基于TM/ETM+影像反演祁连山七一冰川反照率精度比较研究

冰川反照率是联系冰川与气候、 寒区水文过程的纽带, 也是制约分布式冰川能量-物质平衡模型发展的重要因子.冰雪反照率的变化会改变整个地气系统的能量收支平衡, 亦可引起局地以至全球的气候变化.利用Landsat TM/ETM+数据, 运用不同学者提出的窄波段转换宽波段的方程, 反演了祁连山七一冰川总短波段的反照率.把不同的转换方程得到反演值与实测值进行比较, 选择绝对误差最小的反演公式.结果表明: Duguay1992模型提出的方程能保证4景影像反演值与实测值的绝对误差在0.05范围内, 而气候模式输入的反照率产品要求绝对误差在0.05以内.运用该方程反演的反照率结果, 较其他方程要准确, 可为分布式冰川物质-能量平衡模型的构建提供更准确的参数数据.     

防塌泥浆在江西省朱溪矿区ZK1013孔煤系地层钻探施工中的应用

介绍了朱溪矿区ZK1013孔的施工情况。钻孔在470～490、630～650、703～709 m三段出现严重坍塌,针对该孔的地层情况。在分析孔壁失稳原因的基础上,提出了两套适用于金刚石绳索取心工艺的复合泥浆体系,取得了良好的应用效果。     

土壤分层关键因子确定——以新乡实验农地为例

层状土壤是普遍存在的一种土壤结构,提取出表征土壤层次的关键因子有助于简单准确地划分土壤的层次。在河南省新乡农田挖掘了实测剖面(160 cm厚),通过野外观测和室内分析,获取了土壤质地,以及容重、饱和含水量、饱和导水率、滞留含水量和非毛管孔隙度等土壤水分运动因子的取值。通过对这些因子进行特征分析、系统聚类分析和主成分分析,将土壤分成0~50 cm、50~80 cm、80~140 cm和140~160 cm四个基本层次,得到滞留含水量饱和含水量饱和导水率土壤容重非毛管孔隙度的土壤分层因子的重要性次序并验证了文中分层方法具有鲁棒性(Robust)。这些结果将为土壤水分运动模拟提供科学依据。     

土壤-植被-大气系统水分能量传输模拟和验证

本文建立了包括地下水的土壤-植被-大气系统水分能量传输综合模型,并对模型中冠层动量湍流交换反梯度传输现象的描述进行了改进。在此基础上,依据冠层内动量和热量的交换以及辐射传输过程,同时求解地表、冠层能量平衡方程,进而模拟饱和-非饱和土壤的水热传输。用浅地下水地区冬小麦田间试验资料对模型进行验证,结果表明,系统能量平衡各分量和土壤含水量的模拟与观测结果相当一致。模型敏感性分析发现,叶面积指数对总蒸散量的影响随叶面积指数的增加而逐渐减弱;叶片最小气孔阻力对总蒸散量的影响,在该阻力较小时更显着;地下水位对蒸散量的影响在它小于1.5m时不显着,而在1.5～1.75m之间时,蒸散减小较快,主要由于土壤蒸发减小显着,冠层蒸腾稍有增加。     

巨型流域水质量变化指标与极移变化的联系

至今人们对水质量变化与极移关系的认识主要是通过全球陆地水储量变化对地极变化的激发.鉴于陆地水储量在全球分布不均,区域水质量变化与地极移动的关系值得深入探索,然而迄今尚少有研究.另外,鉴于水储量变化的估算存在不确定性,从不同角度寻找水质量变化的表征指标有重要意义.文章选取位于90°W方向的世界第一大河亚马孙河流域为研究区,选用水汽、降水、径流、水储量变化多个衡量水质量变化的指标,研究了巨型流域水质量变化指标和极移的联系.通过采用Mann-Kendall方法、累积距平法和曲率法识别突变点,采用最小二乘法拟合判断趋势,采用傅里叶变换和EEMD方法识别周期,发现在1948~2011期间,在诸多指标中,水汽通量指标相对于其他指标总体上与极移的联系更紧密.具体表现在,降水和水汽通量存在极移拍频周期,水汽通量和降水与极移在0.05显著水平上存在共同M-K突变点(发生在1968年左右);水汽通量比其他指标与极移m_1、m_2分量的累积距平线趋势更一致;水汽通量和降水与极移m_1、m_2分量、振幅的相关性比其他指标与极移的相关性强(0.01显著水平).通过比较巨型流域水汽通量的激发、巨型流域陆地水储量变化的激发、全球陆地水储量变化的激发和观测激发,发现亚马孙河流域的水汽通量和水储量变化对地极的激发,都比全球水储量变化的激发,更显著地表现出"跟极移m_2分量的激发一致,跟极移m_1分量的激发不一致"的这个普适特点.为了更直观地展示水汽通量指标的大小,文章提出了巨型流域水汽赤道辐合带位置的新指标.研究结果表明,巨型流域是研究水质量变化和极移联系的新视角,其中水汽通量指标较其他水质量指标与极移关系更紧密,而新提出的巨型流域水汽赤道辐合带位置指标极具形象表达水质量变化和极移的关系的能力.     

