溶蚀丘陵型岩溶流域概念性水文模型及其应用

为弥补传统概念性水文模型在岩溶水文模拟上的缺陷,基于三水源新安江模型,采用多个线性水库表达岩溶地下系统的异质性,同时引入流域虚拟面积系数修正岩溶流域的非闭合性。将改进的概念性水文模型应用于湘中南典型溶蚀丘陵型岩溶流域,并在此基础上探讨岩溶流域非闭合性的动态变化。研究结果表明:①改进模型的日径流模拟精度提高11.21%,水量平衡误差及低水误差分别降低23.29%、27.64%;②岩溶地下汇流系统的多向性导致流域非闭合状态具有双重性;③地下汇流面积与时段降雨量呈正相关,然而受地下饱和程度的制约,地下汇流面积的变化率随时段降雨量的增大而减小;④由于岩溶地貌的蓄水滞水作用,地下流域受外侧补给的过程存在滞后性。模型的改进与拓展研究可为岩溶水文模拟提供新思路。     

番禺区城市建设用地的廊道效应分析

廊道效应是交通网等产生的、由中心轴线向外随距离增大而逐步衰减的效应。目前,城市交通网络对城市建设用地的廊道效应正在受到越来越多的关注,但现有的对城市交通网络的研究主要集中在城市轨道交通和公路网络等方面,并没有考虑到人们出行越来越多采用的交通工具——地铁。因此,以广州市番禺区为研究区,运用GIS和RS分析了广州地铁对番禺区土地利用的廊道效应。先分别建立地铁线和地铁站点的缓冲区,再分别提取距地铁500 m,1 000 m和2 000 m范围内的土地利用信息,最后研究广州地铁沿线和沿站点的土地利用空间分异情况。研究结果表明,到目前为止,广州地铁线对番禺区的土地利用还没有明显的廊道效应,但广州地铁站点却对番禺区土地利用具有明显的分异作用。     

视频监控的城市内涝监测预警

针对城市暴雨积涝难以实时直接监测的问题,该文提出基于普遍存在的视频监控数据对城市内涝进行实时监测的方法。基于图像差分方法,基本消除影像上非积涝区的干扰,实现对积涝区的有效识别;基于区域分割方法,较好地平衡光照和环境的变化对积涝识别的影响,实现积涝区域的精确提取;基于提取的积涝区域,采用叠加积水深度标志点的方法,直接有效地获取积涝区域的积水深度。采用南京信息工程大学一处积水情况进行实验,结果表明,该方法能够对城市积涝区进行实时动态监测,实现城市内涝精细化监测预警。     

基于集合卡尔曼滤波动态优化CA模型参数的方法

传统元胞自动机(CA)模型的转换规则不随模拟过程的时间和空间而变化,难以模拟和表达非线性地理过程.提出基于集合卡尔曼滤波(EnKF)动态优化CA模型参数的方法,以提高模型对复杂地理过程模拟的适应能力.通过引入集合卡尔曼滤波到CA模型中,将模型参数与模型状态整合成一个联合状态矩阵(joint state matrix).再把该矩阵与观测数据输入到EnKF更新方程中,计算出新的参数值,并自动更新到模型中,从而实现动态调整模型运行轨迹,以更好地适应城市发展的过程模拟.将此方法应用于东莞市的城市模拟试验中,优化后的CA模型能在单参数和多参数优化中正确地调整模型参数,使其迅速地收敛于真值并趋于平缓,也能降低模型误差并获得更好的模拟结果.     

Temporal and spatial changes of soil moisture and its response to temperature and precipitation over the Tibetan Plateau

ABSTRACT

The temporal and spatial characteristics of soil moisture over the Tibetan Plateau (TP) were analysed to explore the relative contributions of temperature and precipitation to soil moisture change. Non-significant changes in soil moisture were observed for the TP over the period 1950–2010, while a seasonal cycle was evident, with higher values in summer and smaller values in winter. The soil moisture showed obvious spatial heterogeneity, with higher values in the south than in the north of the TP. The soil moisture fluctuated with time, jointly influenced by precipitation and temperature changes, with precipitation the dominant factor, while temperature regulated the relationship between soil moisture and precipitation. The relative contribution of precipitation to soil moisture changes was over 80%, except for winter in which temperature was the dominant factor, with a relative contribution of more than 70%. Because of the sharp increase in temperature in winter, the uneven spatial distribution of soil moisture over the TP might harm the fragile ecological environment.     

