Response to the paper by H. Zia,B. Lecampion “Explicit versus implicit front advancing schemes for the simulation of hydraulic fracture growth” (Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech., 2019, 43 (6), 1300–1315)

The response presents three comments, which (i) explain theoretical background for the success of the explicit front advancing scheme by Zia and Lecampion (comment 1), (ii) suggest possible extensions (comment 2), and (iii) pay attention on expected limitations of the scheme to be checked by the authors in numerical experiments (comment 3). The response does not intend to present novel results: it is entirely based on known results published in the references cited.     

水利工程对岩溶水体碳循环的影响

为认识水利工程建设对岩溶库区温室气体排放的影响,本文对岩溶区水利工程破坏岩溶水体DIC的稳定性、增加温室气体排放以及水利工程建设所带来的水体富营养化问题进行了初步总结.结果表明,水利工程不仅打破了岩溶水体DIC的自身稳定性,加速水体无机CO2逸出过程,导致CaCO3发生沉淀,而且还通过改变岩溶水动力条件、加速温室气体排放等途径来提高岩溶水体的碳储存、转移、形成与分解过程.与此同时作者还建议:(1)尽快开展岩溶水体温室气体排放的定性分析与定量计算工作,并与不同排放源的温室气体释放效应进行对比;(2)温室气体排放的估算须建立在岩溶碳循环研究基础上,从时间和空间尺度上分析影响岩溶水体温室气体排放过程的关键因素,并把岩溶水体温室气体排放纳入整个岩溶生态系统的生命周期中进行考虑.     

Review of the Kalman-type hydrological data assimilation

ABSTRACT

There is great potential in Data Assimilation (DA) for the purposes of uncertainty identification, reduction and real-time correction of hydrological models. This paper reviews the latest developments in Kalman filters (KFs), particularly the Extended KF (EKF) and the Ensemble KF (EnKF) in hydrological DA. The hydrological DA targets, methodologies and their applicability are examined. The recent applications of the EKF and EnKF in hydrological DA are summarized and assessed critically. Furthermore, this review highlights the existing challenges in the implementation of the EKF and EnKF, especially error determination and joint parameter estimation. A detailed review of these issues would benefit not only the Kalman-type DA but also provide an important reference to other hydrological DA types.

Editor D. Koutsoyiannis; Associate editor F. Pappenberger     

CORS系统下GPS-RTK在山区地形测绘中的应用

GPS-RTK技术是测绘行业的一次历史性革命,它以高效精准的定位方式应用于测绘行业的各个领域。本文以北京市昌平区鹞子峪山区测绘1∶500数字地形图为例,对在CORS系统下GPS-RTK在数字化测绘中的应用进行相关介绍。     

Evaluation of codified elastic design spectrum models for regions of low-to-moderate seismicity

Design spectrum (DS) model is typically specified in a seismic code of practice for structural design. In a region of low-to-moderate seismicity where seismic code does not exist, a DS model in a well established code of practice is usually adopted, while the suitability of such model has seldom been evaluated. In this article, the elastic DS models for reference (rock) site stipulated in six major codes of practice (AS1170.4–2007, EN1998-1:2004, GB50011–2010, IBC–2012, NBCC–2010 and NZS1170.5:2004) have been compared and scrutinized. Three cities of low-to-moderate seismicity, namely, Melbourne (Australia), Hong Kong (China) and Karlsruhe (Germany), have been selected for illustrative purposes. Particular emphasis has been put on the parameterization scheme for DS model. It is found that huge discrepancies (over 100%) exist among the models, especially at the long period range, due to differences in spectral shapes and the recommended corner periods, which would lead to undesirable effects on the use of the displacement-based seismic design approach. It is urged that the values of corner periods should be determined specifically and cautiously based on the regional seismicity pattern and local geological conditions.     

一次雷暴大风的物理环境场和多普勒雷达回波特征

2009年8月27日15-18时,石家庄地区出现雷暴大风等灾害性强对流天气过程,石家庄地区北部新乐县境内的多普勒雷达探测到了此次天气过程中完整的阵风锋、飑线、中气旋等中尺度天气系统,并对此次雷暴大风的环境场和多普勒雷达产品进行分析。结果表明：低层逆温、中低层垂直风切变较强的不稳定层结为强对流天气的发生发展提供了有利的环境条件。阵风锋对对流风暴发展强度具有反馈作用,当二者逐渐远离时,对流风暴强度减弱甚至消亡;当二者逐渐靠近时,对流风暴发展加强,甚至发展为超级单体对流风暴。多单体对流风暴带状排列构成飑线系统,所经测站出现风速突增、风向急转、气压涌升、气温下降,钩状回波、人字型回波、弓形回波和深厚持久发展的中气旋是本次天气过程中的超级单体对流风暴所具有的典型特征。地面破坏性大风主要由超级单体对流风暴所引发。     

