基于平稳与非平稳GEV模型的鄱阳湖流域极值降水模拟

论文基于鄱阳湖流域降水数据,采用平稳和非平稳GEV模型进行极值降水的模拟和分析。检测各站年最大1 d降水量序列（AMS1）的非平稳特征,将时间作为位置参数的协变量进行非平稳AMS1序列的GEV模拟。结果表明：1）鄱阳湖流域AMS1序列的形状参数基本均大于0,服从Fréchet分布;位置和尺度参数的空间分布较一致,形状参数则有差异。2）在较高重现期下由轮廓似然方法估计的置信区间比Delta方法更准确;重现水平的轮廓似然函数曲线在较高重现期之下呈较显著不对称性。3）不同重现期下的鄱阳湖流域极值降水等值线图的空间分布特征,与位置和尺度参数的分布图更为接近,与形状参数的差别则较大。4）基于非平稳GEV模型得到赣县站随时间变化的极值降水设计值,其在1951年的100 a一遇设计值到2010年下降为接近50 a一遇,预示着未来发生极值降水和洪灾的风险加大。     

杭州城市热岛空间分布及时域-频域多尺度变化特征

利用杭州20个自动气象站逐时数据计算2006年四季各站平均热岛强度,用薄盘样条函数法研究杭州城市热岛的空间变化,发现:夏秋季时较强,而春冬季强度较弱;总体趋势是杭州市丰体城区最大,向外辐散,逐渐减弱.利用2006年2月～2007年2月逐时气象数据,结合Morlet小波变换方法分析了杭州热岛周期变化特征,发现:其在频域上具有多尺度的周期振荡,尺度主要是24 h(日)、168 h(周)和1 490 h(2月).以日为周期的热岛强度与局地气候系统、地面长波辐射、近地层热量交换、人为热的日周期变化有关;而以周为周期的热岛强度变化成因主要与人类活动及城市大气污染物排放的"周末效应"有显著的关系;以2个月为周期的变化特征与一些较大尺度的自然变化相关.结果表明,杭州城市热岛时空变化是天气系统、地面长波辐射、下垫面、大气污染、人为热、人类活动、近地层热量交换等共同作用的结果.     

环杭州湾地区城市扩张的遥感动态监测

以环杭州湾地区为研究对象,应用决策树和形状指数相结合的方法从TM影像中分别提取了2003年和2006年的城镇用地信息,并对杭州市、绍兴市和宁波市的城市扩张特点进行了分析和研究。通过精度检验,城镇用地总体Kappa系数都在0.87以上,说明该方法提取城镇信息是行之有效的。2003年环杭州湾地区的城镇用地面积为914.04km²,2006年为1 286.1km²,4年间城镇用地净增了372.06km²,主要城市用地净增了192.6km²;杭州市、绍兴市、宁波市市区面积增加了43.7 km²;而其它县城与开发区增加了145.6 km²;说明小城市在环杭州湾地区城市化进程中处于主导地位;而大城市的作用则相对较小。杭州市、绍兴市城市扩张明显,其中尤以杭州市下沙区和绍兴市袍江工业园区的扩张最显著;宁波市城市扩张最小,特别是余姚城区。扩张方向上,杭州市主要向西北和北面扩张;宁波市在各个方向上的扩张比较平均。     

鄱阳湖生态经济区小流域土壤侵蚀模拟

在Arc Gis 10.0平台下,构建了鄱阳湖生态经济区小流域土壤侵蚀SWAT模型。利用潭口和渡峰坑水文站的逐日径流、泥沙实测数据对模型进行了校准及验证,并分析了土壤侵蚀的时空分布特征。模型适用性评价结果(月径流:0.886 2≤R2≤0.967 6,0.81≤NSE≤0.87;月泥沙:0.837 4≤R2≤0.911,0.68≤NSE≤0.76)显示了良好的精度,表明建立的Arc SWAT2009模型适宜研究区的土壤侵蚀模拟。土壤侵蚀时空分布特征显示,1983-2012年汛期(4-8月)土壤侵蚀为全年的83.2%,说明强降雨是形成土壤侵蚀的主要原因;其中,87.3%的研究区面积处于微度或轻度侵蚀级别;且农业发达和城镇密集的地区土壤侵蚀强度较高,其侵蚀模数居前两位,表明人为活动可能是土壤侵蚀的重要因子之一。     

