Estimating effective impervious area in urban watersheds using land cover,soil character and asymptotic curve number

Knowledge of the effective impervious area (EIA) or the degree to which impervious surfaces are hydraulically connected to the drainage system is useful for improving hydrological and environmental models and assessing the effectiveness of green stormwater infrastructure in urban watersheds. The goal of this research is to develop a method to estimate EIA fraction in urban watersheds using readily available data. Since EIA is dependent on rainfall–runoff response and cannot be solely determined based on the physical characteristics of a watershed, the EIA is linked with the asymptotic curve number (CN), a watershed index that represents runoff characteristics. In order for the method to be applicable to ungauged watersheds, the asymptotic CN is predicted using land cover and soil data from 35 urban catchments in Minnesota and Texas, USA. Similar data from 11 other urban catchments in Wisconsin and Texas, USA, are used to validate the results. A set of runoff depth versus EIA fraction curves is also developed to assess the impact of EIA reduction on discharge from an urban watershed in land-use planning studies.     

NCAR RegCM2对1991年夏季江淮流域异常降水事件中关键物理过程的模拟能力检验

选取1991年夏季江淮流域发生的持续性特大暴雨洪涝个例,利用NCAR第二代区域气候模式RegCM2对逐日降水过程及其关键物理因子进行了数值模拟.模式的侧边界条件由ECMWF的大尺度分析资料提供,模拟时间为1991年5-8月.模式范围包括东亚地区及相邻海域,水平分辨率为60 km×60 km,垂直方向为23层.试验结果显示,该模式能够合理地模拟出1991年夏季东亚地区的逐日降水过程,特别是在江淮流域发生的异常降水事件.对一些关键物理变量和过程时空结构的分析表明,大气垂直速度和水平散度的时间演变与江淮流域的5次降水事件一致;形成异常降水的水汽来源主要是大气的水平运动输送。西太平洋副热带高压控制着东亚夏季季风的进退,RegCM2能够模拟出西太平洋副高的南北位置移动。而且,模式能够较好地再现出对水汽输送至关重要的低空急流的逐日变化。     

Influence of shrub canopy morphology and rainfall characteristics on stemflow within a revegetated sand dune in the Tengger Desert,NW China

Stemflow of xerophytic shrubs was monitored on event basis within a revegetated sand dune. Quantity of stemflow showed a clear species‐specific dependence in combination with the rainfall characteristics. Results obtained revealed that for ovate‐leaved C. korshinskii with an inverted cone‐shaped canopy and smooth bark, the quantity of stemflow in depth accounted for 7.2% of the individual gross rainfall, while it was 2.0% for needle‐leaved A. ordosica with a cone‐shaped canopy and coarse bark. There were significant positive linear relationships between stemflow and individual gross rainfall and rainfall intensity for the two shrubs. An individual gross rainfall of 1.4 and 1.8 mm was necessary for stemflow generation for C. korshinskii and A. ordosica, respectively. Multiple regression analysis showed that the abiotic and biotic variables including the individual gross rainfall, mean windspeed (WS), canopy height, branch length, and canopy volume have significant influence on stemflow for C. korshinskii, whereas for A. ordosica, the notable influencing variables were individual gross rainfall, stem diameter, and leaf area index. Generally, WS has less effect on stemflow than that of rainfall for A. ordosica. The correlation relationship between individual gross rainfall and funneling ratio showed that the funneling ratio attains its peak when the gross rainfall is 13 and 16 mm for C. korshinskii and A. ordosica, respectively, implying that the canopy morphology emerged as determining factors on funneling ratio decrease when the individual gross rainfall exceeds these values. In comparison, higher WS increased the funneling ratio remarkably for C. korshinskii than A. ordosica due partly to the greater branch length and canopy projection area in C. korshinskii. Funneling ratio can be used as an integrated variable for the effects of canopy morphology and rainfall characteristics on stemflow. The implication of stemflow on water balance and its contribution to sustain the shrubs and the revegetation efforts was discussed. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

西北降水关联维和平均可预报长度的估计

用西北地区１２站１９５１～１９９６年月降水量序列,估计了分维数和平均可预报时长,初步结果表明,这些序列为具有低阶自由度（４～６）的动力系统。根据二阶Ｒｅｎｙｉ熵（Ｋ２）表征的该地区平均可预报时长在２～３个月,西北地区降水分维特性可能有地域差异。     

一次积层混合云降水过程增雨条件分析

基于中尺度数值模式MM5,新一代天气雷达、静止气象卫星和雨量等观测资料,对安徽省秋季旱期一次降水过程的增雨条件进行了分析。首先,模式预报的云降水结构与实况在总降水量及分布、云系回波特征、移动趋势方面基本一致,模式产品具有一定可信度,对云降水结构的分析表明,云中含有一定过冷云水且配合有上升气流的存在,这是有利的增雨条件。在此基础上,基于MM5模式结果计算了冰面过饱和度,散度差,K指数和850 hPa水汽含量,并由此得到综合增雨潜力指标,将指标与云结构、降水和卫星雷达资料进行对比,结果表明这些指标揭示了云系中有利于增雨作业的动力、热力、微物理条件,对云系发展和降水过程有良好指示意义,与雷达卫星的观测结果较一致。最后,卫星反演产品、雷达回波以及雷达反演产品如垂直积分液态水含量、回波顶高等特征与模式描述的云系结构特征一致,可判断作业的具体位置和时间,数值模式产品与观测资料结合为人工增雨作业提供了及时精确的指导。     

