基于水循环模拟的流域湿地水资源合理配置初探

水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源。维持流域水资源可持续利用和湿地健康,实现流域内"人-水-湿地"和谐是新时期流域水资源管理的目标。在流域水资源供需不平衡和湿地生态系统退化的背景下,提出了基于水循环模拟的流域湿地水资源合理配置的概念,并进行了全面阐述;剖析了流域湿地水资源合理配置的理论基础,着重探讨了流域湿地水资源合理配置的技术方法和研究内容,提出流域湿地水资源合理配置,以流域湿地水文模型为重要的技术手段,以流域整体可持续发展为总原则,重点考虑湿地生态需水变化过程,将湿地作为优先用水单元,其优先级仅次于生活用水,通过生态配水确保湿地生态需水量的研究思路,初步构建了基于水循环模拟的流域湿地水资源合理配置研究框架;对有关流域湿地水资源合理配置的未来重点研究领域进行了展望。     

High Asia cryospheric observation: a proposed network under Global Cryosphere Watch (GCW)

In coordination with Global Cryosphere Watch (GCW) initiated by World Meteorology Administration (WMO), a regional observation network is proposed based on existing stations/sites over High Asia and cryospheric elements required by GCW. Thus, High Asian Cryosphere (HAC) network is preliminary designed, composing of seven "supersites", each containing several reference sites. The network covers major mountain ranges in High Asia, such as East Tianshan, Qilian, Tanggula, Nyainqentanglha, Himalayas as well as the central and eastern Qinghai-Xizang (Tibet) Plateau. Although multiple cryospheric elements were observed at the existing HAC network, many others, which are required by Integrated Global Observation System-Cryosphere Theme (IGOS-Cryosphere), are not yet included. More comprehensive observations are necessary to be included into "supersites" of HAC, so that the basic requirements for validation of satellite data, assimilation and coupled regional models can be met.     

外来入侵植物分布格局及与环境和人为因子的关系——以五个自然保护区为例(英文)

以5个保护区为例来探究外来入侵植物与环境及人为因子间的关系。利用CCA分析了环境变量与外来入侵植物丰度的关系,采用了多元回归得出了与外来入侵植物最为相关的环境与人为因子。结果显示,从泰山自然保护区到丰林自然保护区,外来入侵植物分别为25种、12种、13种、5种、5种,沿着包括纬度、最高温度,最低温度、最高降雨量等环境因子强度的降低而下滑。而同时,外来入侵植物的数量随着人为活动的干扰度增强而增加。从起源上来看,热带成分从31%降至0,而北美起源的植物则逐渐增加。从科的组成上看,五个自然保护区中均有菊科分布,所占比例分别为15%、33%、36%、 40% 和20%,显示了其世界广布的特性,而其他科属入侵植物的分布并不均衡。从生活型上看,一年生或多年生草本植物为主要成分。外来入侵植物的传入途径在很大程度上受人类活动及利用喜好的驱动。     

城中村流动人口日常活动时空间结构——基于北京若干典型城中村的调查

在对北京5个城中村进行24 h活动日志实证调查的基础上,发现城中村流动人口在工作日和休息日的时间利用分别可以划分为6类,每一类的时间利用特征都与社会环境及该类人群的属性特征密切相关,其中工作、娱乐、家务等活动起主导作用。就城中村流动人口而言,不同类别人群工作日和休息日活动的时空间结构与其时间利用特征紧密联系,同样也受到社会环境的制约。生活活动路径展示出居民的日常活动正越来越表现出个性化、多样化和差异性的特征,是多种因素共同作用的结果。宏观环境、生活空间以及自身特征3个层次的影响因素综合作用于居民的个体行为,导致城中村流动人口活动时空间结构展现出独特的特征。基于微观个体的日常活动研究可以为掌握城市人群生活空间结构、制定城市规划等提供重要参考。     

河流健康评价的主评指标筛选

河流健康是近年来探讨水资源问题的一个热点,其评价指标体系正成为河流管理的目标。为了筛选出一些基本的、易于量化的主要评价指标来揭示河流健康基本状况和变化趋势,通过对1972～2010年约150篇相关文献、45个河流健康评价指标体系902项指标的整理和归纳,应用统计、层次和相关性分析法,确定各指标的被采用率,并同时综合考虑指标的重要性、普遍性、可量化性和易获得性,筛选出揭示河流生境物理、水环境、生物和水资源利用4类特征的主要指标。结果表明,有以下8个指标可作为河流健康的主评指标:河岸植被覆盖率、河流连通性、湿地保留率、径流量变化率、水质达标率、鱼类生物完整性指数、水资源利用率和流域天然植被覆盖率。     

Effects of Mesoscale Surface Thermal Heterogeneity on Low-Level Horizontal Wind Speeds

Using large-eddy simulation, we investigate characteristics of horizontal wind speed at 100 m above the ground, with surface heat-flux variations that are sinusoidal with amplitudes of 0, 50, and 200 W m⁻² and wavelengths of 16, 32, and 128 km, and no background flow. When the amplitude is 200 W m⁻², wind speeds induced by the surface-flux variations on scales of 16 and/or 32 km have multiple temporal oscillations from 0600 to 1800 local standard time. The positive peaks first appear before noon. In contrast, for wind speeds induced by the 128-km surface heterogeneity, a single oscillation occurs in the late afternoon, which is much larger than those generated by the 16- and 32-km surface heterogeneity. In addition, at the oscillation onset the kurtosis of the velocity increment over a distance of 1 km significantly increases, which implies intermittency in the generation of 1-km scale eddies. The spatially intermittent energy cascade generated by surface heterogeneity scaled down to 1-km eddies is analogous to the well-known intermittent energy cascade in the inertial subrange. The kurtosis of the 1-km eddies is much larger with the 128-km surface heterogeneity than with the 16- and 32-km heterogeneities. Thus we conclude that localized rapid changes of low-level horizontal wind speed may be caused by significant local surface heterogeneity on scales between a few tens and a few hundreds of kilometres.     

