规则波和不规则波条件下射流实验对比

利用三维声学多普勒流速仪分别对规则波和不规则波条件下垂向圆管射流的流场进行了测量。在规则波条件下,靠近自由表面的射流垂向速度横剖面出现了较为明显的"双峰"现象,相较而言不规则波条件下射流垂向速度横剖面保持更好的高斯分布,"双峰"现象更不明显。在波能密度和波能通量一致的比选原则下,射流在规则波条件下的轴线速度衰减在初始段较不规则波条件要快一些,这与上述 "双峰"现象存在一定的关系。     

长江源区通天河基流的计算与分析

通天河是长江源区最大干流,其径流与基流的变化基本上反映了整个源区的水文与水文地质特征.根据长江源区通天河流域的径流变化及区域水文地质条件等特征,首次选用改进加里宁方法计算了通天河直门达水文站1957-2009年实测径流量的基流;分析了该流域基流量的多年变化,研究了拐点流量Q0、退水指数α值及比例系数B值与基流量的关系....     

四川盆地降水变化的区域差异

利用四川盆地实测气象资料、NCEP/NCAR再分析资料以及NCDC全球气温距平资料,分析了四川盆地降水变化的区域差异。结果表明:盆地降水空间异常分布主要呈东西振荡特征,近46 a来,盆西降水显著减少,盆东降水总体变化趋势不明显。青藏高原夏季风指数、西太平洋副热带高压北界和脊线指数与盆地夏季降水的相关场表现为盆西和盆东反号分布,表明高原夏季风和西太副高可能是盆地降水东西振荡分布的重要原因。通过与全球气温变化的回归分析发现,盆地降水变化趋势的区域差异,特别是盆西地区的暖干化可能是对全球变暖的区域响应。     

中国西北干旱半干旱区年平均气温的时空变化规律分析

利用中国西北干旱区138个测站,近46年历年平均地面月气温资料,采用线性趋势分析、多项式拟合、EOF、REOF、Mann-Kendall、子波分析等方法,分析了干旱区年平均气温对气候变暖的响应.结果表明:(1)中国西北干旱半干旱区年平均气温近46年增温率为0.34℃/10 a.新疆西部、青海高原东部的部分地方受大地形背风坡影响有不显著的上升趋势,其余大部分区域增温显著,同步响应全球变暖.(2)年平均气温标准差分布不均匀.除南疆和海东-陇南-带相对较小,该区其余大部分区域年平均气温的年际变化稳定性差.(3)蒙陕甘宁-塔里木盆地是该区气温变化最敏感的区域.年平均气温的演变在干旱半干旱区一致性程度较高.从20世纪70年代初期开始发生降温-升温转型,1986年有一次显著突变,其后气温达到一个更显著的增暖时期;全区性的前10个偏热年,全部出现在20世纪90年代及以后,各分区的异常偏热年,大多数也出现在1990年以后;气温异常变化存在5年和10年左右的周期,从15年以上的变化层次来看,气温趋势还在偏高的位置.(4)年平均气温存在演变的地域差异,蒙新区和陕甘宁青区南北变化相反.(5)根据REOF分析将该区年平均气温异常细分为北部区、高原区、南疆区和东部区4个分区.西部干旱半干旱区年平均气温的转折存在区域差异,高原和南疆区单调增暖,无明显转折,北部区的转暖时间比较低纬度的东部大致要早5年左右.受高原"启动区"影响,其它区的突变比高原要晚3～10年,其它区的年代际变化比高原要晚1～2年.     

