Scale impacts on spatial variability in reference evapotranspiration

ABSTRACT

Evapotranspiration (ET) is one of the most important components in the hydrological cycle, and a key variable in hydrological modelling and water resources management. However, understanding the impacts of spatial variability in ET and the appropriate scale at which ET data should be incorporated into hydrological models, particularly at the regional scale, is often overlooked. This is in contrast to dealing with the spatial variability in rainfall data where existing guidance is widely available. This paper assesses the impacts of scale on the estimation of reference ET (ETo) by comparing data from individual weather stations against values derived from three national datasets, at varying resolutions. These include the UK Climate Impacts Programme 50 km climatology (UKCP₅₀), the UK Met Office 5 km climatology (UKMO₅) and the regional values published in the Agricultural Climate of England and Wales (ACEW). The national datasets were compared against the individual weather station data and the UKMO₅ was shown to provide the best estimate of ETo at a given site. The potential impacts on catchment modelling were then considered by mapping variance in ETo to show how geographical location and catchment size can have a major impact, with small lowland catchments having much higher variance than those with much larger areas or in the uplands. Some important implications for catchment hydrological modelling are highlighted.

Editor D. Koutsoyiannis; Associate editor L. Ruiz     

贺兰山东麓罕见特大暴雨的预报偏差和可预报性分析

提要:利用常规气象观测资料、银川CD多普勒雷达探测资料和ECMWF、T639、WRF、NCEP/NCAR等模式资料,分析了宁夏气象台漏报的2016年8月21日夜间贺兰山东麓历史罕见特大暴雨天气过程的成因,探讨了重大预报误差之缘由和可预报性,结果表明:(1)ECMWF、T639、WRF三种模式均预报宁夏中北部有15 mm以下的降雨,量级显著偏小是漏报诱因;而ECMWF降雨预报结果明显优于其他模式。(2)2016年8月中下旬西太平洋副热带高压持续偏强、位置偏北,21日达最强,在588dagpm线控制下,592dagpm线从宁夏南部东退,受低层切变线、辐合场和低空急流及贺兰山地形的共同影响,引发了宁夏极为罕见的特大暴雨。当地预报员对于极端暴雨事件预报经验匮乏,对副热带高压强盛、位置偏北的极强暴雨环流形势演变了解和认识欠缺。(3)源于东海的中低层偏东气流在西行中形成东南和南风低空急流,并在贺兰山东麓建立一暖性辐合线,由于贺兰山地形阻挡了气流的移动而产生的绕流、摩擦辐合及迎风波抬升,延长了降雨时间,对暴雨的增幅有促进和加强作用,预报中忽视了贺兰山地形对降雨影响。(4)对暴雨预报有效的物理量场θ_(se500)-θ_(se850)0K、θ_(se500)≥337K和θ_(se850)≥337K、K指数≥38℃、LI≤-3、Q_(700)≥12kg·kg~(-1)等指标掌握应用不熟练。分析结果表明:对于8月21日特大暴雨预报员可提前6h确定暴雨落区、订正降雨量级达到暴雨,可做到过程不漏报,但是经订正后的预报无法报出历史罕见的极端暴雨。     

纯球坐标系内各项重力校正值计算方案和计算过程

在国内,首次阐述了"纯球坐标系内各项重力校正值的计算方案和计算过程".该计算方案有如下优点:①以观测点P为中心,以球面距离am=am-1+Δa·bm-1(m=2,3,...,M)为半径将计算区划分为M个环带,再以Δλ0为由P点出发射线的角度间隔将所有环带等分为N (整数)份的计算区划分方案是最严密拼接,因而校正值的计算精度相当高.②在地形复杂和相对高差大的情况下,通过减小Δa、b和Δλ0 数值,可进一步提高计算精度.③可以直接采用带有经、纬度坐标的高程数据,进行大面积测区的各项重力校正值计算,而不受6°带和标准图幅限制.     

GPS卫星运动状态算法及其软件实现

确定卫星的位置和速度是GPS定位导航的基础,以二体问题为基础,介绍了卫星运动状态的计算方法,建立了计算卫星实时位置、速度的数学模型,并运用C 语言实现了算法,证实了算法的正确性。     

