灰色季节性指数自记忆模型及其在海河区降水模拟与预测中的应用

准确的降水模拟与预测,对防汛、抗旱及区域水资源管理有着重要的指导作用。由于降水序列波动较大,传统的灰色模型所得到的降水模拟值和预测值往往趋于平均值,论文从输入数据和模型结构改进两个方面对传统的灰色模型进行改进——采用季节性指数法对降水数据进行平滑处理,引入自记忆函数,构建灰色季节性指数自记忆模型（SS-GM）,并将其应用于海河区降水过程的模拟和预测。结果表明：①该模型较传统灰色模型而言,模拟效果有很大程度的提高,能够准确模拟年和月尺度的降水过程,各水资源二级区的月尺度Nash-Sutcliffe 系数（NSE）和决定系数（R²）均达到了0.60 以上,大部分区域年降水模拟的NSE和R²均在0.70 以上,且在较大的时空尺度上,模拟效果更佳;②模型具有一定的月降水量的预测能力,在1~2 月预见期内,各分区降水预测值NSE达到0.50 以上,大部分地区NSE值超过0.60;③模型结构简单、计算方便,能很好地反映降水数据序列的变化趋势,且具有较高的模拟及预测精度。     

土地利用类型与水分亏缺的风险程度关系——以北方农牧交错带黄土高原区为例

在北方农牧交错带植被重建中适宜乔、灌、草种生态区划的基础上,以该区域黄土高原区作为研究区,结合该区1989和1999两年的土地利用分类图,通过计算区域缺水指数及对其分级,探讨了缺水指数在时间和空间上的变化规律,分析了耕地、林地、草地等该区主要土地利用类型在时间和空间上与缺水指数的关系。在此基础上,构建水分亏缺风险指数(RiskIndexofWaterDeficit),从研究区整体和各生态分区两个尺度上探讨了不同土地利用类型的RIWD时空分异。得出如下结论:①1989～2000年,研究区缺水指数均在中度以上,其变化幅度有逐年减少的趋势;②对比1989年和1999年两年的缺水指数,区域整体缺水状况有所缓解,但各生态分区内的缓解程度在空间上仍存在差异;③从研究区整体而言,各土地利用类型的水分亏缺风险指数逐渐减少,依次为林地、耕地、草地;④因各生态分区内的地理特征包括水分状况存在变化,故各土地利用类型的水分亏缺风险程度排列顺序与区域整体有所不同。     

辽宁省背景地区降水化学特征及其与大气传输的关系

为了解辽宁省背景地区降水化学特征及其与大气传输的关系,于2007年2月─2008年1月在辽中县水文监测站进行了降水化学特征观测,测量项目包括降水pH,电导率和离子浓度. 观测期间降水pH为3.4～7.3,降水量加权平均值为4.6,整体呈酸性. 降水中主要阴离子为SO₄2-和NO₃-,浓度分别为154.3和53.4 μeq/L,二者占阴离子总量的76.8%; 主要阳离子为NH₄+和Ca2+,浓度分别为124.6和89.2 μeq/L,占阳离子总量的70.6%. 利用后向气流轨迹分析了降水气团来源对降水化学的影响,结果表明:在辽宁省及周边地区的局地气团影响下,降水中离子浓度最高;而在起源于东亚地区,经朝鲜半岛到达的南-东南气团影响下,降水次数虽最多,但离子浓度最低.      

华南大气气溶胶的污染特征及其与酸性降水的关系

运用物理与化学相结合的方法研究了我国华南地区大气气溶胶的污染特征,并探讨了气溶胶与酸性降水的相互关系.研究表明,降水对气溶胶的数量和性质有一定影响,气溶胶酸化缓冲能力的不足,是华南地区酸性降水污染较重的重要原因之一.     