工业革命以来南海珊瑚钙化生长对海洋升温的响应

珊瑚礁不仅滋养着近1/3的海洋生物, 同时也贡献了近一半的浅海碳酸盐沉积, 在海洋碳循环中扮演重要角色。然而, 在"CO2问题"的影响下, 珊瑚钙化受到来自海洋升温和酸化的双重胁迫, 致使珊瑚礁生态系统遭受到严重的扰动。我国南海由北至南分布有大量的珊瑚礁, 在近几十年来活珊瑚覆盖率和生物多样性都呈现退化的趋势, 但尚不清楚珊瑚钙化是否也同样受到气候变化的干扰而处于退化状态。本研究汇集了目前已报道的南海滨珊瑚钙化生长的重建记录, 分别对海南岛、西沙和南沙典型珊瑚礁区的滨珊瑚钙化生长演变特征进行了对比分析, 探讨了工业革命以来南海珊瑚钙化对海水温度变化的响应情况。研究结果表明, 南海近岸和离岸的滨珊瑚骨骼密度均呈现长期下降的趋势; 而骨骼生长速率呈现多年代际的波动变化, 近50年以来仅在西沙显示出下降趋势, 这使得珊瑚综合的钙化速率在西沙和南沙均出现明显退化。进一步分析表明, 海水温度对南海滨珊瑚钙化生长有显著影响, 并且不同海域的背景温度决定着珊瑚骨骼生长对海表温度变化的响应情况。具体来说, 西沙和南沙的滨珊瑚骨骼密度受温度影响显著, 随着海温升高而逐渐降低, 而骨骼生长速率和钙化速率对温度变化并无明显响应。与前两者不同, 海南东部滨珊瑚的骨骼密度与温度变化关系并不显著, 而其骨骼生长速率和钙化速率受升温影响而有升高的趋势。这些差异可能反映了海南岛较低的冬季温度限制了珊瑚骨骼的钙化生长, 因此升温对珊瑚生长有促进作用; 而西沙和南沙海域的冬季温度均保持在适宜珊瑚生长的温度范围, 且夏季温度较高, 因此温度的升高可能限制了珊瑚钙化生长。     

三峡库区山地灾害基本特征及滑坡与降水关系

连阴雨是滑坡、崩塌等地质灾害的重要诱发因素,也是三峡水库安全的潜在威胁。利用三峡库区39个站1960—2015年春季逐日降水观测资料,分别分析了总的连阴雨和各类连阴雨的时空分布特征和变化趋势。结果表明：（1）从空间上看,连阴雨过程频次、总天数和总降水量均呈现自北向南逐渐增多的分布特征;从时间上看,在近56 a连阴雨过程的频次、总天数和总降水量呈明显减少趋势,1979年以来过程降水强度显著增强且年际变率明显。（2）从分类来看,持续时间5~6 d的短期过程频次、总天数以及总降水量均呈弱增加趋势,降水强度在整个库区均较强,持续时间7~10 d的中期过程和持续时间10 d以上的长期过程频次、总天数和总降水量呈减少趋势,且长期过程的减少趋势更明显,在2000年以后很少出现。（3）从连阴雨过程总降水量对春季总降水量的贡献占比趋势来看,连阴雨的贡献减弱,而小于5 d的非连阴雨过程增多。（4）就不同类型连阴雨而言,库区以南的区域主要以长期过程为主,而以北的地区主要以短、中期过程为主。（5）连阴雨过程总降水量的变化主要由过程总天数的变化引起。值得关注的是,在连阴雨长时间减少的背景下,在最近10 a来却表现出一些新的特征,连阴雨过程发生频次、总天数和总降水量增多且年际变率增大,特别在三峡库区的东南部,应重点关注库区东南部地质灾害。

     

北极海冰消融情景下东北航道通航性能演变分析

全球气候增暖,导致北极海冰消融加速,冰上丝绸之路的开通逐渐提上日程.本文针对2030-2070年俄罗斯8个重要港口通过东北航道到达白令海峡的通航性能,采用6种CMIP5气候模式在2种排放情景下的海冰数据,以及PC6破冰船和普通商船2种船型,分别对最优航线、通航时长、可通航里程以及通航成本4项要素进行研究.主要结论为:①...     

