A statistical model for karst spring discharge estimation under extensive groundwater development and extreme climate change

ABSTRACT

To acquire better understanding of spring discharge under extreme climate change and extensive groundwater pumping, this study proposed an extreme value statistical decomposition model, in which the spring discharge was decomposed into three items: a long-term trend; periodic variation; and random fluctuation. The long-term trend was fitted by an exponential function, and the periodic variation was fitted by an exponential function whose index was the sum of two sine functions. A general extreme value (GEV) model was used to obtain the return level of extreme random fluctuation. Parameters of the non-linear long-term trend and periodic variation were estimated by the Levenberg-Marquardt algorithm, and the GEV model was estimated by the maximum likelihood method. The extreme value statistical decomposition model was applied to Niangziguan Springs, China to forecast spring discharge. We showed that the modelled spring discharge fitted the observed data very well. Niangziguan Springs discharge is likely to continue declining with fluctuation, and the risk of cessation by August 2046 is 1%. The extreme value decomposition model is a robust method for analysing the nonstationary karst spring discharge under conditions of extensive groundwater development/pumping, and extreme climate changes.

Editor D. Koutsoyiannis; Associate editor J. Ward     

一种新的集合预报权重平均方法

提出了一种新的考虑权重的集合预报成员平均方法。使用气候等概率区间来对集合成员进行分组, 并根据气候等概率区间的大小及其中的成员数, 对集合成员的权重进行调整, 得到了一种改进的集合平均预报结果。检验表明, 它可以进一步提高集合平均预报的效果。相对于提高模式分辨率或发展庞大的集合预报系统, 这种方法的效果是显著的。     

Early Paleozoic mantle evolution of East Kunlun Orogenic Belt in Qinghai,NW China: evidence from the geochemistry and geochronology of the Late Ordovician to Late Silurian mafic-ultramafic rocks in the Qimantag region

ABSTRACT

Subduction-related basaltic rocks in active continental margins should record information about the lithospheric mantle. Mafic rocks from the Qimantag region of the East Kunlun Orogenic Belt (EKOB), NW China, can be used to constrain the evolution of mantle sources. The Heishan basalts (445 Ma) and Xiarihamu gabbros (427 Ma) display distinct geochemical and isotopic features, with basalts yielding relatively lower Na₂O+K₂O (1.48–4.16 wt.%) and Mg^# (0.50–0.57) than gabbros (Na₂O+K₂O = 2.96–4.07 wt.%, Mg^# = 0.65–0.81). Although the basalts and gabbros show similar enrichment of LILE and depletion of HFSE, the gabbros have higher Th/Y and lower Sm/Th and Nb/U ratios than the basalts, indicative of derivation from a more enriched mantle source. The Heishan basalts have relatively positive εNd(t) values (+4.7 to +5.8) whereas the Xiarihamu gabbros have negative εNd(t) values ranging from ?5.5 to ?3.8. Crustal contamination played an insignificant role in the formation of the basalts and gabbros. Our data suggest that the basalts originated from a depleted mantle source, slightly enriched by subduction-related fluids, whereas the gabbros originated from an enriched mantle source. These findings support a subduction-related progressive lithospheric mantle enrichment model over ~20 Ma beneath the Qimantag region in the Early Palaeozoic.     

紧邻地铁的深基坑支护施工技术

深圳星河酒店基坑两侧紧邻地铁,周边环境复杂,开挖深度达18．6m。该基坑支护主要为钻孔及人工挖孔咬合桩,为适应基坑周围环境的多样性,还采用了锚杆、植筋墙,利用结构本体换撑,静爆加切割拆除内支撑等工艺。分析了该基坑不同部位水平位移的原因,及基坑变形特征。经监测,基坑变形各项指标均在设计的控制标准之内,取得了令人满意的基坑支护效果。可供类似工程借鉴。     