1960—2017年黄土高原极端降水的时空演化及其对环流变化的响应

基于1960—2017年黄土高原47个气象站逐日降水量数据,对黄土高原极端降水量、极端降水日数和极端降水强度的时空演化特征进行了分析。结果显示：（1）黄土高原极端降水时空分布存在明显异质性。极端降水事件在全年发生频率不高（13.2%—46.1%）,但对年降水量贡献突出（50.4%—91.4%）。（2）1960—2017年黄土高原极端降水量和降水日数出现下降,但极端降水强度上升。在黄土高原干旱化的同时,极端降水在全年降水中的占比有升高趋势。作为黄土高原土壤侵蚀的主要驱动力,愈发增强的极端降水将会给该地区水土保持和地质灾害防治工作带来严峻挑战。（3）极端降水特征EOF分解第一模态反映了黄土高原极端降水的一致性变化,其空间分布特征可能受到了当地水汽条件及大气层结稳定度等大气动力效应的影响。第二模态反映了黄土高原极端降水的差异性变化,极端降水量和极端降水日数均大致以临夏—太原一线呈反相位变化,这种分布模式可能和地形因素密切相关。（4）黄土高原极端降水特征的年际变化受厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）活动的显著影响,厄尔尼诺年极端降水量偏低、日数偏少,拉尼娜年反之。     

砷在三种紫色土中的化学行为及其与作物效应的关系

通过水稻在不同砷浓度处理过的三种紫色土的盆栽试验,研究了砷的吸附特征,形态变化及其与砷的作物效应的关系,揭示了砷在不同土壤中对水稻毒害和在水稻体内累积程度不一样的原因是由于不同土壤的性质影响到砷的吸附和形态变化。其中砷在土壤中的形态变化是最重要的因素之一。在诸形态中,以A-As和Ca-As最为重要。土壤的碳酸盐体系可能是影响三种紫色土砷的化学行为及其生态效应的一个重要因素。     

从降水-土壤水分-作物系统探讨黄淮海平原旱作农业和节水农业并举的前景

小麦全生育期产量随蒸散量而增加,>500mm后产量下降,经研究与实践证明,一般年份该地区水浇地小麦产量比旱地增产,黄河以北尤为突出,但旱作农业基于土壤可贮存的 1/3的雨季降水,而有一定潜力。因此,用系统的观点一方面充分利用该地区的自然降水,发挥土壤水库的贮水作用以发展旱作农业;另一方面充分利用现有水浇地节水灌溉,并通过各种有效措施,提高水分利用率。     

浅析黄河流域及黄淮海平原降水时空分布特征及其与水资源合理利用之互补

黄河是西北—华北地区工农业生产和生活的重要水资源。如何结合流域内降水时空分布特征及农业需水规律,适应自然条件和经济发展,对黄河水从时间、空间、数量上进行调节性利用,达到河水与降水互补,对于充分利用黄河水资源具有重要意义。本文就此问题进行研究,用经验正交函数分解的方法对黄河流域不同年型和主要作物发育期的降水时空分布进行分析,并根据分析结果提出了合理利用黄河水资源的建议。     

浅析黄河流域及黄淮海平原降水时空分布特征及其与水资源合理利用之互补

黄河是西北-华北地区工农业生产和生活的重要水资源。如何结合流域内降水时空分布特征及农业需水规律,适应自然条件和经济发展,对黄河水从时间、空间、数量上进行调节性利用,达到河水与降水互补,对于充分利用黄河水资源具有重要意义。本文就此问题进行研究,用经验正交函数分解的方法对黄河流域不同年型和主要作物发育期的降水时空分布进行分析,并根据分析结果提出了合理利用黄河水资源的建议。     

华北农牧交错带夏季降水变率及其与前期下垫面热力状况的关系

华北农牧交错带夏季降水有很大的变率 ,频繁的干旱对农牧业生产有严重影响。论文分析了1880年以来的夏季降水变化特征 ,近百年来农牧交错带夏季降水有明显的阶段性。功率谱分析显示有35年左右的周期。年代际尺度的波动是干湿变化的重要背景。以250mm等雨量线表示的农牧交错带南北位置也有明显的年际和年代际的变化 ,在1978年以前和以后的两段时期 ,平均位置有显著的差别 ,前后平均有大约1.5个纬度的变化。农牧交错带夏季降水与前期春季亚欧地区大范围的温度异常有较好的关系。印度和巴基斯坦及相邻印度洋地区是显著的正相关区 ;亚洲西部的内陆地区是显著的负相关区。这两个地区春季的温度能解释农牧交错带夏季降水方差的15 %左右。     

