基于蒸散发构建的日干旱指数及其对区域干旱事件的表征分析

增温背景下,频发的干旱事件已对工农业生产和人民生活造成了巨大损失,旱情的监测和预报日益受到重视.然而,目前用于干旱研究的干旱指数绝大部分是针对月以上的时间尺度,适用于干旱监测和预报的日干旱指数相对稀缺,不利于对干旱监测和预报准确率的改进以及对现有日干旱指数的评估.文章利用气象站实测数据和ERA5高分辨率再分析资料,基于实际蒸散发和潜在蒸散发构建了一个新的日干旱指数——日蒸散发差指数(Daily Evapotranspiration Deficit Index,DEDI),并使用该指数分析了2019年春夏季发生在中国西南、华北、东北和西北东部地区的四个干旱事件的时空演变特征.通过与气象干旱综合指数和标准化降水蒸散发指数对比,系统地评估了DEDI对重大干旱事件旱情信号的表征能力.结果表明,DEDI较好地表征了2019年西南、华北、东北和西北东部地区四个不同强度干旱事件的时空演变过程,并在刻画旱情的起止时间及强度的多峰值方面更具优势.此外,DEDI还考虑了植被等下垫面条件,在气象甚至农业干旱监测和预警方面具有一定的应用潜力.     

青藏高原冬春积雪对长江流域夏季降水的影响

本文根据青藏高原主体72个气象站日测资料建立的积雪序列分析了高原积雪对长江流域夏季降水的影响,高原冬春积雪异常与长江流域汛期特别是6、7月降水呈显著的正相关关系.青藏高原冬春多雪年,随后夏季多出现Ⅱ、Ⅲ类雨型,长江中游和下游鄱阳湖地区多偏涝;青藏高原冬春少雪年,随后夏季多出现Ⅰ、Ⅱ类雨型,长江下游鄱阳湖地区多偏旱,长江中游多正常偏旱.多(少)雪年东亚洲大陆上空的气温明显偏低(高),而大陆南部海洋上空的气温明显偏高(低),降低(增加)了陆海温差,延迟(促进)了东亚夏季风的到来,一定程度上减弱(加强)东亚季风的强度.多(少)雪随后夏季,由于南亚夏季风和东亚夏季风都明显减弱(增强),对流层中低层从孟加拉湾吹向中南半岛的西南风减弱(增强),我国大陆东部的南风也明显减弱(增强),西太副高偏南(北);青藏高原东南侧到中南半岛北部的上升运动较弱(强),长江中下游及其以东洋面上升运动较强(弱),长江中下游地区多(少)雨.     

GLEAM和MOD16蒸散发产品在青藏高原中东南湖泊流域的适用性评价

GLEAM(Global Land Evapotranspiration Amsterdam Model)和MOD16(MODIS Global Evapotranspiration Project)全球蒸散发产品已经得到了广泛的检验和应用,但由于观测资料缺乏,尚缺少对高原地区的检验。本文以青藏高原然乌湖流域、羊卓雍错流域、纳木错流域、色林错流域和塔若错流域为检验区域,利用流域水量平衡法,采用相关系数、相对误差、均方根误差和Kling-Gupta系数,对这两种蒸散产品开展了精度验证与评价。结果表明:GLEAM蒸散发产品在然乌湖、色林错和塔若错流域整体存在低估现象,在羊卓雍错和纳木错流域存在轻微高估现象,而MOD 16产品仅在色林错流域有轻微低估现象,在其他湖泊流域均表现为高估;GLEAM和MOD16蒸散发产品在5个湖泊流域年降水量较少的年份均存在高估的现象,在湿润年份则为低估;GLEAM产品在然乌湖流域、羊卓雍错流域和色林错流域的验证结果相对较好,而MOD16产品在纳木错流域和塔若错流域的验证精度相对较高;总体而言,在年尺度和多年平均尺度下,GLEAM蒸散发产品在青藏高原中东南湖泊流域...     

