基于岩溶生态系统特性的水土流失敏感性评价

在岩溶地区大范围内进行土壤侵蚀风险评价需要寻求新的简单有效的方法,建立适合岩溶地区特点的评估模型,才能避免水土流失治理规划的失误。考虑岩溶地区碳酸盐岩成土速率低、存在石漠化等特点,选取土壤允许流失量和退化岩溶生态系统的基岩裸露率,结合年平均降水、坡度、植被指数,在生成各单因素评价图的基础上,在Arcview中完成单因素图的叠加分析,得到贵州省岩溶地区水土流失敏感性综合评价图,并将其划分为不敏感、轻度敏感、中度敏感和强度敏感四级。在此基础上,探讨了贵州省水土流失敏感性的空间分异规律,提出水土流失预防治理的优先区。     

矿柱稳定性影响因素敏感性分析及其应用研究

为研究矿柱稳定性影响因素的敏感程度,以招金大尹格庄金矿为研究背景,从矿柱载荷、强度、失稳形式及影响因素确定四方面推导出两种矿柱形式的安全系数计算公式,设计采用6因素5水平正交试验对矿柱稳定性影响因素敏感性进行分析,并研究主要影响因素与矿柱安全系数之间的函数关系。研究表明,矿柱宽度、矿体开采深度和矿房宽度3个主要因素对矿柱稳定性影响程度是最为剧烈的;矿柱安全系数随着矿柱宽度地增加呈指数形式递增且递增速率不断加大,随矿体开采深度地增加呈幂函数形式递减且递减速率逐渐变缓,随矿房宽度地增加呈负指数形式递减且降低速率逐渐变慢。利用DPS和Matlab建立的矿柱安全系数回归方程得出保证安全生产的合理矿柱尺寸,矿房宽度应不超过8 m,布置条形矿柱宽度应不小于3.6 m,布置方形矿柱宽度应不小于5.9 m。结合采场矿柱布置实际,应用效果较为理想,可为下中段矿体回采矿块布置提供较好的依据。     

综合物探技术在小盘岭公路隧道选线中的应用

利用综合物探技术,查明岩体风化情况、围岩分类以及构造带分布,进而为公路隧道的选线提供足够的信息,具有重要的意义。采用先进的电阻率成像技术和高分辨率浅层地震勘探方法,在小盘岭公路选线时,取得了很好的应用效果。     

黄河“八七”分水方案的适应性评价与提升策略

黄河"八七"分水方案是流域水资源管理的重要依据。颁布30余年来,黄河流域自然环境、经济社会等发生了显著变化,亟需科学认识分水方案对环境变化扰动的适应性。运用动力系统原理构建分水方案适应性的动力微分方程和综合评价模型,从敏感性、稳定性、抗力和恢复力4个方面建立包含20个指标的适应性评价指标体系,定量评价1999年以来分水方案的适应性,并采用HP（Hodrick-Prescott）滤波识别适应性变化趋势。结果表明:分水方案对环境变化的适应性良好,19年中63.2%的年份适应性值大于1;适应性先升后降,2005年达到峰值,之后逐渐降低,2014年起适应性值小于1,表现为不适应。分析影响分水方案适应性的主要因素,提出分水方案调整策略,为支撑流域水资源管理提供方向参考。     

土壤颜色——一个可靠的气候变化代用指标

将研究剖面自上而下以2cm间隔采取的样品,烘干并研磨至小于45μm,此时,土壤的颜色将不再发生变化。将处理好的样品分别测土壤颜色指标亮度、红度和黄度,将测得的亮度、红度和黄度指标分MIS4、MIS3、MIS2和MIS14个阶段,通过与研究剖面的气候指标磁化率、粒度和CaCO_3在百年尺度、千年尺度上的对比分析,以及在万年尺度上与高纬格陵兰GRIP冰芯记录和反映全球冰量变化的SPECMAP曲线进行对比分析表明：土壤颜色指标作为气候变化的代用指标无论在百年尺度、千年尺度还是在万年尺度上均是可靠的,这种可靠性在末次冰期阶段表现得更为显著,这一结论是否适用于整个第四纪冰期间冰期旋回,尚需更多黄土剖面的研究事实来加以证明。     

大尺度土地利用变化对东亚地表能量、水分循环及气候影响的敏感性试验

利用NCAR大气环流模式CAM4.0,针对潜在植被和当代植被的分布情形进行了两组25 a的积分试验,探讨了土地利用变化对东亚地区地表能量平衡、水分循环和气候的可能影响.结果表明:以森林退化、农田迅速增加为主的当代土地利用变化,显著改变地表属性,使得东亚地区不同季节的地表反照率均明显增加,并显著改变东亚地区的冬、春季节的地表能量和水分循环.此外,当代大尺度土地利用变化对东亚地区大气环流也有一定影响,可引起东亚冬季风环流显著加强和东亚夏季较弱的偏南风异常.当代土地利用变化未能引起东亚地区近地面气温的显著变化,但可引起东亚北(南)部地区春季降水的显著增加(减小).     