四川盆地云和降水观测科学试验设计与实践

2014—2017年四川地区开展了大范围云系观测科学试验。观测对象以盆地层状云系和积层混合云系为主,积状云(对流云)为辅。本文围绕试验目标、区域、观测要素、观测布局设计、观测方案设计、设备技术参数和典型个例等7个方面进行介绍,根据不同类型云系和降水变化特征,设计有针对性的观测方案,获得了不同类型云系和降水的多尺度连续性观测数据,为四川地区开展云和降水关系研究提供详实的综合型外场观测数据。层状降水云典型个例云高可达8km,云强核心部位的云雷达反射率可达28dBz,径向速度可达-6m·s~(-1),在0℃附近,反射率和退偏振因子LDR上有一条明显的亮带,表现为极大值,液态水主要集中于4.5km以下,随着雨强增大,液水含量增加,降水滴谱分布较窄,随着雨强减小,雨滴谱和速度谱变窄,但小粒径数浓度增加,说明对层状云雨强起主导作用的是雨滴直径,而不是数浓度;无降水层状云典型个例云层厚度为3.2km,云顶约为4km,云雷达反射率不超过0dBz,径向速度不超过5m·s~(-1),层状云内整层水汽含量和液水含量较为稳定,云中主要为液态粒子且粒径偏小、小粒径数浓度较高。     

预测陕西关中地区需水量的改进GM(1,1)模型

需水量评价与预测是水资源规划与管理一项重要的研究内容。本文采用定额法计算需水量。通过对陕西关中地区需水量要素组成的分析,认为需水量要素属平稳时间序列,且一阶累加生成数据系列满足指数规律,符合灰色预测条件。为了提高GM(1,1)模型的精度,采用一种改变背景值的新方法,即:中心逼近方法。通过精度检验,中心逼近式GM(1,1)模型平均误差百分比、误差平方和分别比传统的GM(1,1)模型提高了0.147和1.579。用中心逼近式GM(1,1)模型预测需水量各要素近期和中长期值,经检验,其中非农业人口、农业人口、耕地面积、工业总产值预测模型满足一级模型,等级为良好。牲畜头数预测模型为不合格模型,分析其原因,主要是因为时间序列数据不完全符合指数规律。通过定额法计算,预计75%保证率时2005年和2010年关中地区工农业需水量分别占总需水量的92.21%和89.75%,生活需水量分别占7%和9.04%。     

确定连续系统参数的时域方法

提出一种确定连续系统参数的时域方法。该方法利用方波输入和系统稳定性，离析出输出采样信号与结构参数的内在联系，推导出确定连续系统结构参数的算法．指出该算法与辨识方法相结合，可实现对含随机干扰的连续系统结构参数的估计．     

南疆盆地沙尘气溶胶光学特性及我国沙尘天气强度划分标准的研究

依据气溶胶光学厚度测量原理,利用布设于塔里木盆地腹地塔中和盆地西南边缘和田气象站的2部CE318自动跟踪太阳光度计于2002年6月至2003年11月期间的探测结果,结合地面气象实测资料,分析了南疆盆地大气气溶胶的光学特性。同时结合我国已有的沙尘气溶胶光学特性的研究成果,初步提出了依据气溶胶光学厚度判断沙尘天气强度的标准。结果表明:塔中、和田气溶胶光学厚度随波长的增大多呈现减小趋势,塔中个别季节有些例外;2站气溶胶光学厚度的日变化基本保持对称的抛物线形,在春、夏季尤为明显;Angstrom浑浊度系数β的拟合曲线显示β随能见度增大而减小,波长指数α随能见度的变化趋势说明弱沙尘天气下,大气中主要弥漫着小粒径的气溶胶颗粒,而强沙尘天气则以大粒径为主;沙尘气溶胶光学厚度随晴空、浮尘、扬沙、沙尘暴依次增加;沙尘天气发生时,气溶胶光学厚度的临界值基本为晴空值的两倍,沙漠地区气溶胶光学厚度≥1.1206,北京≥0.3174。而发生沙尘暴的阈值则有很大不同,沙漠区气溶胶光学厚度至少 > 3.0,北京由于大气污染等因素,其判断沙尘暴发生的阈值为1.9982。另外笔者认为AOD与水平能见度之比值能够较全面地考虑水平和垂直两个方向的要素变化,衡量沙尘天气强度更具有合理意义,值得更深一步的探讨。