流域总量控制下赣江流域控制单元划分技术

作为“控制单元的总量控制技术”的关键环节,控制单元的概念、内涵及划分方法一直存在较大分歧,其重要性没有得到应有的体现. 在分析欧美控制单元的基础上,提出了控制单元的概念(基于“控制单元的总量控制技术”的理念,为实现水环境容量总量的计算、分配和管理等目标,综合考虑水文、水环境、水生态和水体使用功能等因素而人为划分的水质目标管理单元),并阐述了其内涵. 基于GIS技术,采用多指标空间叠加分析和专家判断方法,提出了不同尺度流域的控制单元的划分原则、指标体系及技术路线,并以赣江和锦江流域为例进行了控制单元的划分,赣江流域划分为17个1级控制单元、57个2级控制单元;锦江流域划分为4个控制单元. 对锦江流域开展了非点源参与下动态水环境容量计算及控制单元总量动态分配,丰水期COD_Mn和NH₄+-N水环境容量分别占研究区年总容量的63.4%和60.6%. 假设总量利用率为70%,将控制单元的分配结果作为SWAT(soil and water assessment tool)模型的点源输入,验证控制单元划分方案的可行性,模拟结果显示,良田和均车断面的ρ(NH₄+-N)均满足GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质标准的要求,说明划分方案可行.      

环杭州湾地区近36年自然植被净初级生产力的变化特征

利用LPJ模式,以1971—2006年常规气象站观测资料作为模式输入数据,模拟了环杭州湾地区植被NPP,并分析了近36年来研究区植被NPP的时空变化特征。结论表明:①环杭州湾地区NPP 36年平均为552.10 gC/(m2.a),逐年变化呈上升趋势,速率为1.52 gC/(m2.a2);②研究区植被NPP 36年平均在494.23～617.23 gC/(m2.a)之间;东部沿海及距海较远地区值较大,且基本上呈经向分布;而中部地区值较小,且基本呈纬向分布;NPP年代空间分布与NPP近36年平均空间分布情况基本一致;③随着气候条件的变化,NPP相对大值区在空间上增大,但是增幅有一定的地域性差异;随着降水或CO2浓度的增大(减小),NPP有增大(减小)的趋势;随着温度或云量的增大(减小),NPP有减小(增大)的趋势;在1971—2006年间,对环杭州湾地区植被NPP起主要影响的因子为CO2浓度,其次为云量。     

鄱阳湖流域典型树种夏季气孔导度模型及影

植物气孔是调控土壤-植被-大气连续体间物质和能量交换的关键环节,其变化对植物蒸腾作用有着重要的影响,进而对环境湿度和温度等起着重要的调节作用. 基于鄱阳湖流域5种典型树种叶片气体交换观测数据,对14种组合的气孔导度模型〔Jarvis模型12种,Ball-Berry-Leuning(BBL)模型2种〕的参数进行了拟合,筛选出5种典型树种夏季最优气孔导度模型;结合多元逐步回归技术,分析了大气温度(T_a)、叶片与空气间饱和水汽压差(D_e)、光合有效辐射(PAR)、大气CO₂浓度(C_a)4种环境因子对气孔导度的影响. 结果表明:杉木(Cunninghamia lanceolata)、湿地松(Pinus elliottii)、马尾松(Pinus massoniana)的最优模型均为BBL-B2模型;沉水樟(Cinnamomum micranthum)的最优模型为BBL-B1模型;柑桔(Citrus reticulata)的最优模型为Jarvis-J12模型;饱和水汽压差(D_e)为影响鄱阳湖流域5种典型树种夏季气孔导度的最敏感因素.      

湖北省风能资源的高分辨率数值模拟试验

利用边界层模式CALMET耦合中尺度模式MM5对湖北省的风能资源分布特征进行数值模拟,得到水平分辨率1 km、 垂直高度10~150 m覆盖全省的风能资源分布。通过与测风塔对比发现,模式对九宫山7月、 11月的逐时有效风速的模拟相关系数分别为0.59、 0.57;受下垫面复杂地形的影响,10 m高度上的误差最大,50 m高度的模拟效果好于其他高度。70 m高度上数值模拟风速年均误差为7.21%,逐月平均风速误差范围在6.62%~7.30%之间。全省风能资源的总体分布特征是:中东部大于西部,西部的等值线相对凌乱且密集,冬、 春季风速、 风功率大于秋季,西部地区为风资源较贫乏地区。数值模拟结果虽然存在一定的误差,但模拟得到的风能资源分布趋势是符合本地区气候和地形特征变化规律的,可以作为制定区域风电发展规划的科学依据。在进行风电场选址时,对于误差大于平均水平的地区需要多布设测风塔。