新安江模型参数的不确定性分析

水文模型的不确定性研究是水文科学研究的重要课题。模型参数的不确定性分析是水文模型不确定性研究的重要内容之一。本文采用GLUE方法分析新安江模型参数的不确定性,结论基于对不同水文特征流域的长时间径流模拟,研究发现大量"等效性"参数组存在。据此将参数总结为三类:第一类为非敏感参数,如上层张力水容量UM等。它们对似然判据,及确定性系数(R²)影响小。第二类为敏感性参数,如河网蓄水消退系数CS等,其特点是对R²的影响大。第三类为区域性敏感参数,如张力水蓄水容量曲线的方次B等,它们对R²的影响力跟流域特征密切相关。这些结论有助于理解新安江模型参数,为今后流域水文模拟提供参考。文中还展望了未来水文模型不确定性研究的发展方向。     

雨水资源化:理论与应用

雨水资源化是既古老又新兴的水资源研究领域,自1983年国际雨水收集协会(IRCSA)成立以来,雨水资源化的研究成为近十余年来水文水资源学研究的热门,几乎每年都举行国际学术会议。雨水资源化基本内涵在于强调雨水、降雪、其他形式的大气水源以及转化派生的土壤水、结合水的资源作用,因地制宜地加以利用。狭义的雨水资源化是指雨水的集流、蓄存与雨水农业利用等;广义的雨水资源化包括人工催化增水以及通过工程或各种管理技术促进其转化,成为各种形式赋存水的开发利用。本文侧重于系统阐述雨水资源化的理论及内涵、雨水资源的计算评价方法、雨水资源集存利用的应用基础;并在雨水资源化的理论与概念基础上,提出了多水转化的模式,揭示了雨水过程、界面、水资源形态之间的系统关系,并对持续发展要求的水资源支持体系进行了探索;联系现实水资源利用的问题及趋势,对我国雨水资源进行了初步区划,提出了各分区的开发利用模式,以河北元氏县为案例进行了比较具体的雨水利用规划方案的研究。     

黄河沿岸陕豫区土壤水分的空间变化特征及其驱动力因子分析

基于黄河沿岸陕西和河南境内的33个农业气象站从1992-2005年的实测土壤水分资料,计算了各站表层10、20和50cm各土层的多年平均植被可利用土壤水分储量,发现土壤水分储量存在明显的空间变异性。多年平均土壤水分储量呈现西北（陕北）低以及南、东南和东部（陕南和河南）高的变化态势。其中,在陕西绥德站出现水分的最低值,与黄土高原属于水分贫瘠区相对应。在河南信阳站出现水分最高值,与河南南部和陕南水分比较充沛相对应。土壤水分储量垂向分异不明显,各土层的土壤水分储量之间存在较好的相关性。通过简单线性相关分析发现,土壤水分储量与田间持水量呈现较强的正相关,与纬度呈较强的负相关。而与土壤容重、地理位置、气象要素等其他因子相关关系不显著。灌溉与土壤水分储量的相关系数比降水与土壤水分储量的相关系数大,说明该区灌溉是土壤水分的重要调节因子。通过主成分分析发现,对大多数站点而言,土壤水分变化受下垫面、气候和灌溉等的综合影响,其影响程度存在明显的空间分异性。     

气候变化背景下东北地区气象干旱的时空演变特征

基于中国东北地区98个气象站点历史数据和WCRP多模式耦合CMIP3输出的IPCC SRES A1B、A2和B1气候变化情景下的降雨资料,计算3、6、12和24个月尺度上的标准化降水指数(SPI),结合M-K检测、EOF分解和小波分析,研究东北地区干旱的时空变化格局及其对气候变化的响应特征。结果表明：① SPI能较好地检测东北地区干湿变化状况,4个时间尺度上主要的空间模态具相似的分布型,其中12个月尺度SPI显示东北大部分地区在过去50 a干旱程度呈显著加剧、范围有明显扩大的趋势,其中南部和中部辽河流域是干旱严重区;② 干旱时间变化特征具明显的空间差异,南部干旱第一主周期为11 a,北部则为3.5 a;③ 气候变化情景下,2011~2060年的干旱以前30 a趋强,之后趋缓,且干旱高发区存在一定的北移趋势。     

无定河流域水量平衡变化的模拟

利用黄土高原无定河流域1982~1991年的水文气象、土地利用、土壤质地、数字高程和NOAA-AVHRR遥感信息,建立基于土壤-植被-大气传输机理的分布式生态水文模型,模拟流域水量平衡的时空分布。研究结果发现,该流域的年平均植被指数(NDVI) 的年际变化不明显,但NDVI最大值的年际变化显著。该流域年累计NDVI与降水年总量关系不明显,说明该流域植被的生长并不完全受控于降水总量。模拟的实际蒸散量用无定河及其岔巴沟子流域实测降水与实测径流的差值进行验证,误差小于5%。整个流域模拟时段的平均降水量为372±53 mm yr-1,实际蒸散量为334±33 mm yr-1,其中蒸腾为130±21 mm yr-1,有明显的年际波动。地表径流的年际变化相对较小。蒸散发的季节变化特征与降雨基本一致,即7、8、9月雨季高,其他月份低。降水量和实际蒸散量呈现显著的空间分异性,表现出由东南(高NDVI) 向西北(低NDVI) 递减的梯度差异。地表径流的空间分异亦沿东南-西北梯度变化,但高值分散在中部。以岔巴沟子流域1991年的地表覆被度为基准,发现在全流域都覆盖上某一种植被的情况下,蒸腾和土壤蒸发的变化非常明显,地表径流和实际总蒸散的变化并不显著。只有在全流域都变成荒漠情景下,实际总蒸散才显示出较明显变化(17%),表明在西北干旱半干旱区,土地利