水工程建设对长江流域鱼类生物多样性的影响及其对策

长江流域鱼类种类丰富、资源量大、特有性高、经济种类多,其生物多样性具有重要的生态价值、经济价值和科学价值．流域内鱼类生物多样性由于面临河流梯级开发引起的洄游阻隔、生境破碎和水文情势等改变的严重威胁,种群下降趋势明显．为保护长江流域鱼类生物多样性,有必要更新水工程规划理念和设计技术,修建鱼道等必要过鱼设施,进行水库生态调度,建立鱼类自然保护区和建立生态补偿机制等．     

城市化对石家庄站日气温变化的影响

利用1962—2011年逐日平均、最低和最高气温资料,对比分析了石家庄站和藁城站平均、最低和最高气温的概率分布特征.石家庄站是我国少有的自建站以来从未迁址的城市气象站,而附近的藁城站可近似看作乡村气象站.结果表明:城市化致使石家庄站1962—2011年平均、最低和最高气温的概率密度分布向高温方向偏移,其中对最低气温分布的影响尤其明显,对最高气温分布的影响很小;受城市化影响,石家庄站最低气温概率密度分布的高温部分增温比低温部分增温更加明显,最低气温分布形状更加扁平;相对于1962—1986年,1987—2011年石家庄站平均、最低和最高气温概率密度分布均向高温方向偏移,其中最低气温偏移最为明显,并导致1962—2011年整个分析时期最低气温分布出现非正态性;城市化对石家庄站气温分布的影响在冬、春季比夏、秋季更显著,最显著的城市化影响出现在冬季最低气温上;石家庄站基于最低气温的极端气温指数趋势受城市化影响严重,冷夜日数和暖夜日数的城市化影响分别为-1.13 d/10 a、1.48 d/10 a,但基于最高气温的冷昼和暖昼日数等极端气温指数变化趋势受城市化影响不明显.出现这种现象的主要原因是城市化对最低、最高气温分布的影响存在差异.     

城市化对四川盆地夏季气温变化影响的观测和模拟研究

城市化引起的气温上升是土地覆盖变化影响区域气候的重要体现.本文采用"观测资料减去再分析"（Observation Minus Reanalysis,OMR）的方法估计四川盆地和周边地区下垫面城市化改变对夏季地面2 m气温变化趋势的影响.设计了不同城市化下垫面扩展变化的WRF模拟试验,对1998—2012年四川盆地及周边区域夏季逐日平均温度和日最高最低气温进行模拟.在检验模式模拟性能的基础上,利用OMR方法类似的思路定量探讨城市化下垫面对地面气温变化趋势的可能影响.结果显示,（1）基于站点观测资料的OMR分布表明成都、重庆地区的城市下垫面对夏季升温的影响可达0.1℃·a-1;（2）WRF试验模拟的结果与实际观测接近,能较合理刻画出该地区夏季温度的平均分布及时间变化特征,可以用于该地区城市化区域气候效应的研究;（3）不同城市化进程的模式模拟试验中气温变化趋势的差值与基于站点观测的OMR方法计算得到的结果类似,都证明了重庆和成都的城市下垫面对地面2 m温度的升高具有显著影响,其中在日内低温的表现尤为突出.     

变暖背景下黄河源区气候响应特征及对径流的影响

在全球变暖背景下,过去几十年里黄河源区的气候和径流发生了明显变化,影响着黄河流域的水资源和生态环境安全.利用唐乃亥水文站的径流数据、黄河源区及周边气象台站的观测数据以及多种蒸散发数据集,本文分析了黄河源区径流和部分气候因子的变化情况,结果显示:黄河源区径流在1960～1989年相对偏多,此后径流锐减; 2005年后有所恢复,但相对于1960～1989年仍然偏少10%;源区降水变化与径流变化相似,在20世纪90年代相对偏少,但2003年后明显增加且比1960～1989年平均增加31.4mm,相对偏多6%;黄河源区气温在1960～2017年持续增加, 1990年后蒸散发也呈上升趋势.进一步分析了黄河源区气候因子时空变化对径流的影响,结果表明:1990～2002年间源区降水量和强降水发生频数的减少是导致该时段径流偏少的重要原因; 2003年以后源区东南部主要产流区的降水增加有限但整个源区蒸散发随温度升高而普遍增加,使得源区各子区域的实际产流能力可能依然偏低,导致源区径流持续偏少.黄河源区的这种气候响应将不利于未来径流的增加,希望本研究能为变暖背景下黄河源区及黄河流域水资源的未来规划和管理提供...     

长江流域近50年降水变化及其对干流洪水的影响

根据我国长江流域气象观测站近42年的资料,分析了整个流域年和季节平均面雨量、暴雨日数和暴雨量的变化特征,以及降水对流域径流和洪水的影响.长江流域年和夏季平均面雨量存在明显的年际和年代变化特征,也表现出比较显著的趋势变化特点.大部分测站年平均面雨量呈增加趋势,夏季和冬季平均面雨量的增加趋势尤其明显;秋季平均面雨量呈显著下降趋势.同时,年和夏季暴雨日数和暴雨量也在较大范围内呈显著增加趋势.长江流域的降水对干流平均流量具有重要影响.1973年、1983年和1998年的洪水主要是由明显高于平均的流域面雨量引起的;长江下游平均流量变化趋势也同流域年平均面雨量、夏季平均面雨量变化趋势基本一致,特别是70年代末以来,下游平均流量和流域面雨量的上升趋势更加明显,并同时在1998年达到最高值.长江流域大的丰水年一般对应El Nino年或El Nino次年,表明E1 Nino对长江较大洪水可能具有一定影响.     

