CN05.1气象数据在流域水文模拟中的应用——以新疆开都河流域为例

为探讨中国再分析气象数据集CN05.1在流域水文模拟中的适用性潜力,以开都河流域为研究区,分别使用CN05.1数据集和传统气象站数据驱动SWAT水文模型,采用决定系数（R ²)、纳什效率系数（NSE）和相对误差（R_e）等评价指标对二者模拟效果进行对比分析,以确定CN05.1数据的适用性;最后采用两种数据订正方法对CN05.1降水数据进行了订正,并以水文模拟效果进行评价。研究结果表明:(1) CN05.1气象数据在开都河流域的水文气象模拟中具有较强的适用性;(2) 基于SWAT模型的水文模拟显示,CN05.1数据驱动的水文模拟精度高于传统气象站数据,其率定期（1995—2005年）和验证期（2006—2016年）的R ²分别为0.81和0.73,NSE分别为0.81和0.72,R_e分别为-0.97%和0.39%;(3)两种数据订正方法均能较好地再现流域径流变化过程,但基于空间关系订正法的径流模拟效果更好,R ²和NSE均在0.72以上,|R_e|＜1.7%。由此,订正后的CN05.1降水数据一方面弥补了传统气象站数据缺失的问题,另一方面补足了未订正CN05.1降水数据在径流模拟中峰值欠佳的问题。     

澜沧江源区气温与降水对径流变化的影响

为研究澜沧江源区水文气候变化特征,采用线性回归拟合分析方法、M-K非参数检验法对1960—2010年间澜沧江源区的水文气候变化趋势进行分析,计算了各季节气温变化对年气温变化的贡献量,并基于Pearson相关分析法和贡献率的计算讨论了降水量和气温对径流量变化的影响。结果表明:澜沧江源区年平均气温和各季节平均气温均呈显著上升趋势,其中,冬季的增温对年平均气温增加贡献最大(38%)。澜沧江流域源区年降水量无明显增减趋势,但春季降水量显著增加。澜沧江流域源区年径流量未呈现显著变化趋势,冬季和春季径流量呈现出显著的增加趋势。年际尺度上,径流量的主控因素是降水量,降水量对径流量年内变化的影响主要发生在降水相对丰沛的6—10月份;冬季和初春季节气温上升对径流量的改变存在一定的影响,且气温的贡献率要比降水的贡献率大,原因是气温升高加剧研究区内冰雪的消融,进而导致澜沧江源区的径流增加。     

降水过程对断层CO2气体异常排放响应的个例分析

为了从观测事实的角度揭示岩石圈的热异常对大气圈的影响,本文利用怀来后郝窑测点的断层气CO₂排放观测数据和中国752站降水的逐日观测资料,分析了断层气CO₂异常排放与降水事件的时空演变联系.个例分析结果表明,断层气CO₂的异常排放会导致局地降水的增多.以1991年为例,伴随着断层气CO₂排放的异常增加,在大范围降水负异常的背景下,CO₂排放点周边区域出现显著的降水正异常（降水距平百分率大于零）区.同时,CO₂异常幅度较大的时段,相应的降水正异常区的中心值也较大.此外,分析降水响应断层气CO₂排放异常的时间还发现,断层气CO₂异常排放对其后10天内的降水过程影响最为显著.     

沈阳市降水对水资源的影响及对策

在分析沈阳近百年特别是近50 a降水变化规律的基础上,研究了沈阳市降水对水资源的影响。结果表明：沈阳市降水量变化决定水资源变化,从1956年以来水资源总量呈减少趋势,且随着年降水量的变化而变化;地下水变化平缓;地表水资源变化速度比降水变化速度快。同时降水量对辽、浑河的自然径流量影响显著,年际变化剧烈;近10 a沈阳降水量呈减少趋势,将加剧沈阳水资源短缺的矛盾。在对气候进行预估的基础上对水资源的发展趋势做了预估。     

Stochastic multi-site generation of daily weather data

Spatial autocorrelation is a correlation between the values of a single variable, considering their geographical locations. This concept has successfully been used for multi-site generation of daily precipitation data (Khalili et al. in J Hydrometeorol 8(3):396–412, 2007). This paper presents an extension of this approach. It aims firstly to obtain an accurate reproduction of the spatial intermittence property in synthetic precipitation amounts, and then to extend the multi-site approach to the generation of daily maximum temperature, minimum temperature and solar radiation data. Monthly spatial exponential functions have been developed for each weather station according to the spatial dependence of the occurrence processes over the watershed, in order to fulfill the spatial intermittence condition in the synthetic time series of precipitation amounts. As was the case for the precipitation processes, the multi-site generation of daily maximum temperature, minimum temperature and solar radiation data is realized using spatially autocorrelated random numbers. These random numbers are incorporated into the weakly stationary generating process, as with the Richardson weather generator, and with no modifications made. Suitable spatial autocorrelations of random numbers allow the reproduction of the observed daily spatial autocorrelations and monthly interstation correlations. The Peribonca River Basin watershed is used to test the performance of the proposed approaches. Results indicate that the spatial exponential functions succeeded in reproducing an accurate spatial intermittence in the synthetic precipitation amounts. The multi-site generation approach was successfully applied for the weather data, which were adequately generated, while maintaining efficient daily spatial autocorrelations and monthly interstation correlations.     

