A New Wetting and Drying Method for Moving Boundary in Shallow Water Flow Models

To deal with the moving boundary hydrodynamic problems of the tidal flats in shallow water flow models,a new wetting and drying (WD) method is proposed.In the new method,a "predicted water depth" is evaluated explicitly based on the simplified shallow water equations and used to determine the status (wet or dry) together with the direction of flow.Compared with previous WD method,besides the water elevation,more factors,such as the flow velocity and the surface shear stress,are taken into account in the new method to determine the moving boundary.In addition,a formula is deduced to determine the threshold,as critical water depth,which needs to be preset before simulations.The new WD method is tested with five cases including three 1D ones and two 2D ones.The results show that the new WD method can simulate the wetting and drying process,in both typical and practical cases,with smooth manner and achieves effective estimation of the retention volume at shallow water body.     

热平流影响下湿润地表的通量-廓线关系

在有热平流影响的湿润地表，对Businger-Dyer创立的经典通量—廓线关系作了简单的非线性作用修正。并利用热量和水汽输送方程两种不同简化方程分别对非线性修正因子α'V进行了理论分析和讨论，表明在热平流影响下的湿润地表α'V<1，且由理论方程推导出一个α'V与ζ的简化关系式。最后，用经参数化后得到的α'V表达式和修正后的相似性关系式联立构成的闭合方程组，以及用HEIFE的资料求解出αV及其它特征参数，并且拟合出αV与某些特征参数的经验关系。     

三种干旱指数对西南地区适用性分析

利用1951年1月2011年12月中国160个气象站的月降水量和平均气温资料,计算了近61年西南地区18个气象站逐月M指数和季、半年和年尺度的逐月SPI和SPEI指数。参考过去该地区发生的干旱灾害历史资料,研究了三种指数对不同时间尺度干旱的表征能力。结果表明:(1)SPEI指数能抓住降水和蒸发这两个影响干旱的重要决定因素,对西南地区季、半年、年尺度的干旱有较好的表征能力;(2)SPI指数在分析西南地区不同时间尺度干旱时,对年尺度的干旱表征是适用的,对半年尺度的干旱也适用,但表征能力不及SPEI指数,对季节尺度的干旱,春、秋季是适用的;(3)M指数在分析西南地区不同时间尺度干旱时,对年尺度的干旱,部分站点是适用的,对半年尺度的干旱,夏半年是适用的,对季节尺度的干旱,春、夏季是适用的。     

长江流域极端水文气象事件时空变化特征及其对植被的影响

利用1982-2015年高时空分辨率地面气象再分析数据,识别以降水和大气饱和水气压差（VPD）为指标的极端干旱（Dry-VPD和Dry-PRE）和极端湿润（Wet-VPD和Wet-PRE）事件,分析其年际变化趋势;结合归一化植被指数（NDVI）,探讨植被与不同极端事件发生频数的相关关系与差异。结果表明:除Wet-VPD外,Dry-VPD、Wet-PRE和Dry-PRE总体呈上升趋势,特别是1998年以后Dry-VPD在长江上、下游流域显著增加;长江流域植被对极端干旱事件的敏感性（以负相关为主）高于极端湿润事件,且长江上游植被对Dry-VPD敏感,而中下游植被对Dry-PRE敏感。综上,长江流域极端干旱事件日趋严重,相较于降水干旱限制植被生长的传统认识,本研究指出在长江上游地区大气干旱对植被的负效应更加明显。     

不同粒径沙土水分扩散率

应用水平土柱入渗法测定了科尔沁沙地典型沙质农田不同粒径沙土的水分扩散率。结果表明:不同粒径沙土湿润锋迁移速率的大小依次是0.50~0.25 mm、0.25~0.10 mm、原状土、<0.10 mm的沙土;土壤粒径与入渗性能呈正比关系,即粒径大,则入渗快,反之则小;湿润锋迁移速率与入渗距离符合幂函数关系,相关分析结果均达到了极显著水平;粒径<0.10 mm的沙土,当土壤容积含水量<0.415时,λ值随含水量的增加而缓慢降低,而当含水量>0.415时,λ值则随含水量的增加而迅速降低;随着土壤粒径的减小,土壤水分扩散率逐渐降低,其大小依次是0.50~0.25 mm、原状土、0.25~0.10 mm、<0.10 mm的沙土;土壤容积含水率与土壤水扩散率符合经验公式并呈指数曲线变化,相关分析结果具有极显著的正相关关系。     

