Near-term forecasts of stream temperature using deep learning and data assimilation in support of management decisions

Deep learning (DL) models are increasingly used to make accurate hindcasts of management-relevant variables, but they are less commonly used in forecasting applications. Data assimilation (DA) can be used for forecasts to leverage real-time observations, where the difference between model predictions and observations today is used to adjust the model to make better predictions tomorrow. In this use case, we developed a process-guided DL and DA approach to make 7-day probabilistic forecasts of daily maximum water temperature in the Delaware River Basin in support of water management decisions. Our modeling system produced forecasts of daily maximum water temperature with an average root mean squared error (RMSE) from 1.1 to 1.4°C for 1-day-ahead and 1.4 to 1.9°C for 7-day-ahead forecasts across all sites. The DA algorithm marginally improved forecast performance when compared with forecasts produced using the process-guided DL model alone (0%–14% lower RMSE with the DA algorithm). Across all sites and lead times, 65%–82% of observations were within 90% forecast confidence intervals, which allowed managers to anticipate probability of exceedances of ecologically relevant thresholds and aid in decisions about releasing reservoir water downstream. The flexibility of DL models shows promise for forecasting other important environmental variables and aid in decision-making.     

土地利用变化对流域水文过程时空分异的影响 ——以赣江流域为例

土地利用变化引起的水文分量时空变化对认识流域产汇流过程，优化流域土地利用结构和水资源规划具有重要意义。基于SWAT模型，本研究以赣江流域为例，结合1980、2000、2015年3期土地利用数据从水文响应单元的角度，系统分析了单纯土地利用变化对流域产流、蒸发、入渗以及径流等主要水文过程时空分布的影响。结果表明：1980~2015年间，流域内的土地利用变化主要表现为耕地和林地的减少，城乡建设用地的增加；林地的减少和城乡建设用地的增加是产流增加，蒸发和入渗减少的主要原因；总体上，土地利用变化对局部地区水文过程影响较大，但因土地利用类型之间的相互转化和其影响的叠加，流域尺度上的综合水文效应明显降低；土地利用变化导致整个赣江流域平均径流量增加了2.33×108m3，相比较近年来赣江径流的减小幅度其影响十分有限。近年来，赣江入湖径流量的下降主要是由气候变化和其他人类活动作用特别是流域工农业用水的大幅增长所致。流域水文过程模拟应充分考虑土地利用变化水文效应的时空分异，注重天然和社会水循环的耦合，才能更为真实的反映流域水文过程，更好的为流域土地利用结构优化和水资源的高效管理提供科学依据。     

夏热冬冷地区屋顶绿化全年能耗削减及成本效益

绿化屋顶的降温节能效益已有诸多文献报导,但专门针对夏热冬冷地区不同屋顶绿化模式的全年能耗模拟研究并不多见.以南京为例,采用EnergyPlus模型分析粗放、半密集、密集3类典型屋顶绿化的全年建筑能耗削减效应及季节规律,基于降温节能价值开展成本效益分析.结果 表明,屋顶绿化能够通过蒸散与隔离作用调节建筑屋顶表面温度,夏季以降温为主,最大降温幅度为29.3℃,冬季以保温为主,最高升温幅度为13℃.夏冬两季屋顶表面温度的降低/升高分别引起建筑制冷/热负荷的削减:粗放、半密集、密集3种绿化屋顶夏季制冷负荷削减率分别为-0.4％、2％和2.4％,冬季制热负荷分别降低16.5％、23.1％和28.3％,全年建筑能耗削减率为1.9％、4.9％和5.9％,其中,顶层能耗削减占削减总量的11％～71％.成本效益分析结果表明,密集型屋顶绿化的财务净现值最大、投资回报率最高,但3类绿化屋顶在40年生命周期内均无法通过能耗削减效益收回投资成本.研究结果可为同气候区屋顶绿化设计与推广提供参考.     

