文提出和建立了一个计算蒸散发能力和饱和湿润表面蒸散发量的经验公式,并把互补相关模型应用到湖北省十六个流域,江汉平原水网区和东湖的蒸散发估计。模型的计算值同水量估计值以及蒸发的研究和计算提供了另一条简便易行的途径。     

ENERGY SOURCES FOR EVAPORATION ON TROPICAL ISLANDS

The sources of energy for evaporation on tropical islands were explored by studying 49 lowland sites in the Hawaiian Islands with concurrent pan evaporation and solar radiation measurements. The Priestley-Taylor (1972) method was used to quantify the contribution of solar radiation in evaporation and the residual term between estimated and measured evaporation was attributed to heat advection. Pearson correlation coefficients between monthly measured and estimated evaporation (using solar radiation data) were greater than 0.95 at 26 of the sites, 0.90 for 37 sites, and 0.80 at 46 of the 49 sites used in the study. As expected, solar radiation supplies the bulk of the energy absorbed by evaporation at low elevations in Hawaii. However, a pattern of negative advection in summer and positive advection in winter from the surrounding ocean modifies the monthly evaporation values. For the 20 sites showing the greatest oceanic influence, departures ranged, on average, from +0.84 mm/day in November to -0.71 mm/day in June. This onshore advection corresponds to the seasonal lag in sea surface temperatures. At inland and wet lee sites, the effect of advection from oceanic sources diminishes. At dry lee sites, strong positive advection is evident in summer and autumn, enhancing evaporation by up to 2.8 mm/day. [Key words: evaporation, energy, tropical islands, radiation, advection]     

国外高速铁路对旅游影响研究及启示

交通是旅游系统的重要组成部分,是旅游发展不可或缺的先决条件,每一次交通运输方式的革命性突破都深刻地影响着旅游发展。作为当今世界"交通革命"重要推动力-高速铁路已在全世界普遍发展起来。在对所能获得的国外有关高铁旅游研究的代表性成果进行分析的基础上,从高铁对其他旅游交通系统、旅行方式、旅行时间、区域旅游收益、目的地旅游要素结构、目的地旅游空间结构的影响等方面进行了深入系统地分析。结果表明,国外对高铁旅游研究的关注度高,研究领域广,注重定量分析和实证研究,为中国高铁旅游研究提供了非常有价值的借鉴和范式。加强高铁旅游的理论和实证研究,有利于更客观地预测和评价高铁对旅游的影响,为高铁网络化时代旅游可持续发展提供科学依据。     

Thick-plate flexure re-examined

Summary. The flexure of an incompressible, thick elastic plate floating on an inviscid substratum and subject to an external gravity field is re-analysed. The solution is derived from momentum equations which account for the advection of hydrostatic pre-stress. This is contrasted with a recently published thick-plate solution derived from momentum equations without a pre-stress term. It is demonstrated that neglecting pre-stress advection renders the solution singular when the model degenerates into an inviscid half-space. If pre-stress advection is included, the solution remains correct in this limit. A numerical comparison of both types of thick-plate solution with results based on conventional thin-plate theory further shows that, for geophysically relevant models, the difference in the momentum balance entails discrepancies between the thick-plate solutions which are comparable to the errors introduced by the thin-plate approximation.     

南极极夜期间臭氧含量变化及其与平流层风温关系

本文利用昭和基地 (6 9°0 0′ S,3 9°3 5′ E) 1 982～ 1 987年的臭氧总量的探空资料 ,着重分析了1 987年南极昭和站极夜期间臭氧含量变化与 5 0 h Pa风速、气温及变温的关系。发现在极夜期间 ,臭氧含量与 5 0 h Pa风速存在较好的相关性。根据热成风原理 ,计算了极夜期间的温度平流项 ,发现臭氧含量与 5 0 h Pa温度平流也存在一定的相关性 ,变温 ΔT的变化主要是由温度平流引起的。平流层臭氧只具有微弱的加热效应     

陇中黄土高原垂直感热平流输送对LAS和EC观测感热通量差异的影响

利用"黄土高原陆面过程试验研究(LOPEX)"2010年6月定西站的陆面过程综合观测资料,以造成大孔径闪烁仪(LAS)和涡动相关仪(EC)测量感热通量的差异为切入点,从中尺度垂直感热平流输送过程入手,将垂直感热平流输送的贡献作为地表有效能量的一部分引入EC直接观测的感热通量,对比引入前后LAS和EC测量感热通量的差异大小.结果表明:黄土高原定西观测站近地层大气垂直方向主要表现为向上运动,峰值达到0.074 m·s^-1,为垂直感热平流输送提供了必要的动力条件.尤其该地区处在半干旱区,地表受太阳辐射加热比较显著,近地层温度梯度最大可达0.39 K·m^-1,为产生垂直感热平流提供了能量基础.加入垂直感热平流输送的贡献后,EC地表能量不闭合度的日均值由直接观测的0.30缩小到0.24.修正后,LAS和EC测量的感热通量拟合的线性趋势系数由直接观测时的1.258缩小到1.186,两者差异得以缩小.     