黔西南州越冬作物生长季气象干旱特征分析

利用黔西南州1961-2010年月降水和气温资料,通过对该区域历年降水量和蒸散量的变化,越冬作物生长季内相对湿润度指数的变化趋势以及气象干旱发生的频次等研究和分析表明：近50a来,黔西南州气象干旱的发生次数增多,强度增大;11月处于越冬作物的播种期和幼苗生长期,作物耐旱水平低,因此更应该采取积极、有效的措施加强该时段的农业抗旱。     

Mesoscale Moist Adjoint Sensitivity Study of a Mei-yu Heavy Rainfall Event

The mesoscale moist adjoint sensitivities related to the initiation of mesoscale convective systems (MCSs) are evaluated for a mei-yu heavy rainfall event. The sensitivities were calculated on a realistic background gained from a four-dimensional variational data assimilation of precipitation experiment to make the sensitivity computation possible and reasonable within a strong moist convective event at the mesoscale. The results show that the computed sensitivities at the mesoscale were capable of capturing the factors affecting MCS initiation. The sensitivities to the initial temperature and moisture are enhanced greatly by diabatic processes, especially at lower levels, and these sensitivities are much larger than those stemming from the horizontal winds, which implies that initiation of MCSs is more sensitive to low-level temperature and moisture perturbations rather than the horizontal winds. Moreover, concentration of sensitivities at low levels reflects the characteristics of the mei-yu front. The results provide some hints about how to improve quantitative precipitation forecasts of mei-yu heavy rainfall, such as by conducting mesoscale targetted observations via the adjoint-based method to reduce the low-level errors in the initial temperature and moisture.     

降雨入渗下非饱和坡残积土湿润锋运移试验研究

我国东南沿海地区丘陵山地发育，降雨入渗到土体中的水分是导致滑坡灾害频发的关键因素。以福建省泉州市德化县地质灾害点为主要研究对象，考察典型地质灾害点具有代表性的坡积土与花岗岩残积土的渗透特性。利用自行研制的土体入渗装置，分别在降雨强度为15、30、60 mm/h条件下，考虑降雨历时一致（180 min）与过程降雨量一致（90 mm）两种工况开展一维土柱入渗试验，得到相应的各个土柱含水率、湿润锋、入渗率随时间变化的响应规律。试验结果表明：（1）土体渗透系数越大、雨强越大，土体湿润蔓延距离越深、速度越快。（2）降雨入渗过程中，土体含水率由浅及深逐次对降雨进行响应。不同雨强对含水率的影响主要体现在第一次响应时间以及饱和速度上，雨强越大，响应时间越快，饱和速度也越快。（3）提出可表征在不同雨强作用下，德化县马坪滑坡与崩土岭滑坡的湿润锋入渗公式。该研究成果对台风暴雨型滑坡的孕灾机制分析以及精细化监测预警具有重要的理论及实际意义。     

沙障成林的固沙工程及生态效益研究

温带亚湿润地区的流动沙地具有特殊的水分状况。某些风口地段的流动沙丘，植树难以成活，但利用活体杨树枝条扦插沙障，可以成活为林，是一项机械固沙与生物固沙相统一的治沙工程。沙障成林后，生态效益明显：春季大风日，林内风速削减１５％～４１．５％，夏季林内温度降低１～３℃，空气湿度增加１１％～２２％；林下土壤稳定发育，表土层粘粒增加５％～１０％，土壤有机质增加１％，土壤结构形成；沙丘植被逐渐演替，由裸沙地→沙蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａｄｅｓｅｒｔｏｒｕｍ）＋沙蓬（Ａｇｒｉｏ－ｐｈｙｌｕｍｅｒｅｎａｒｉｕｍ）→沙地萎陵菜（ｐｏｔｅｎｔｉｌａｆｉｌｉｐｅｎｄｕｌａ）＋燕麦芨芨草（Ａｃｈｎａｔｈｅｒｕｍａｖｉｎｏｉｄｅｓ）→贝加尔针茅（Ｓｔｉｐａｂａｉｃａｌｅｎｓｉｓ）＋沙地萎陵菜、苔藓，使整个沙丘形成稳定的林草系统，并成为风口地段的防风屏障，改善了周边的生态环境