小麦自然水分亏缺干旱评估模型的GIS建模

小麦是我国重要的粮食作物之一,小麦干旱灾害严重影响我国粮食安全,因此对小麦干旱的评估显得尤为重要。自然水分亏缺率模型是评估小麦干旱状况的主要模型之一,该模型涉及数据类型多,模型计算复杂,影响模型的实际应用。本文利用GIS建模工具ModelBuilder建立自然水分亏缺率模型的GIS逻辑计算模型。研究结果表明：基于GIS的小麦自然水分亏缺干旱评估模型,将复杂的数学模型转变为方便快捷的GIS栅格计算,实现了模型计算过程的自动化、一体化、空间可视化,同时模型逻辑关系清晰,便于数据修改维护。     

青藏高原表面温度对温室气体增加的响应及其不确定性:基于CMIP6的研究

近几十年来,青藏高原呈现显著增暖趋势,准确预估青藏高原未来气候变化对农业、生态系统、社会经济和人类生存与发展有着重要的科学意义。本研究基于CMIP6模式中18个模式在CO₂浓度突然4倍(abrupt-4×CO₂)强迫下的实验结果,运用气候反馈响应分析方法(CFRAM),研究温室气体强迫下青藏高原增暖响应、进行归因分析并讨论其模式间差异的来源。结果表明,高原地表增暖在很大程度上是温室气体强迫和正的水汽反馈造成的,并通过反照率反馈、云反馈以及地表热存储过程进一步放大,表面感热和潜热过程抑制了升温的幅度。其中,反照率反馈是造成青藏高原变暖比全球陆面平均增暖更强烈的原因。高原增暖响应的不确定性主要由云反馈贡献,其次是反照率反馈以及水汽反馈,但被感热和潜热过程削减。     

随机风谱研究及其在海岸工程应用述评

作为海岸工程重要动力因素之一的风是随机的,但在实际应用中大多仍作为恒定过程考虑。介绍了随机风谱研究的基本状况、理论基础和常用的一些谱形式并进行适当地评述,对今后海岸工程随机风谱研究及应用进行展望,可供海岸工程设计和研究参考。     

南海西北次海扩张时代和洋壳性质:沉积地层及重磁依据

利用沉积地层被动超覆和基底重磁异常特征对南海西北次海形成时代和洋壳性质进行了探讨。推断南海西北次海初始扩张时间为早渐新世,结束扩张时间为晚渐新世早期。地层变形、被动超覆特征、洋壳基底形态及对称性特点反映出两期洋壳扩张事件。第一期发生在早渐新世。由于洋壳扩张,上始新统被拉断,在洋壳边界处上始新统突然终止现象明显。受洋壳横向扩张推挤和纵向沉降作用影响,上始新统明显变形,并向扩张中心倾覆。第二期洋壳扩张发生在晚渐新世早期。该期洋壳扩张持续时间短,扩张幅度小,下渐新统被拉开的距离有限。由于南海西北次海形成期间不同部位地壳伸展减薄程度不同,南海西北次海洋壳基底呈北东部较宽,向南西方向变窄,并逐渐尖灭的不规则三角形。根据盆地边缘上始新统向海盆中心方向的断点/线和重磁异常资料,推测西北次海南西侧洋壳边界位于海盆基底坡角处附近,洋壳较窄;而北东侧洋壳边界位于海底坡角处附近,洋壳相对较宽。另外,重磁异常表明,在洋壳基底中有陆壳残留块体存在。上述这些现象说明南海西北次海在洋壳萌芽阶段就先天夭折,停止发育。     

Have China’s drylands become wetting in the past 50 years?

Recently, whether drylands of Northwest China (NW) have become wetting has been attracting surging attentions. By comparing the Standard Precipitation Evapotranspiration Indices (SPEI) derived from two different potential evapotranspiration estimates, i.e., the Thornthwaite algorithm (SPEI_th) and the Penman-Monteith equation (SPEI_pm), we try to resolve the controversy. The analysis indicated that air temperature has been warming significantly at a rate of 0.4°C decade^?1 in the last five decades and the more arid areas are more prone to becoming warmer. Annual precipitation of the entire study area increased insignificantly by 3.6 mm decade^?1 from 1970 to 2019 but NW presented significantly increasing trends. Further, the SPEI_th and SPEI_pm demonstrated similar wetting-drying-wetting trends (three phases) in China’s drylands during 1970-2019. The common periodical signals in the middle phase were identified both by SPEI_th and SPEI_pm wavelet analysis. Analysis with different temporal intervals can lead to divergent or even opposite results. The attribution analysis revealed that precipitation is the main climatic factor driving the drought trend transition. This study hints that the wetting trend’s direction and magnitude hinge on the targeted temporal periods and regions.