2013年河北中南部PM_(10)和PM_(2.5)浓度时间变化特征及其影响气象条件分析

对2013年河北省中南部的石家庄、保定、沧州、衡水、邢台和邯郸6个地市市区各站点逐小时PM10和PM2.5监测资料及相应气象资料分析结果表明:6个地市中邢台年污染日数最多,对应其年平均风速最小;沧州的最少,年平均风速最大。各地市各个级别污染日数不同,五、六级重污染天气均集中在10月—次年3月。首要污染物主要是PM10和PM2.5,但比例不尽相同。特殊的地理位置、污染源差异和气象条件的差异造成各地市污染日数、级别的差异。6个地市污染天气过程时段大都相同,区域性污染明显。各地市PM10和PM2.5浓度平均最大值均出现在冬季,PM10浓度平均最小值均出现在夏季,各市PM2.5浓度平均最小值出现的季节不同。6个地市PM10和PM2.5浓度值的月变化趋势相似。不同季节各地市PM10和PM2.5浓度日变化趋势不同,极值出现的时间也各不相同,极值出现的时间与气象条件和人类活动关系密切。秋、冬季各地市PM10和PM2.5浓度日较差多大于春、夏季的。各地市PM10和PM2.5浓度日均值与当地的日均气温、风速、能见度呈负相关关系,与相对湿度呈正相关关系且相关性比较显著。     

我国西北地区多年降水的氢氧同位素分布特征研究

降水是干旱区水文循环研究不可缺少的水文要素,为了揭示我国西北地区大气降水的氢氧同位素时空分布特征,合理开展不同尺度水文循环研究和建立对比标准,系统搜集分析了乌鲁木齐、银川、张掖、兰州、平凉、西安和拉萨七个地区多年大气降水的氢氧同位素数据资料。分析结果表明:乌鲁木齐、银川、张掖和兰州四个地区的δ18O值夏半年明显高于冬半年,从全年尺度上来看只是受到了温度效应的影响;而位于关中盆地的西安地区则由于复杂的水汽来源,冬半年表现出受温度效应的控制,夏半年转为雨量效应控制为主。平凉地区δ18O与其它海拔相近地区(如兰州)相比5~9月份均偏负,这与平凉地区较弱的城市热岛效应有关。西北地区大气降水δD和δ18O的变化范围均在全球大气降水的变化范围之内,除平凉和拉萨外,其它几个地区大气降水线方程的斜率和截距均小于全球大气降水线,说明这些地区的降水是在干旱环境下经历较强程度的蒸发条件下进行的,且在降水过程中还可能受到了局地二次蒸发凝结等水汽循环的影响。而该区域大气降水的氘盈余(d值)表现出冬半年高、夏半年低的特点,表明冬半年和夏半年水汽来源不同或者水源地的蒸发条件不同。     

从阿巴拉契亚-阿钦塔造山带看中国北方大陆南缘古生代的油气前景

阿巴拉契亚-阿钦塔造山带是北美乃至世界著名的大陆边缘挤压碰撞推覆造山带,是地质学研究的经典地区之一,也是许多经典地学理论和概念的发源地.其中,对地质学影响最大的当属地槽学说.继20世纪60年代由深海钻探带来地学革命之后,由COCORP实施的地震反射剖面和深钻揭示了该造山带的巨大推覆构造.人们惊奇地发现,在巨大推覆体之下...     

对冀北-辽西-大兴安岭地区晚中生代地层划分、对比的区域构造学思考

根据冀北-辽西-大兴安岭地区晚中生代具有相关沉积建造组合、火山-沉积建造组合、生物组合和构造类型组合特征,提出建立与造山运动"同期"的构造地层单位概念.认为这种构造地层单位的概念有利于以区域构造演化为主线,理解"同造山期"陆缘活化区陆相沉积以及火山-沉积盆地地层系统的复杂性,并从区域构造学角度提出该地区地层划分、对比的方案.     

利用长周期面波研究华北地区地壳与上地幔结构的横向非均匀性

本文以太行山为界将华北地区分为东西两部分,东部为河淮块体,西部为鄂尔多斯块体.利用最小二乘法,从混合路径基阶瑞利面波群速度频散提取两块体的纯路径频散,并反演其地壳、上地幔的层状结构.所得结表果明,两块体的面波频散和地壳、上地幔结构存在明显差异.东部的河淮块体地壳较薄,地壳内平均速度比西部的鄂尔多斯块体壳内平均速度约低0.13km/s,壳内20km深度左右出现低速层;而西部的块体壳内速度成层递增,未见低速层出现.两块体上地幔顶部速度均偏低,地幔低速层的埋藏深度基本相同.但西部块体地幔低速层厚,且比东部块体地幔低速层的速度约低0.3km/s.     

轴压下两体力学模型的转化条件及影响因素分析

接触界面的相互作用是影响工程稳定的重要因素,基于接触面两侧介质的实际受力状态,采用一体两介质力学模型与两体两介质力学模型加以描述。通过一体和两体模型试件的轴压破坏试验,分析了两种模型的力学响应的差异,并认为：一体两介质力学模型在符合一定条件情况下可以转变为两体两介质力学模型。此外,还对影响两种力学模型性能的参数进行了分析。提出对一体两介质力学模型力学性能产生影响的参量是低强度介质与高强度介质的静载极限强度比k以及两种介质之间的黏结力c;对两体两介质力学模型力学性能产生影响的主要参量除了k之外,尚有两种介质的断裂韧度比? 、体积比? 以及界面的粗糙程度