长江流域水库"过滤器效应"对入海溶解硅通量的影响

根据1960-2000年间长江大通水文站记录的水、沙以及硅、氮、磷等数据,结合1954-2006年间长江流域库容大于10⁸ m³的162座水库的库容、上游径流量、总磷等数据,利用Vollenweider模型分析了水库"过滤器效应"对入海溶解硅(DSi)通量的影响.结果表明:1)1990s相比1960s,长江入海DSi通量下降了约1.85×10⁶ t/a,减少了大约25.3%;入海DSi通量的下降与流域径流波动、入海悬沙通量下降以及溶解无机氮通量的增加紧密相关.2)流域水库明显改变径流的自然过程,增加径流的滞留时间,流域90%以上的水库对上游径流的滞留时间超过0.05年,水库产生显著的DSi"生物过滤器"效应.模型计算显示流域大型水库对DSi的累计滞留量可达0.85×10⁶ t/a,占年均入海DSi通量(1990-2000年)5.4×10⁶ t的15.7%,是入海DSi通量减少量(1.85×10⁶ t/a)的45.9%.3)根据保守估计,流域162座大型水库内泥沙累计淤积量达6.75×10⁸ t/a,不仅使悬沙入海通量显著下降,而且造成大量颗粒吸附的外源和内源DSi颗粒沉淀,这对入海DSi通量减少也起到重要贡献.但目前对水库"泥沙过滤器"的滞留机理并不清楚,需要展开进一步的研究.     

气温对太湖蓝藻复苏和休眠进程的影响

利用2005 2014年每日的卫星数据、气象站和浮标站观测资料研究复苏期和休眠期的平均气温、稳定通过界限温度初终日、周有效积温与太湖蓝藻休眠和复苏时间的关系,探讨气温是否是影响蓝藻休眠和复苏时间进程的关键因子.分析结果显示:太湖蓝藻复苏早晚与春季(3 5月)气温密切相关,春季气温越高,蓝藻复苏时间越早;太湖蓝藻休眠时间与秋、冬季(11次年1月)气温密切相关,秋、冬季气温越高,蓝藻休眠时间越晚.此外根据分析结果发现,太湖首次出现蓝藻水华的时间一般是气温稳定通过9℃初日之后的1个月左右,但上一周期的休眠与下一周期的复苏之间气温异常偏高会导致蓝藻水华首次出现时间早于稳定通过9℃初日;最后一次蓝藻水华出现时间与气温稳定通过4℃的终日相近;在复苏期,湖水中的叶绿素a浓度随周有效积温变化而变化,二者相关系数为0.9.     

1990s长江流域降水趋势分析

依据国家气象局提供的实测月降水和日降水资料,运用Mann-Kendall(M-K)非参数检验法验证了降水趋势,并通过空间插补法,由点扩展到面,分析了1990s长江流域降水变化特征,发现1990s长江流域降水变化以降水在时间和空间分布上的集中度的增加为主要特点:时间上,年降水的增加趋势以冬季1月和夏季6月降水的集中增加为主;一日降水量大于等于50mm的暴雨日数和暴雨量在1990s也有了较明显的增加.空间上,年降水、夏季降水、冬季降水的增加都以中下游区的增加为主,尤其以鄱阳湖水系、洞庭湖水系的降水增加为主.1990s长江流域春季和秋季降水的减少以5月和9月两个汛期月份的降水减少为主,除金沙江水系和洞庭湖水系等少数地区外,流域大部分地区降水呈减少趋势.上述1990s出现的降水趋势明显与近年来全球变暖背景下长江流域各地区不同的温度及水循环变异有关.     

长江流域降水变化及其趋势演变

本文对中国长江流域降水趋势进行了分析.指出对月降水量而言,20世纪后50年不同区域出现1不胃的降水趋势变化特征.趋势插补法研究表明中国降水时空分布趋势十分明显.对长江流域长期降水资料分析研究指出夏季月份降水时间更集中,而对年降水而言在一些站则表现出明显的周期变化.     