中国季风区大气降水同位素的季节尺度环流效应

Dansgaard于1964提出月尺度降水δ18O的降水量效应(或称雨量效应), 之后在古气候研究中被广泛应用于解释古季风强度的变化以及重建降水量。但在具有复合水源的中国季风区, 这一应用遇到了困难。近年来, 根据大量的观测数据, 指出至少在中国季风区还存在另外一种同位素效应: 环流效应。对于中国东部广大季风区来说, 临近的太平洋提供近源水汽, 而印度洋提供远源水汽。由于海洋和大气环流的变化, 如热带太平洋海温梯度的变化, 或西太平洋副热带高压的变化等, 可导致从太平洋和印度洋向中国季风区输送的近远源水汽比率发生变化, 从而导致了大气降水δ18O变化: 无论降水量大或小, 如果水汽来自太平洋, 则降水 δ18O值偏高, 如果水汽来自印度洋, 则降水δ18 O值偏低。本研究进一步分析了降水同位素季节尺度的环流效应, 并引用SPR(江南春雨)这个气候学概念, 成功地解释了2012年的降水量效应佯谬。 降水同位素的环流效应概念不仅对同位素气象学和气候学有参考价值, 也有助于我们理解作为古气候代用指标的δ18O的信号意义。     

怀来地形变综合台的地潮观测

阐述了怀来形变综合台的地倾斜、洞体应变与钻孔应变等观测项目的台址条件、仪器设备、观测管理与倾斜、线应变、体应变固体潮汐观测的精度评定。该台是可与国内外知名台站媲美的优质台。     

德尔尼矿区外围找矿预测

德尔尼铜-钴矿区南部第二成矿带具有良好的化探异常显示。从水系分布看,该异常并非德尔尼矿区影响所致。建议对重点异常及其它异常分布区分别进行土壤及原生晕测量、开展1:1万和1:5万地质测量及相应的地质及物探工作。该区进一步找矿的前景乐观。     

应用多种探测资料对比分析两次突发性局地强降水

为了做好突发性局地暴雨的临近预报和预警,利用常规天气图、BJ-ANC系统的北京区域雷达拼图和VDRAS风场、地面自动站、风廓线雷达的水平风垂直廓线、卫星云图等多种探测资料,对2009年7月13日和2008年8月14日北京城区的两次突发性强对流局地暴雨天气的影响系统和中尺度系统进行了对比分析,提炼了城区突发对流性暴雨预报预警的预报着眼点。分析表明：两个个例在水汽输送条件、中低层的动力条件、冷空气侵入等方面有有利的天气尺度条件;暴雨之前卫星云图上介于南北两个系统之间的晴空区、对流系统的发生发展与1 km以下的中尺度辐合中心的联系等方面有相似之处;而在雷达回波的移向移速、各层VDRAS风场配置及风廓线雷达资料中水平风垂直廓线结构等方面有差异。通过分析研究,进一步提高了运用高时空分辨率资料作短时突发性对流性暴雨的预报能力,这对于主汛期的预报和服务工作有十分重要的作用。     

MM5数值预报引入GRAPES三维变分同化技术在上海地区的预报和检验

该文简要介绍GRAPES三维变分同化技术在MM5数值预报中的应用;利用2003年3月至2003年5月华东地区138个台站实况资料与其预报结果,评价了该模式系统对华东地区降水的预报结果,分析了三维变分同化对MM5数值预报结果的可能影响。结果表明,GRAPES三维变分同化方案是比较合理的,同化后模式对华东大部分地区的降水24 h预报比没有使用同化的总体情况要好;同样,同化后模式对华东大部分地区的晴雨预报准确率较高。     

川滇活动地块东南边界基底结构——盐源-西昌-昭觉-马湖深地震测深剖面结果

在川滇活动地块东南边界区域完成了盐源-西昌-昭觉-马湖深地震宽角反射/折射探测剖面.利用该剖面获得的Pg初至折射波走时,采用走时特征分析、有限差分反演、时间项反演等方法,获得了沿剖面的基底P波速度结构和基底界面构造图像.结果表明,研究区基底结构呈现强烈的非均匀性,不同构造区显示出不同的地壳变形特征.盐源盆地盖层表现为推...