常州市春节期间污染物相关性分析

分析了常州市2017年春节前后各污染物浓度的关联性和差异性。结果表明,除O_3外,春节期间各污染物均值均低于春节前后,春节前后随着污染源的变化,污染物之间的相关性表现出较为明显的差异。SO_2与PM_(2.5)、PM_(10)、CO和NO_2的相关性均较春节前后有显著下降;爆竹集中燃放时间段,CO与综合指数、PM_(2.5)和PM_(10)之间的相关系数0.96;而在烟花爆竹燃放相对较少的初三和初四,该相关系数0.6。工业减产停产和机动车使用减少对空气质量改善有较大贡献,而在不利气象条件下,烟花爆竹可导致空气质量在短时间内恶化。     

Preparation and Characterization of Collagens from the Skin of Northern Snakehead (<Emphasis Type="Italic">Channa argus)</Emphasis>

Channa argus, a type of snakehead fish native to China, is a popular food fish in certain Asian countries but is a known destructive invasive species in the US. In this study, the two collagens, i.e. acid-soluble collagen (ASC) and pepsin-solubilized collagen (PSC), were obtained from C. argus skin. The yield of ASC was 28.0% and that of PSC was 16.8% on the dry bases. The collagens were identified as the collagen of type I by SDS–PAGE patterns. The Tds were approximately 27.0?°C. Similar ultraviolet spectra of both collagens were observed. Fourier Transform infrared spectra indicated PSC structure had a little change due to the loss of terminal domains by pepsin digestion. The results of XRD proved that the two collagens retained their helical structures. The results suggest that the collagens isolated from C. argus can potentially be alternative sources of vertebrate collagens for use in the food and other industries.     

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)对半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)免疫相关基因表达的影响

为了解全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctane sulfonate, PFOS)暴露对半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)免疫功能的影响,在实验室条件下,运用RT-PCR方法分析了PFOS暴露对半滑舌鳎热休克蛋白hsp70、hsp90、C型凝集素(c-type lectin)和细胞色素c氧化酶(cytochrome c oxidase, cox)等4种免疫相关基因表达水平的影响。实验测定了上述4种基因在半滑舌鳎肝、鳃、肠及肌肉4种不同组织中随时间(0、24 h、48 h、96 h和7 d)的表达变化情况。结果表明,在4种组织中,hsp70基因的表达与对照相比为上调,其中,肝组织hsp70基因的表达量显著高于其他各组织,且表达高峰值的出现也早于其他各组织;hsp90基因在肝和鳃组织中表达量随时间不同而波动,在肠组织中表达上调,在肌肉中表达显著下调;c-type lectin基因表达量与对照组相比表达显著下调或无明显差异;cox基因在肝组织和肠组织中表达下调,在鳃和肌肉中表达上调。上述研究结果表明,PFOS能引起免疫相关基因的表达变化,对半滑舌鳎具有潜在的免疫毒性。肝组织中各免疫基因对PFOS胁迫的响应高于其他组织。本研究可为阐明全氟辛烷磺酸盐对半滑舌鳎的免疫毒性提供基础数据。     

屏蔽服冷却系统对人体表面温度影响的研究*

为科学有效地论证多种方式组合的冷却屏蔽服在不同环境条件下对人体表面温度控制的效果，需要对冷却系统及人体敏感部位发热量进行客观评估。通过对5名健康男性的高温测试，探究人体在不同环境温度下体表温度的变化，得出胸部、背部及额头为热量最高部位，并构建以“人体-降温屏蔽服-外界环境”为主体的冷却系统数值模型，对不同环境中的屏蔽服冷却效果展开研究，分析穿戴冷却屏蔽服时人体躯干部分的温度分布及影响。结果表明:在屏蔽服中靠近胸部、背部部位引入相变材料和风扇，均可帮助人体降低体温，提高舒适度。     

“三线一单”促进四川省高质量发展

过去40年来我国经济建设取得了举世瞩目的成绩,但是也留下了很多生态环境问题。目前我国经济已经由高速增长阶段转向高质量发展阶段,但高质量发展缺乏指标体系和具体路径。“三线一单”是一套生态环境分区管控体系,其主要目的是统筹地方社会经济与环境保护的矛盾,促进经济结构转型。四川省在“三线一单”编制过程中,通过建立指标体系从生态环境保护的角度为地区高质量发展提供了量化标准,通过差异化管控要求为地区高质量发展提供了具体路径,从生态环境角度助力高质量发展。