三江源地区春夏季降水与太平洋海温的关系

从预测三江源地区春季、夏季降水趋势的需要出发,利用聚类分析法将三江源地区春、夏季降水场分为3个区域。通过对3个区春、夏季降水指数与前期太平洋海温相关普查,定义了与3个区春、夏季降水指数相关的海温分布型指数。冬季西太平洋海温偏低(偏高),赤道中、东部太平洋海温偏高(偏低)的海温分布型造成三江源1区、3区春季降水减少(增加);冬季赤道太平洋中部、加利福尼亚海域海温偏高(偏低)的海温分布型造成2区、3区夏季降水减少(增加)。对冬季太平洋海温分布型与后期春、夏季500 hPa北半球高度场的相关分析结果表明:当冬季西太平洋海温综合指数高(低)时,春季高度场印度高压、中西伯利亚槽及阿留申低槽加强(减弱),三江源地区春季降水偏少(偏多);而当冬季太平洋中部、加利福尼亚海域海温综合指数高(低)时,夏季高度场伊朗高压、中西伯利亚高脊加强(减弱)及西太平洋副高位置偏南(偏北),夏季降水偏少(偏多)。     

青海湖环湖地区秋季人工增雨的综合效果分析

据2001年秋季人工增雨资料,结合历年秋季降水资料,从秋雨春用、影响地下水位涵养、青海湖水量盈亏等方面分析了秋季人工增雨的综合效益;并着重分析了秋季降水与环湖地区土壤水分贮量以及第二年春季环湖天然草场土壤墒情、牧草返青时间、生长状况及产量的关系。分析表明：秋季降水越多,环湖区土壤水分贮存量越多,翌年土壤墒情越好、牧草返青越早且牧草产量越高。     

辽宁东南半岛两次北上台风暴雨特征及成因对比分析

利用常规观测资料、NCEP FNL再分析资料、卫星和雷达资料等对2012年台风“达维”（过程1）和2017年台风“海棠”（过程2）导致的辽宁东南半岛两次极端暴雨过程的降水特征及成因进行对比分析。结果表明: 两次过程的降水特征存在差异,过程1是大范围的稳定持续性暴雨,受台风倒槽触发的多个中尺度云团造成的列车效应影响,持续时间长达30 h; 而过程2的小时雨强更大,最强达到113 mm·h^-1,小尺度积云不断新生并涌入到中尺度云团中,雷达图存在后向传播特征,强风暴基本反射率达到50—60 dBz,中尺度辐合风场伸展高度达到9 km,对流云发展更旺盛,过程2的对流性降水特征更明显。过程1暴雨在台风倒槽里发展,过程2在台风输送的暖湿空气与对流层干冷空气的相互作用中产生。两次过程中,台风残涡与副热带高压间均形成了横跨10个纬距的水汽输送带,850 hPa水汽通量均达到20—25 g^-1·cm^-1·hPa^-1·s^-1,比湿和水汽通量散度达到辽宁登陆台风暴雨物理量的预报阈值; 远距离台风对阻挡副热带高压南落和建立北上台风引导气流起到关键作用。过程1受“达维”残涡倒槽影响,辐合层由地面伸展到500 hPa,动力抬升条件更强; 过程2中850 hPa假相当位温达到354 K,由于中层干空气侵入,位势不稳定较强,在大尺度辐合和地形强迫抬升作用下,形成更为深厚对流云,对流性降水特征明显。     

降雨入渗条件下预应力锚索加固边坡稳定性分析

根据目前边坡失稳案例统计,导致边坡失稳破坏的原因多为降雨入渗,目前大多学者对自然边坡在降雨入渗条件下的失稳机理做了大量研究,但是对于不同降雨入渗条件下边坡加固结构及其稳定性是如何随降雨强度的变化而发生改变的研究却较少。以云南昆明某边坡为研究对象,考虑土体饱和-非饱和渗流理论及非饱和强度理论,通过有限元软件MIDAS-GTS分析研究降雨动态过程中边坡加固结构内力的变化规律及边坡的稳定性变化规律。研究发现:①当降雨时长一定时,降雨强度越大,非饱和区越小,负孔隙水压力降低越明显,安全系数越差;②随着降雨入渗的进行,边坡下滑力增大,抗滑力逐渐变小;③降雨入渗对原始边坡的稳定性影响较大,但是对加固后边坡的稳定性影响相对较小;④预应力锚索轴力随着降雨时长增大而增大,当降雨时长一定时,锚索轴力随降雨强度增大而增大。     

大型平缓堆积层滑坡形成机理研究

岑巩县大榕滑坡发生于2012年6月29日, 属于大型平缓堆积层滑坡。其主体堆积区斜坡坡度8～20, 主滑区基覆界面倾角4～11; 下伏基岩中存在强风化层; 2009年以来, 有持续人工弃土堆积于左侧汇水区。结合滑坡特征及三维数值分析可见, 大榕滑坡是由持续人工弃土堆积和强降雨共同诱发产生, 弃土堆积区首先局部失稳, 导致坡脚破坏而逐步引发滑坡整体失稳; 滑面位于下伏强风化层中。结合典型案例, 总结了大型平缓堆积层滑坡结构特征, 强降雨是必要诱发因素; 失稳时, 局部往往带动下伏基岩失稳。