梅雨期经大别山两侧暴雨中尺度低涡对比分析

通过统计分析2007-2011年梅雨期间江淮流域暴雨日数和低涡过程,结果表明低涡暴雨占41%,且绝大多数为浅薄低涡(700 hPa以下),此类低涡易受大别山地形影响。在地形和高空引导气流的共同作用下,经大别山南侧沿长江流域及经山脉北侧沿淮河流域的浅薄低涡遇大别山绕行、爬坡同时存在,并且北部低涡增强大于南侧,进而影响到低涡暴雨形成沿淮河流域和长江流域的两条雨带。环境高低空急流的风切变配置状态不仅有利于浅薄低涡的气旋式增强,并且指示低涡东移路径与低涡位置。而势力较弱的低空急流受大别山南部地形的影响,也表现出有绕行和减弱的阶段,进而可影响到山北淮河流域低涡的强度增幅和伴随的暴雨强度比山南长江流域低涡强一些。绕行山脉南北两侧的低涡暴雨带的湿位涡特征表明,垂直剖面上湿位涡正斜压分量垂向梯度带的配置,且其强度与对应的降水强度成正比,沿淮河的北路低涡湿位涡因环境风场垂直切变大,其强度更强。数值试验结果表明,大别山地形对低涡路径的南北绕行、低涡强度的山前减弱山后加强以及水汽辐合的强弱有直接影响。山脉南部迎风坡的强辐合抬升以及山脉北部弧形背风处对气流的拉伸辐合汇聚,成为大别山地形有利于水汽辐合上升,增强低涡暴雨量的两个重要部位。由于大别山南段的主体部分范围高大,所以对绕行山南部的低涡影响更为显著。     

黑河流域气温和降水再分析数据的不确定性评估

评价区域再分析数据的精度和不确定性对于陆面过程模拟和气候变化分析有重要意义。以黑河流域为研究区,基于站点观测数据对中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集(CMFD)、黑河流域2000—2015年大气驱动数据集(WRFOUT)及黑河流域3 km 6 h时空分辨率模拟气象强迫数据(SFD)在不同下垫面条件下气温和降水的模拟精度进行评价,并通过广义三角帽法(TCH)评价3套数据集的不确定性。结果表明:(1)对于气温数据,WRFOUT数据集在草地、灌丛地、荒漠裸地及湿地下垫面精度较高,而CMFD数据集在农田下垫面精度相对较高,5种下垫面中,3套再分析数据的气温产品在灌丛地精度最高;对于降水数据,CMFD数据集在5种下垫面精度均较高,SFD数据集在草地、灌丛地和荒漠裸地,WRFOUT数据集在草地、农田和湿地表现出高估。(2) CMFD与WRFOUT数据集中气温数据的不确定性相对较低,而SFD数据集中气温数据的不确定性相对较大; 3套数据集中降水数据均表现出相对较高的不确定性,且区域差异明显,地表植被类型复杂和海拔差异较大的地区数据不确定性较高。     

长江上游流域秋季连阴雨时空变化特征

利用长江上游259个气象站逐日降水资料,采用线性趋势分析方法,分析了近1961—2012年来长江上游流域秋季连阴雨的时空变化特征。结果表明,长江上游流域秋季连阴雨过程平均出现1.54次/a,其中9月出现次数最多,10月次之,11月出现较少。秋季连阴雨日数、累积降水量分别以2.3 d/(10 a)、13.7 mm/(10 a)的速率显著减少,连阴雨开始和结束日期平均为9月9日和9月30日均表现出推迟趋势。进入21世纪后,5—9 d、10 d以上连阴雨过程的次数、80.0 mm以上连阴雨过程的次数均表现出减少趋势。金沙江下游和四川盆地东部为秋季连阴雨累计雨量及其变化速率的大值中心,四川盆地西南部为连阴雨日数及其变化速率的大值中心。9月的降水中心、雨日分布情况与秋季总体情况基本一致,10月降水中心、阴雨日数的中心出现了明显东撤,11月东撤更为明显。     