山东省远距离热带气旋暴雨研究

应用1971-2003年的山东降水资料、常规天气图资料、台风年签和NCEP资料,对在华南沿海登陆和活动的热带气旋在山东造成远距离暴雨的气候特征进行统计分析,对环流形势场进行合成分析.建立了山东省远距离热带气旋暴雨的天气学模型.分别计算分析了山东有和无远距离热带气旋暴雨合成的水汽和温湿能的收支.结果表明:在华南沿海登陆和活动的热带气旋与西风带环流系统和副热带高压相互作用在山东造成的远距离热带气旋暴雨年均2.5次.暴雨的范围广、强度大.出现暴雨的时间比热带气旋登陆时间滞后.在山东造成远距离暴雨的热带气旋在华南沿海登陆时,中心东部有一股东南风或偏南风低空急流指向内陆.中高纬度中低层西风带环流弱,位置偏北.500 hPa西风带中的偏北气流与副高边缘的偏南气流在山东境内汇合.低层850-700 hPa伴有低值系统影响,山东为气旋性环流控制.热带气旋登陆后其中心附近的中低层偏南风急流向北伸展,绕过副高脊线直达山东.在台风中心附近至山东之间建立起水汽和温湿能的输送通道,把高温高湿的暖湿空气源源不断地向山东输送.在台风登陆后12-48小时内,山东暴雨区上空有大量的水汽和温湿能的净流入.暖湿气流与西风带气流相汇合,产生辐合上升,造成暴雨.     

太行山对北京“7.21”特大暴雨的影响及水汽敏感性分析的数值研究

运用GRAPES_Meso模式对2012年7月21—22日发生在北京地区附近的特大暴雨过程进行数值模拟和地形、水汽的敏感性试验。地形敏感性试验发现,在这次特大暴雨过程中,由于太行山北端的阻挡作用,使得气流和水汽辐合、抬升,加强了对流过程;对流层低层山前东南风和西南风、北风的辐合带增大了气旋性涡度,使东移到北京的低涡稳定维持5 h左右,对降水有明显的增幅作用;而且地形起伏和地形海拔高度对降水都有明显增幅作用,地形起伏的增幅作用较地形高度的大。水汽敏感性试验发现在这次特大暴雨过程中,水汽条件较小的变化,会导致水汽输送的明显差异,从而导致降水量显著地改变。     

Species sensitivity distributions: data and model choice

Species sensitivity distributions (SSDs) are increasingly incorporated into ecological risk assessment procedures. Although these new techniques offer a more transparent approach to risk assessment they demand more and superior quality data. Issues of data quantity and quality are especially important for marine datasets that tend to be smaller (and have fewer standard test methods) when compared with freshwater data. An additional source of uncertainty when using SSDs is appropriate selection from the range of methods used in their construction. We show through examples the influence of data quantity, data quality, and choice of model. We then show how regulatory decisions may be affected by these factors.     

Conditional nonlinear optimal perturbation: Applications to stability,sensitivity, and predictability

Conditional nonlinear optimal perturbation (CNOP) is a nonlinear generalization of linear singular vector (LSV) and features the largest nonlinear evolution at prediction time for the initial perturbations in a given constraint. It was proposed initially for predicting the limitation of predictability of weather or climate. Then CNOP has been applied to the studies of the problems related to predictability for weather and climate. In this paper, we focus on reviewing the recent advances of CNOP’s applications, which involves the ones of CNOP in problems of ENSO amplitude asymmetry, block onset, and the sensitivity analysis of ecosystem and ocean’s circulations, etc. Especially, CNOP has been primarily used to construct the initial perturbation fields of ensemble forecasting, and to determine the sensitive area of target observation for precipitations. These works extend CNOP’s applications to investigating the nonlinear dynamical behaviors of atmospheric or oceanic systems, even a coupled system, and studying the problem of the transition between the equilibrium states. These contributions not only attack the particular physical problems, but also show the superiority of CNOP to LSV in revealing the effect of nonlinear physical processes. Consequently, CNOP represents the optimal precursors for a weather or climate event; in predictability studies, CNOP stands for the initial error that has the largest negative effect on prediction; and in sensitivity analysis, CNOP is the most unstable (sensitive) mode. In multi-equilibrium state regime, CNOP is the initial perturbation that induces the transition between equilibriums most probably. Furthermore, CNOP has been used to construct ensemble perturbation fields in ensemble forecast studies and to identify sensitive area of target observation. CNOP theory has become more and more substantial. It is expected that CNOP also serves to improve the predictability of the realistic predictions for weather and climate events plays an increasingly important role in exploring the nonlinear dynamics of atmospheric, oceanic and coupled atmosphere-ocean system. Supported by National Basic Research Program of China (Grant Nos. 2006CB403606, 2007CB411800), National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 40830955, 40675030, 40505013), Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences (Grant No. IAP07202), and LASG State Key Laboratory Special Fund