夏季西太平洋副热带高压的不同类型与中国汛期大尺度旱涝的分布

利用历史数据,研究了西太平洋副热带高压指数的特征,证实脊线指数和西伸脊点指数可以较好地描述西太平洋副热带高压,同时也指出这两个指数的年际和年代际变化及其不同的配置,是造成中国夏季降水时空分布和旱涝异常的复杂性、多变性的主要原因之一。据此,将西太平洋副热带高压西伸脊点指数和脊线指数的距平投影到二维平面上,对西太平洋副热带高压进行了分类,并对其各种类型下中国夏季降水进行了合成分析,发现夏季西太平洋副热带高压西伸脊点和脊线不同配置下中国夏季降水的总体分布具有明显的规律性:在西太平洋副热带高压脊线偏北的情况下,夏季降水总体表现出南北两条雨带;在西太平洋副热带高压脊线正常的情况下,夏季降水总体表现为北多南少,长江以北降水偏多;在西太平洋副热带高压脊线偏南的情况下,夏季降水总体表现为南多北少,长江流域及其以南地区降水偏多;上述3种情况下西伸脊点越偏西,降水范围越大。此外,通过计算1951—2010年各年夏季降水实况与其西太平洋副热带高压所属年份夏季降水合成的距平相关系数,发现同一类型下各年夏季降水与其合成分布总体相似,说明了西太平洋副热带高压位置对中国降水具有明显的影响,同时也说明此种分类具有一定的合理性。最后,通过对9种西太平洋副热带高压类型下北半球夏季500hPa高度场和850hPa风场距平分别进行合成,对不同西太平洋副热带高压类型下中国夏季降水的大尺度环流背景和可能机理进行了分析。     

Tropical precipitation, SSTs and the surface energy budget: a zonally symmetric perspective

The relative importance of sea surface temperatures (SSTs) and the surface energy budget to tropical precipitation is examined by comparing models with zonally symmetric climates, both fixed SST and coupled to a slab mixed layer ocean. Two models are considered with differing surface flux formulations and in each case solutions that are symmetric about the equator are perturbed to create interhemispheric asymmetry. When SSTs are prescribed in the two models with different flux formulations, the magnitude of tropical precipitation response to identical SST anomalies is significantly different, but the differences can be understood in terms of the altered surface fluxes. In contrast, when the net surface energy fluxes are constrained to be identical in mixed layer simulations of the two different models, the response of tropical precipitation to perturbations in the surface energy balance is very similar. Both perspectives predict qualitatively the same precipitation response, but the energy budget better predicts the magnitude of the precipitation response. Thus, we argue that the atmospheric energy budget, controlled in these experiments primarily by the surface energy budget, is more fundamental to the control of tropical precipitation than the SSTs, in these simulations with axisymmetric climates. We touch briefly on a complication in the interpretation of the model results due to the fact that fixed SST and slab-ocean versions of the model can produce different Hadley cell strengths for the same SSTs.     

冬、夏季热带及副热带穿透性对流气候特征分析

文中利用热带测雨卫星 (TRMM) 搭载的测雨雷达 (PR) 1998~2007年的探测结果, 就热带及副热带地区穿透性对流的频次、条件降水强度及垂直廓线等特征进行了分析。研究结果表明: 深对流和穿透性对流都主要发生在热带辐合带 ( ITCZ)、南太平洋辐合带 (SPCZ)、亚洲季风区、20°N以南的非洲以及美洲等地区, 它们的空间分布具有明显的地域性和季节变化特征, 而且陆地深对流更容易发展成为穿透性对流, 但绝大部分地区的穿透性对流频次不超过0.2%。对穿透性对流条件降水强度的分析表明, 热带及副热带大部分地区的穿透性对流条件降水强度在10 mm/h以上, 且洋面的条件降水强度要比陆地大, 但由于其频次较小导致其对总降水的贡献并不大。尽管深对流和穿透性对流降水廓线的外形比较相似, 但相同的高度, 深对流的降水强度要比穿透性对流偏小, 而且这种差异随海陆和纬度的不同而有所区别。此外, 热带地区 (15°S~15°N) 冬、夏季深对流和穿透性对流降水廓线都只存在较小差异, 并没有显示出明显的季节变化。     

中国夏季东北冷涡强度的定量化分析

本文利用NCEP/NCAR发布的1981~2010年全球日平均再分析位势高度场资料对东北冷涡进行检索并提取其平均态, 在此基础上定义东北冷涡的偏离指数, 并探讨其对东北冷涡强度特征的描述。结果表明: (1) 东北冷涡500 hPa闭合中心位势高度的概率分布近似为高斯分布, 以其期望值提取的东北冷涡平均态具有东北冷涡的共性, 表现出明显的大气斜压性及有利于系统维持和发展的温压配置关系特征; (2) 基于东北冷涡平均态定义的东北冷涡偏离指数不仅能够表征东北冷涡偏离平均态的程度, 还包含了低压面积的信息, 即能够直观地显示东北冷涡的强弱特征。