MM5中新边界层方案的引入和对比试验

本文介绍了一种新的边界层方案，即E－ε－1方案，并用五种层结下的通量廓线关系计算地面通量，将其引入到中尺度数值天气预报模式MM5中，并用新的边界层方案对江淮流域存季暴雨进行了短期模拟，与此同时，对新的方案和模式原有的各种边界层方案作了比较，对此得到了一些有价值的结果。     

水文干旱多变量联合设计及水库影响评估

基于东江流域博罗站月径流数据,采用游程理论提取水文干旱事件.选用Meta-Gaussian Copula函数,统计模拟水文干旱指标的多变量联合分布.采用Kendall联合重现期和最大可能权函数,设计给定联合超越重现期的水文干旱指标组合值,并定量评估水库径流调节作用对水文干旱多变量联合特征的影响.结果表明:东江流域水文干旱历时、强度和峰值的统计优选分布均为韦布尔分布.干旱指标之间具有较高的正相关性,Meta-Gaussian Copula能够很好地模拟水文干旱指标两变量和三变量联合分布.基于任意两个变量联合设计和三变量联合设计,干旱指标设计组合值位于同频位置附近,且同一个干旱指标设计值在不同变量组合之间差别较小.水库径流调节作用对于缓解东江流域水文干旱效果明显,同一组干旱指标的多变量联合超越重现期在水库影响下明显变大.联合超越重现期越小,水库对联合设计值的影响程度越大.根据目前水库运行模式,若要满足河道内最小管理流量目标,联合超越重现期10 a一遇的干旱历时、强度和峰值依然达到了约3.89~4.04月、7.20~7.97亿m3和2.99~3.12亿m3.     

1950s以来鄱阳湖流域降水变化趋势及其持续性特征

以鄱阳湖流域1950s至2005年10个台站的日降水量为基础,采用距平分析、Mann-Kendall非参数检验对鄱阳湖流域1950s以来的年、季降水特征和变化趋势进行分析,并以此为基础,结合Hurat指数,从3年、5年、10年三个时间尺度上分析该流域未来降水的变化趋势.结果表明,鄱阳湖流域年内降水分配不均,年际变化较为...     

三峡水库澎溪河流域高阳回水区夏季水体CO2分压日变化特性

水柱中CO2分压(pCO2)的时空分布在一定程度上可反映水中碳的环境地化特征.本研究在夏季分层期间对三峡水库澎溪河(小江)流域高阳回水区段进行了昼夜连续观测发现,恒定的温跃层中pCO2随水深增加而显著增大,表层0.5 m处pCO2均值为152±71μatm,而在水深10.0 m处pCO2均值为4568±1089μatm,同水温、pH及DO存在明显的负相关关系,进一步分析认为水温等将影响微生物、浮游植物的代谢过程及水气界面对流传输,进而对pCO2分布产生影响.对水气界面CO2扩散通量的估算结果表明,夏季分层期间高阳水域总体上表现为CO2的汇,其对大气CO2的吸收量最大值于15:00左右,达到-0.33 mmol/(m2.h);最弱在次日凌晨3:00左右,吸收量仅为-0.17 mmol/(m2.h).     

云南小江流域典型泥石流沟中底栖动物群落特征及其对河流地貌的响应

云南小江流域为典型干热河谷区,该区域干热少雨,流域内泥石流沟众多,生态环境十分脆弱.2017年4月和9月对小江流域的吊嘎河、蒋家沟、蓝泥坪沟、清水沟、陶家小河5条泥石流沟及小江干流开展了系统调查,旨在摸清5条泥石流沟及小江干流河流地貌、水环境及底栖动物群落现状,分析不同河床结构发育程度的泥石流沟间的底栖动物群落差异,揭示底栖动物对反映河床结构发育程度的河流地貌特征参数凹凸度的响应关系.调查期间于5条泥石流沟及小江干流中共采集到底栖动物70种,隶属于4门6纲38科69属,其中环节动物6种,软体动物2种,节肢动物61种,扁形动物1种.从种类类群来看,5条泥石流沟及小江干流的底栖动物物种数、密度、生物量上均以节肢动物占绝对优势,分别占总量的78.0%~92.5%、98.7%~100%、65.0%~100%.从功能摄食类群上来看,5条泥石流沟及小江干流底栖动物密度上均以直接收集者为主,占总量的74.3%~96.3%.回归分析表明,5条泥石流沟中底栖动物物种数、密度及生物量均与河流地貌特征参数凹凸度呈正相关关系,由此可见,发育良好的河床结构在维持河流地貌稳定和改善河流生态方面起着举足轻重的作用.本研究结果可为小江流域山区河流泥石流沟河床结构重建及生态修复提供科学依据.     