Seasonal fluxes and sediment routing in tropical catchments affected by nickel mining

An important gap in the management of land erosion in mining-affected areas is the understanding of the entire sediment routing system and the links between sources and storage at the catchment scale. In this study, we examine sediment delivery and its seasonality in the nickel mining-affected Santa Cruz and Pamalabawan catchments in the Philippines. We monitored discharge, suspended sediment concentrations and suspended sediment loads across 13 sub-catchments with contrasting degrees of mining influence from June 2018 to July 2019. First, we show the importance of the size of the area that has been physically disturbed within our sub-catchments, with as little as 10–22% of relative disturbance area being enough to generate four-fold to eight-fold increase in the sediment yield relative to less disturbed and pristine areas. We found that sub-catchments with > 10% disturbance exhibit the highest sediment yields (15.5 ± 44.7 t km⁻² d⁻¹) compared with sub-catchments with < 10% disturbance (3.6 ± 17.7 t km⁻² d⁻¹) and undisturbed catchments (2.0 ± 5.7 t km⁻² d⁻¹). We also show that sediment flushing predominantly occurs in the most disturbed sub-catchments at the onset of the wet season. A small number of flood events transports the bulk of the sediment, with hysteresis effects being most pronounced in disturbed areas. Lastly, we show that floodplain sediment recycling exerts a key control on sediment delivery at both reach and catchment scales, with the relative contribution of floodplain sources to the sediment budget becoming dominant in the latter stages of the wet season- up to 89% of the total sediment export per storm event. This study highlights the importance of both degree of disturbance and sediment pathways in controlling sediment transport in mining-disturbed areas, and that considering the entire sediment routing system including intermediate stores is crucial to optimizing existing and future measures against siltation and potential contamination of trace metals and metalloids downstream of mining areas.     

1979~2015年青藏高原低涡降水特征分析

为了研究青藏高原低涡降水长期特征,利用1979~2015年高原低涡数据集、依照高原低涡降水范围,匹配高原各站逐日降水信息,对高原低涡降水特征进行统计分析。结果表明,青藏高原低涡降水量呈上升趋势,大值中心位于西藏那曲地区,呈向东南凸出递减分布,并以夏季低涡降水为主,全年和夏季高原低涡降水量与总降水量均存在明显的正相关关系。安多站高原低涡降水呈下降趋势,但对年降水的平均贡献率高达三成;那曲站与托托河站高原低涡降水在总体上却呈上升趋势,递增率分别为0.2 mm/a和0.7 mm/a,其中那曲低涡频数与低涡降水强度的正相关系数达0.66,而托托河低涡降水占总降水的百分比却呈下降趋势。高原低涡日降水量等级主要以小雨为主,但中雨却是低涡降水量的主要贡献者。趋势分析发现高原低涡降水递增中心位于青海北部,递增率达到0.9 mm/a,次中心在西藏西南部雅鲁藏布江沿线地区;同时,高原低涡引发小雨降水基本呈全区一致增加趋势,中心位于西藏东北部和青海西南部地区;中雨降水上升趋势主要集中在西藏西南部、青海地区以及四川西部,其中青海南部存在较为明显上升中心区,下降趋势主要分布在西藏北部和东部。     

夏季不同源地水汽对我国西北区降水影响的数值模拟(Ⅰ): 模拟试验方案及对照试验结果

为客观地检验夏季不同源区水汽对我国西北区降水影响的相对重要性, 在本文中我们划分了东南沿海、 孟加拉湾、 青藏高原及西风带等水汽源区, 选择了西北区全区性湿月1979年7月, 利用NCAR MM5中尺度模式和NCEP再分析值资料作初、 侧边界条件, 对该月分别执行了检验模式性能的对照试验及检验减、 增各源区水汽影响的敏感性试验等共13个试验。文章上篇的主要结果如下： （1）两对照试验为传统的仅月初给定初始场, 连续积分全月的连续积分试验（CONA）及每5天更新初始场, 分6段接力式完成全月积分的分段积分试验（CONB）。（2）两对照试验虽都较好地再现了该月亚洲中、 高纬度较平直的月平均西风环流, 但CONB试验更好地再现了该月淮河－川西半环状多雨带及江南、 华南、 以及西北区少雨的降水分布格局, 还令人鼓舞地捕捉了该月西北区东南部的各次降水过程, 即MM5模式对该月形势和降水的模拟性能较好, 因而其下篇分别减、增不同源区水汽影响的敏感性试验结果也是可信的.（3）对某天气气候事件的事后较长时间的模拟, 采用分段积分模拟方案, 可部分提高模式的模拟效果。     

干旱与高温热浪的区别与联系

该文较系统地评述了干旱与高温热浪在定义、标准与类型、地理分布、时间和强度变化特征、危害性质和程度及其影响、形成机制和产生原因、对全球气候变暖响应的表现形式和程度、监测和预测与预警方法与技术、减灾技术及应对策略和防御措施等8个方面,既对比了两者间在以上8方面的明显的差异,也指出两者间还有密不可分的内在联系,当高温天气频繁发生,大气降水量就会明显减少.高温加快了土壤的蒸散速度,加大了土壤水分和植株水分的散失,这种关系在夏季尤其显著.从而造成干旱的发生或加重严重程度.     

阿克苏河流域春季径流变化及气候成因分析

采用数理统计方法,分析了35年来阿克苏河流域春季径流的变化及其与冬、春季气温、降水等气候因子的响应关系.研究表明,流域内春季径流在增加,冬、春季均有增暖变湿的趋势,影响阿克苏河春季径流的主导气候因子是前冬降雪和春季温度,春季径流对前冬降雪、春季温度具有正相关关系.春季流域以融雪径流为主,4月中下旬开始出现融雪径流,5月中下旬融雪作用明显.近年来阿克苏河损耗径流增加,主要由于其两支流汇流前流域农业灌溉用水增多所致.同时分析了35年来春季阿克苏河径流典型丰、枯水年当年春季及前冬的500 hPa位势高度环流场的距平特征.