Adaptation of Climate Model Projections of Streamflow to Account for Upstream Anthropogenic Impairments

A statistical procedure is developed to adjust natural streamflows simulated by dynamical models in downstream reaches, to account for anthropogenic impairments to flow that are not considered in the model. The resulting normalized downstream flows are appropriate for use in assessments of future anthropogenically impaired flows in downstream reaches. The normalization is applied to assess the potential effects of climate change on future water availability on the Rio Grande at a gage just above the major storage reservoir on the river. Model‐simulated streamflow values were normalized using a statistical parameterization based on two constants that relate observed and simulated flows over a 50‐year historical baseline period (1964–2013). The first normalization constant is a ratio of the means, and the second constant is the ratio of interannual standard deviations between annual gaged and simulated flows. This procedure forces the gaged and simulated flows to have the same mean and variance over the baseline period. The normalization constants can be kept fixed for future flows, which effectively assumes that upstream water management does not change in the future, or projected management changes can be parameterized by adjusting the constants. At the gage considered in this study, the effect of the normalization is to reduce simulated historical flow values by an average of 72% over an ensemble of simulations, indicative of the large fraction of natural flow diverted from the river upstream from the gage. A weak tendency for declining flow emerges upon averaging over a large ensemble, with tremendous variability among the simulations. By the end of the 21st Century the higher‐emission scenarios show more pronounced declines in streamflow.     

空气污染天气过程与气象要素之间的关联性分析

随着经济和社会的不断发展,地球的环境正在遭受着严重的侵害,关于环境的问题也日益显现出来,比如全球变暖、雾霾等现象。本文分析了空气污染的因素、气象要素对空气质量的影响,并提出了防治空气污染的对策。     

极端干旱水文年(2011年)夏季珠江口溶解氧的分布特征及影响因素研究

气候变化背景下,极端气候事件对河口生态环境的影响已引起许多研究者的关注.基于2011年夏季的调查资料,分析了珠江口在极端干旱情况下溶解氧的分布特征及其与海水稳定性、营养盐和浮游植物分解之间的关系,并对河口底层低氧区的成因进行初步探讨.调查结果发现,在珠江特低径流量的情况下,珠江口邻近海域底层明显出现低氧状态,DO的最低值仅为1.38 mg.L-1.相关性分析显示,表层水和底层水之间的ΔDO与ΔT、ΔS、ΔDIN、ΔSS和ΔPOC都达到显著相关的水平,其中ΔDO与ΔT和ΔPOC呈极显著的正相关,而与ΔS呈极显著的负相关关系.研究表明,与1999年和2009年夏季不同,2011年夏季珠江口底层低氧环境的形成主要与极端干旱气候下低径流导致河口水体滞留时间延长及颗粒态有机物质在沉降过程中的分解耗氧有关.另外,从最低DO值的角度分析,珠江口季节性缺氧程度在过去20 a间并未呈现显著的变化趋势.     

树木水分胁迫和抗旱性机理研究进展

本文从植物对干旱胁迫的反应和抗旱指标、光合作用和蒸腾作用和水分利用效率等研究途径,以及人工采取的抗旱措施等方面阐述了森林植物的抗旱性机理研究现状,并提出了今后研究的重点方向。     

基于Copula函数的汉江中上游流域极端降雨洪水联合分布特征

选取汉江中上游流域作为研究对象,根据流域九个气象站点1969~2008年逐日降雨资料以及丹江口水库同时期日入库流量资料,采用年最大值法(AM)和百分位法两种选样方式选取1 d、3 d降雨和1 d、3 d洪量极值样本,分别运用广义极值分布(GEV)、广义帕累托分布(GPD)、伽玛分布(Gamma)3种极值统计模型对样本进行单变量边缘分布拟合,运用Gumbel、Clayton以及Frank Copula函数模型对样本进行多变量联合分布拟合,遴选出描述流域降雨和洪水联合分布规律的最优概率模型。结果显示:对于AM选样样本,边缘分布为GEV时降雨洪量的二维和三维联合分布Frank Copula函数拟合效果最优;对于百分位选样样本,边缘分布为GPD时降雨洪量的二维联合分布Gumbel Copula函数拟合效果最优,三维联合分布则是Frank Copula函数拟合效果最优;比较二维和三维Copula函数模拟结果,三维联合Copula函数推求的设计值更大,说明三维联合分布考虑了更多的变量和极值信息,能更全面地反映极端降雨洪水事件的真实特征,对工程设计更显安全。     