基于CMIP5模式鄱阳湖流域未来参考作物蒸散量预估

预测未来气候情境下鄱阳湖流域参考作物蒸散量(Reference crop Evapotranspiration,ET0)的时空分布可为流域水资源的优化管理,为科学应对气候变化对农业生产的影响提供基础数据支撑.利用鄱阳湖流域14个气象站点1961-2014年逐日气象数据,采用Penman-Monteith公式计算出历史ET0;基于同期美国环境中心(NCEP)再分析数据及2006-2100年CMIP5中CNRM-CM5模式在RCP4. 5和RCP8. 5情景下的预测数据,经统计降尺度模型(statistical downscaling model,SDSM)模拟和偏差校正,预测流域未来ET0;通过Mann-Kendall检验、普通克里金插值和空间自相关法分析了流域1961-2100年ET0的时空演变特征.结果表明:NCEP再分析资料与流域ET0建立的逐步回归降尺度模型模拟效果较好,CNRMCM5模式降尺度模拟结果经偏差校正后,精度明显提高,适宜流域未来ET0的预估.鄱阳湖流域在基准期1961-2010年ET0整体上呈减小趋势,空间分布上呈南北高、中间低的特点,表现出明显的空间差异性.RCP4.5、RCP8.5情景下未来3个时期鄱阳湖流域ET0较基准期均呈不同程度的增加趋势,其空间分布整体表现为东高西低、局地略有突出;无论是在基准期或是未来情景下的3个时期,ET0均具有较强的空间自相关性.在RCP8.5情景下,鄱阳湖1961-2100年干旱指数呈现出较为明显的上升趋势,流域的干旱状况随时间加剧,2011-2100年间流域绝大部分地区由湿润区转为半湿润区,干旱指数自南向北递减,赣江流域将是鄱阳湖流域未来干旱风险的重点防范区.     

基于修正SWAT模型的岩溶地区非点源污染模拟初探——以横港河流域为例

岩溶流域含水系统的主要特征之一是连通地表的落水洞等垂直管道将近水平的地下暗河联系起来,降水及其形成的地表径流可以通过这些管道迅速地灌入地下河系,从而改变了水及其所携带的非点源污染物质在垂直与水平方向的传输速度与数量,使岩溶流域内地表-地下之间的物质交换与传输过程变得比较复杂;应用广泛的SWAT模型在模拟岩溶地区的水文、水质时会存在一些不足与局限.为此,本文针对岩溶水系统特征,引入落水洞、伏流、暗河的水文过程以及主要营养盐的输移过程,修正SWAT模型原有的水文循环过程及相关算法,改变其只适用于松散均匀介质流域非点源污染模拟的单一特征,并研究建立适合于岩溶流域的非点源污染模型和相应的模拟方法.选取横港河流域岩溶地区作为非点源污染的对象,应用修正后的模型通过控制性的模拟方法和敏感性性分析,定量评估落水洞、伏流、暗河等岩溶特征对氮、磷等主要非点源污染物质输移的影响及其带来的时空效应,并进一步探讨落水洞、伏流、暗河等对地表-地下水文与营养盐的交互作用及转换机理.结果表明,岩溶特征对流域的氮、磷负荷有增加作用,其中总磷的增加明显大于总氮的增加,总磷和总氮的增量分别为0.86%和2.12%;植被岩溶指数的增加会导致流域可溶性磷、有机磷的产出量增加,有机氮、地表产流中硝酸氮和沉积磷的产出量则居其次,落水洞改变了降雨的产流方式,增加了落水洞所在流域的有机磷和有机氮的产出,其增量变化在0~0.7和0~0.3 kg/hm²之间.