长江中下游地区湖泊现代沉积硅藻分布基本特征

首次对长江中下游地区45个湖泊表层沉积硅藻进行了分析．根据硅藻多属种百分含量在总磷浓度和营养梯度上的分布规律以及硅藻数据的降维对应分析(DCA)结果表明,硅藻组合响应于湖泊营养态的变化,尤其是当水体接近于富营养态时,硅藻组合出现迅速转变,即以附生、附生浮游、浮游和底栖种类的多生态型的硅藻组合迅速被富营养浮游种为优势的组合取代．由此提出当Cyclostephanos、Stephanodiscus等种类和Cyclotella meneghiniana、C.atomus组合出现可以预警湖泊水体富营养的发生．另外,硅藻组合还能很好地指示草型和藻型湖泊的特征,可望成为有效判识湖泊生态类型的工具．     

1840年以来长江大洪水演变与气候变化关系初探

长江洪水灾害是我国频率高、为患严重的自然灾害之一.本文依据可靠资料,选择1840年至2000年间32次大洪水记录,探讨其演变与气候变化的关系.认知1910s前的19世纪冷期出现大洪水13次(包括1870年的极值大洪水事件)频率为1.9次／10a.1921-2000年间出现了大洪水19次,频率为2.4次／10a.20世纪暖期又分出两个变暖时段,前一变暖时段的峰值期1920s-1940s出现大洪水9次,包含1931年全流域大洪水.后一变暖时段,即1980s与1990s出现大洪水8次.实测记录到的最大洪水1954年位于前一变暖时段结束阶段.1990s是全球,也是我国近百年中最暖年代,受东南季风影响大的中下游地区夏季降水量是近百年最多的,大暴雨频率也是有较多记录的40年来最高的.以此出现了10年5次大洪水高频率现象,包含1998年全流域型大洪水,表明了全球变暖的显著影响.也指示30-40年问周期性振荡中多雨年代.如此可预期21世纪初期降水会有小幅度下降与大洪水频率在短期内降低的可能性.长江上游受西南季风影响较大,19世纪下半期与20世纪上半期为多降水期,大洪水频率较高.20世纪下半期为少降水期,大洪水频率较低.关于气候变化研究有待深入,前景不易预估.     

长江上游区域蒸发皿蒸发量变化及其对水分循环的影响

利用长江上游最近30年(66个测站)蒸发皿蒸发量和最近50年(90个测站)的7种气象要素,分析了蒸发皿蒸发量的区域变化趋势和影响蒸发皿蒸发量变化的因素;针对7个水文站的年径流量变化,探讨了蒸发皿蒸发量变化后对水分循环的影响.结果表明,长江上游蒸发皿蒸发量的变化可以划分为三个分区,研究区域东西两侧(青藏高原和大巴山一带)为显著减少区,分别命名为RⅠ和RⅡ,中间(云贵高原北部到黄土高原南缘以及由二者包围的四川盆地一带)为显著增大区,命名为RⅢ区.影响区域蒸发皿蒸发量变化的原因各有不同,青藏高原一带(RⅠ区)蒸发皿蒸发量减少的原因可归结于太阳辐射强度和风动力扰动减弱所致.大巴山一带(RⅡ区)减少原因是太阳辐射强度、风动力扰动强度、湿度条件都在显著下降所引起的.云贵高原到四川盆地一带(RⅢ区)蒸发皿蒸发量增加是环境气温强烈升高,导致其上空大气水汽含量显著减少,大气很干燥,引发蒸发过程加强所致.蒸发皿蒸发量发生变化的直接后果就是导致水分循环强弱发生变化,对于RⅠ区,尽管蒸发皿蒸发量减少,由于降水量和径流量增加的作用,这一区域的水分循环有所加强.在RⅡ区,降水量、径流量和蒸发量都在减少,因此RⅡ区水分循环显著减弱.在RⅢ区,降水量和径流量同时减少,而蒸发量增大,水量消耗增大,因此RⅢ区水分循环有减弱趋势.     