Convective and conductive heat transfer in sedimentary basins

In the Earth's crust the temperature is largely controlled by heat conduction. However, under some circumstances, the thermal state is disturbed by advection of heat associated with groundwater flow. The corresponding thermal disturbance depends on the water flow velocity (modulus and direction) and therefore thermal data may be used to constrain the pattern of natural fluid flow. In this paper, some models of thermal disturbance induced by convective heat transfer are presented. They are based on the assumption that the water flow is concentrated in thin permeable structures such as aquifer or fault zones. The steady-state and transient thermal effects associated with such scenarios are computed using a somewhat idealized model which depends on a small number of parameters: flow rate, time, aquifer geometry and thermal parameters of surrounding rocks. In order to extract the conductive and convective components of heat transfer from temperature data and to estimate the corresponding fluid flow rate, it is first necessary to estimate the thermal conductivity field. The problem of the estimation of thermal conductivity in clay-rich rocks, based on laboratory and in-situ measurements, is emphasized. Then a method is proposed for the inversion of temperature data in terms of fluid flow. Vertical and lateral variations of thermal conductivity are taken into account and the fluid flow is assumed to be concentrated on a specified surface (2-D quasi-horizontal pattern). Thermal effects of the flow are simulated by a distribution of surface heat production which can be calculated and then inverted in terms of horizontal fluid flow pattern.     

引发强沙尘暴的蒙古气旋的动力特征分析

对造成2002年4月5—9日东亚地区一次引发强沙尘暴天气过程的蒙古气旋发生发展过程进行了动力学分析。结果发现,这次气旋发展发生在斜压区中,500 hPa涡度平流和对流层下部的温度平流、大气加热率均对气旋的发生有贡献;气旋的发展阶段以温度平流为主,在气旋发展最强盛阶段对流层下部温度平流的作用大于其他项;气旋减弱阶段大气加热率所起的作用占主导地位,涡度平流和温度平流作用较小;Q矢量锋生函数分析表明大气斜压性的作用不可忽视。位涡的垂直输送作用明显,并形成了对流层内的垂直位涡柱。在气旋的发生发展过程中,始终伴有高空急流,它不仅有利于气旋的发展,同时还激发了低空急流的出现,因此引发该次强沙尘暴的蒙古气旋发生发展过程中对流层内有高低空急流耦合作用。     

内蒙古沙尘暴天气系统及预报指标探讨

根据21 世纪15 a 来出现在内蒙古的沙尘暴个例,归纳形成沙尘暴的高空环流背景和地面天气系统,提炼预报指标。结果显示：沙尘暴是强冷空气爆发南下的过程,具有冷空气强、锋区强、高空急流强的特征;造成内蒙古沙尘暴的高空环流背景可分为高脊移动型、冷槽下滑型、横槽型和低涡旋转型等四个类型;强烈发展的蒙古气旋和冷锋是造成沙尘暴的主要地面天气系统。沙尘暴预报应主要着眼于高空急流轴的位置、乌拉尔山高压脊、高空锋区、蒙古气旋及冷锋、地面变压中心、高空正涡度平流中心与地面气旋相叠置的区域等方面。     

基于Brown-Forsythe检验的水文序列变异点识别

当前在水文序列变异点识别中常采用的几种统计方法都对数据有较多假设,当假设不满足时,识别结果通常并不理想。本文根据统计学方差分析的原理,建立了基于Brown-For-sythe检验的水文序列变异点识别方法,并采用该方法对新疆开都河大山口站近50年年平均径流序列进行了变异点识别。研究结果表明,该识别方法继承了Brown-Forsythe检验的优点,对数据不做过多假设,且易于进行多变异点识别,在一定程度上具有比当前所用统计方法更优越的性能。     

Lower Tropospheric Warm Air Advection Patterns Associated with Heavy Rainfall over the Appalachian Region*

A synoptic climatology of warm season heavy rainfall is developed from patterns of 850 mb thermal advection over the Appalachian region. Heavy rain events are categorized according to the position and orientation of a warm air advection (WAA) ridge, a feature found in nearly two-thirds of the events. Numerous study events occur within the conditionally unstable region of the WAA ridge. In fact, numerous occurrences of heavy rainfall are tied to a superpositioning of a WAA and air mass instability ridge in the vicinity or upstream of the heavy rain area.