过去40年太湖剧烈的湖泊物理环境变化及其潜在生态环境意义

过去40年,全球气候变暖、辐射变暗和变亮、风速减弱、气候异常波动等自然环境变化以及筑坝建闸、岸堤硬质化和调水引流等强烈人类活动势必会深刻改变太湖湖泊物理环境和过程,驱动湖泊生态系统演化.基于历史文献、档案数据以及气象水文和透明度等长期观测数据,本文系统梳理了太湖气温、水温、风速、水位和透明度等物理环境空间分布和长期变化特征,探讨了气温和风速、水位和透明度相互协同作用机制及其潜在生态环境意义.受全球变化和城市化等影响,过去40年太湖气温和水温呈现显著升高趋势,而近地面风速则表现为持续下降,湖泊增温和风速下降有利于藻类生长和蓝藻水华漂浮聚集,某种程度上增加了蓝藻水华出现频次和集聚的面积.为防洪和满足流域日益增长的水资源需求,闸坝管控和调水引流使太湖水位呈现缓慢增加趋势,而入湖污染物增加和富营养化则造成水体透明度逐渐下降,致使透明度与水位(水深)的比值明显降低,减少了湖底可利用光强,恶化水下光环境,在一定程度上驱动了太湖水生植被和草型生态系统退化.湖泊物理环境长期变化逐渐拓展了太湖藻型生境空间而压缩了草型生境空间,加剧了草型生态系统向藻型生态系统转化和增强了藻型生态系统的自我长期维持.太湖湖...     

Elastoplastic model with loading memory surfaces (LMS) for monotonic and cyclic behaviour of geomaterials

A new elastoplastic model called loading memory surface based on the critical state concept and the multi‐surface framework is proposed for geomaterials. The model uses a hypoelastic formulation and two plastic mechanisms. The formulations of the model are made in three‐dimensional stress–strain space and work under both monotonic and cyclic loadings. A newly introduced formalism makes it possible to obtain the cyclic response directly from the monotonic loading one. This formalism gives a three‐dimensional generalization of the well‐known Masing rule. The model has been validated against test results of Hostun sand under several conditions: monotonic and cyclic, drained and undrained, tests in compression and in extension, and at different confining pressures and different densities. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

Modelling and experimental study of coupled exchange of p,p′‐DDE and colloids in a flume simulated stream–streambed system

Stream–subsurface exchange plays a significant role in the fate and transport of contaminants in streams. It has been modelled explicitly by considering fundamental processes such as hydraulic exchange, colloid filtration, and contaminant interactions with streambed sediments and colloids. The models have been successfully applied to simulate the transport of inorganic metals and nutrients. In this study, laboratory experiments were conducted in a recirculating flume to investigate the exchange of a hydrophobic organic contaminant, p,p′‐dichloro‐diphenyl‐dichloroethane (DDE), between a stream and a quartz sand bed. A previously developed process‐based multiphase exchange model was modified by accounting for the p,p′‐DDE kinetic adsorption to and desorption from the bed sediments/colloids and was applied to interpret the experimental results. Model input parameters were obtained by conducting independent small‐scale batch experiments. Results indicate that the immobilization of p,p′‐DDE in the quartz sand bed can occur under representative natural stream conditions. The observed p,p′‐DDE exchange was successfully simulated by the process‐based model. The model sensitivity analysis results show that the exchange of p,p′‐DDE can be sensitive to either the sediment sorption/desorption parameters or colloidal parameters depending on the experimental conditions tested. For the experimental conditions employed here, the effect of colloids on contaminant transport is expected to be minimal, and the stream–subsurface exchange of p,p′‐DDE is dominated by the interaction of p,p′‐DDE with bed sediment. The work presented here contributes to a better mechanistic understanding of the complex transport process that hydrophobic organic contaminants undergo in natural streams and to the development of reliable, predictive models for the assessment of impacted streams. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.