1961-2012 年西藏极端降水事件的变化

利用18 个气象站点1961-2012 年逐日降水量资料,计算了10 个极端降水指数,采用滑动平均、线性回归、Mann-Kendall 非参数检验和Morlet 小波分析等方法,分析了西藏极端降水事件的变化规律。结果表明：西藏近52 a 连续干旱日数（CDD）呈显著减少趋势,最大5 d 降水量也趋于减少但不显著,大雨日数和强降水量的线性趋势不明显,其他6 个极端降水指数都表现为增加趋势且不显著。与全球、青藏高原及其周边地区比较,西藏CDD和连续湿日的变幅明显偏大,最大1 日降水量、强降水量和极强降水量的变幅明显偏小。除CDD外,极端降水指数的变化趋势与海拔高度呈显著的二次曲线关系,仅有中雨日数的变化趋势与经度呈显著的正相关。在近52 a 的时间尺度上各项极端降水指数都存在3～4 a 显著周期,多数指数也存在12a、15 a 和16 a 的周期。在时间转折上,CDD的突变点时间较早,从1974 年开始;中雨日数、连续湿日和年总降水量的突变点发生在20 世纪80 年代末。从空间分布来看,那曲地区西部是极端降水指数变化最为显著的区域,雅鲁藏布江中游大部的多数极端降水指标趋于下降,而山南地区南部、林芝地区东南部的降水极值和降水强度都在增加。     

基于标准化降水蒸散指数的陕西省近50 a干旱特征分析

基于陕西省18 个气象站点1961-2010 年实测气象资料,利用标准化降水蒸散指数(SPEI),通过计算各站历年逐月的SPEI 指数值,统计近50 a 各站点出现的干旱过程,分析了陕西省历年、历年各季及月尺度上的干旱发生频率、覆盖面积和干旱发生强度,揭示了陕西省干旱发生的时空和强度演变特征。研究结果表明,近50 a 来陕西省干旱发生频率呈明显的增长趋势,尤其是1990 年以来的近20 a;陕西省在年、春、夏、秋、冬及月尺度上均有干旱发生。其中,秋季干旱最为严重,春季次之。在年代际变化方面,全省以20 世纪90 年代干旱最为严重,2000 年以来的干旱次之;干旱出现既有全省性的大范围干旱,也有区域性的局部干旱,分布极不均匀,总体分布特征是北多南少;干旱发生强度分布呈现出关中最强、陕南次之、陕北最弱的特点。     

基于余震序列分布信息的地震极灾区快速判断方法研究

利用震级加权标准差椭圆法研究了基于震后短期内(24 h)余震序列判定地震极灾区的方法,研究结果表明:1利用该方法判断宏观震中是一种比较可行的方法,不同震源破裂方式的震例利用该方法判断宏观震中的精度不同,倾滑-近倾滑型破裂方式的震例利用余震序列判定宏观震中的精度最高;2整体上看,利用该方法判断极灾区长轴方向的准确性低于利用距震中最近活动断裂判断的准确性,但对于倾滑-近倾滑型破裂方式的震例,利用该方法的准确性高于利用断层数据判定的准确性。     

基于CI指数的祁东县干旱特征分析

利用衡阳市祁东县气象站1960~2013年逐日平均气温、降水观测数据,计算综合气象干旱指数。以国家标准《气象干旱等级GB/T20481~2006》为依据划分不同干旱等级、计算干旱日数、干旱强度等,在此基础上统计干旱日的年、年代际统计并作了线性分析,并为应对干旱提出了自己的建议:祁东县干旱日每年均有出现,但不同强度干旱日发生频率不同,在全球变暖大背景下,干旱日等级越高,其增幅愈明显;祁东县的平均干旱过程数为2.5次/a,一年出现2次干旱过程几率最大,无旱过程的几率为9.3%;在统计年干旱强度时,选用持续时间最长的一次有较好代表性。近54a来,干旱强度年变化可分为三高两低,目前处于干旱强度较高期;祁东县大部分年份有季节性干旱,单季旱以秋旱为主,在双季干旱中,夏秋连旱居多,历史上夏秋冬连旱出现了三次;为了应对日趋严重的干旱,需增强人们的防旱抗灾意识、加大水利设置投入、推广节水农业和提高干旱监测预警能力。     

基于SA-ELM的爆破震动速度预测

针对爆破震动速度与其影响因素之间的复杂非线性,结合模拟退火算法(SA)的全局寻优性,提出了一种新的SA-ELM算法.以矿山周边建筑物爆破震动实测数据作为训练样本,选取总药量、最大段药量、测点与爆破点距离、地面震动特性、建筑物震动特性等8个影响因素作为输入变量,建立了爆破震动速度预测的SA-ELM模型.模型训练值和预测值与实测值的均方误差(MSE)分别为0.20和3.26,平均相对误差控制在5％以内,显示出该模型具有良好的训练精度和泛化能力.对比传统ELM模型,SA-ELM模型不但提高了精度和泛化能力,而且降低了隐层节点数变化对训练结果的影响,提高了模型的稳定性.