长江上游区域蒸发皿蒸发量变化及其对水分循环的影响

利用长江上游最近30年(66个测站)蒸发皿蒸发量和最近50年(90个测站)的7种气象要素,分析了蒸发皿蒸发量的区域变化趋势和影响蒸发皿蒸发量变化的因素;针对7个水文站的年径流量变化,探讨了蒸发皿蒸发量变化后对水分循环的影响.结果表明,长江上游蒸发皿蒸发量的变化可以划分为三个分区,研究区域东西两侧(青藏高原和大巴山一带)为显著减少区,分别命名为RⅠ和RⅡ,中间(云贵高原北部到黄土高原南缘以及由二者包围的四川盆地一带)为显著增大区,命名为RⅢ区.影响区域蒸发皿蒸发量变化的原因各有不同,青藏高原一带(RⅠ区)蒸发皿蒸发量减少的原因可归结于太阳辐射强度和风动力扰动减弱所致.大巴山一带(RⅡ区)减少原因是太阳辐射强度、风动力扰动强度、湿度条件都在显著下降所引起的.云贵高原到四川盆地一带(RⅢ区)蒸发皿蒸发量增加是环境气温强烈升高,导致其上空大气水汽含量显著减少,大气很干燥,引发蒸发过程加强所致.蒸发皿蒸发量发生变化的直接后果就是导致水分循环强弱发生变化,对于RⅠ区,尽管蒸发皿蒸发量减少,由于降水量和径流量增加的作用,这一区域的水分循环有所加强.在RⅡ区,降水量、径流量和蒸发量都在减少,因此RⅡ区水分循环显著减弱.在RⅢ区,降水量和径流量同时减少,而蒸发量增大,水量消耗增大,因此RⅢ区水分循环有减弱趋势.     

长江口海域新生代地层与断裂活动性初探

长江口海域通过浅层人工地震勘察查明，新生代地层可分为5个地震层。分别为第四系、上新统、中新统上段、中新统下段及始新统。第三纪地层自东北向西南依次超覆、减薄尖灭，上部被第四纪地层不整合覆盖。沉积基底主要由晚侏罗世火山岩系及燕山晚期酸性小岩体构成，未发现早第三纪及晚白垩世断陷盆地。断裂构造很发育，按展布方向大体可归为北东、北西及近东西向3组，皆为正断层。前两者数量多、延伸长、断距大，与同区的航磁异常构架吻合。北东向断裂分段明显，西南段为第四纪断裂，中段为晚第三纪断裂，东北段为早第三纪断裂；而北西向断裂分段不很清晰。两者的垂直位移速率平均在0．015mm/a。本文对该海域有关的几个地质问题进行了讨论。     

气候变化对长江流域汉江和赣江径流的影响

近几年来,国家气候中心己经建立了中国主要四大流域气候对水资源影响评估的模式框架.本文拟进一步证明其中之一的两参数分布式月水量平衡水文模式对长江之上汉江和赣江两子流域径流的模拟能力,结果表明该水文模式对目前气候条件下径流模拟效果较好,运行稳定,可用于实时业务运行.在此基础上,利用ECHAM4和HadCM2两GCM(General Circulation Model)未来气候情景模拟结果及目前实测气候情况,对汉江和赣江两子流域的径流对未来气候变化的敏感性进行评估.经检验,两GCM对未来气候,特别是降水情景模拟存在一定差异,因此,造成径流对气候变化的响应不同,这充分反映了全球模式模拟结果不确定性在气候变化影响研究中的重要性.     

Preliminary Study on Cenozoic Group and Fault Activity in the Sea Area Near the Yangtze River Mouth

By shallow seismic prospecting, the Cenozoic Group in the sea area near the Yangtze Rver Mouth can be divided into five seismic sequences. They correspond to the Quaternary,Pliocene, Upper Miocene, Lower Miocene and Eocene respectively. The Quaternary System covers all the detecting area. The Tertiary System overlaps and thins out from NE to SW. The sedimentary basement mainly consists of volcanic rock (J3) and acidic rock (r35). Paleogene or Late Cretaceous basins are not found there. The faults that have been detected are all normal faults. They can be divided into three groups (NE, NW, near EW) by their trend. The NE and NW-trending faults are predominant, and agree with aeromagnetic anomaly. Their length and displacement are larger than that of the EW-trending faults. The activity of the NEtrending faults is different in different segments. The SW segment is a Quaternary fault, the middle segment is a Neogene fault, The NE is Paleogene. But the segment of the NW-trending fault is not obvious. The average vertical displacement rate is about 0.015mm/a.     

Sediment dynamics in the mudbank of the Yangtze River Estuary under regime shift of source and sink

The southeastern portion of the Yangtze River Estuary (or Yangtze Estuary) was considered to be the deposition center and the mudbank of the Yangtze River Delta.As the fluvial sediment supply began to decline in the 1980s and the reduction accelerated after the completion of the Three Gorge Dam in 2003,more fluvial sediment was trapped decreasing the suspended sediment concentration (SSC) environment in the river mouth area.Moreover,the accretion rate of the mudbank has slowed down in recent dec...