黄土高原主要农作物水分盈亏与雨养农业问题

黄土高原在气候上属亚湿润向半干旱的过渡地区。水分缺乏是农业生产的重要限制因素。本文围绕降水和蒸发,主要作物的需水和降水间的相互关系,农田干湿状况和水分盈亏额进行了分析讨论。认为,发展雨养农业应该是黄土高原农业生产的一条基本方针;在雨养农业作物的选择上,除谷子可以在全区种植外,其他作物受地区局限性很大;发挥雨养农业生产潜力的基本途径应该是增加土壤水分含量和提高土壤有效水分的利用系数,为达到这一目的宜采用平整土地、增施肥料等一系列农业措施。     

论我国降水丰度和适度

本文以全球陆地年平均降水量、农田蒸散量和作物需水量等指标为尺度,衡量我国降水量的丰度,从降水的时空分布,及其稳定性等方面评价我国降水量的适度,从经济现状分析我国降水条件对国土开发的影响程度,并和欧美各国对比,说明我国降水条件的优劣程度,指出我国的降水条件和降水量不是黄万里先生所说的那样优越和丰富。     

西北黄土高原半干旱-半湿润地区旱作农田降水生产潜力及开发途径

围绕本区旱作农田生产现实,运用“肥力梯度”田区研究,和联合国FAO推荐的概算等方法,所展现出各气候类型区主要作物耗水系数,和降水应能实现的生产潜力,虽低于灌溉农田的热量生产潜力,却也令人鼓舞。研究揭示,现阶段高原旱作农田降水生产潜力受制于地力水平,即在一定范围内,地力水平与耗水系数、作物产量密切相关。研究指出:“干旱固然是高原农业生产经常威胁,然而地力不足,乃是导致水分无谓耗损的更为直接原因”。多种途径,有所侧重地培肥地力,是使降水的潜在生产力充分化为现实生产力的重要方面。     

作物生产、水分消耗与水分利用效率间的动态联系

在对水分消耗与产量（或同化物生产）关系剖析的基础上，引入边际水分利用效率与水分生产弹性系数概念，探讨具有动态特征的作物生产、水分消耗与水分利用效率间的内在联系。就作物产量层次上的水分利用效率而论，当Ｙ＝ｆ（ＥＴ）表现为线性时，ＷＵＥ随ＥＴ的变化趋势直接受常数项的取值条件的影响；当Ｙ＝ｆ（ＥＴ）表现为二次抛物线时，随着ＥＴ的增加，ＷＵＥ的最大值要先于Ｙ的最大值而提前达到，使ＷＵＥ达到最大值的ＥＴ值等于常数项与二次项系数之比的算术平方根，在其之前，ＷＵＥ渐增，在其之后，ＷＵＥ渐降。     

有限供水条件下农田灌溉时量优化——以河北省运东地区为例

本文探讨了灌溉水源限定条件下,农田灌溉时量优化计算方法,并以河北省运东地区3种主要作物为例进行了系统演算。从计算结果及其分析看,时量优化的经济效益明显,时量优化模型作为一种计算方法亦具有一定的实用意义。     

改性粉煤灰的沉淀与吸附协同作用去除水体中磷研究

以建筑废弃物粉煤灰砖为吸附材料,经硫酸和盐酸改性研究了粉煤灰砖块粉末(fly ash brick powder,简称FABP)对水体中磷的净化效果,并探究了酸改性种类、投加量、接触时间、p H对磷去除率的影响。结果表明:酸改性后的FABP比表面积显著增大,且表面变得粗糙。硫酸改性粉煤灰砖块粉末(sulfuric acid modified fly ash brick powder,简称S-FABP)对水体中磷有良好的去除效果,当投加量为3.0g时磷去除率达到98.5%,且反应初始的5 min内磷的去除率达92.7%。分析S-FABP去除磷的机理为沉淀反应和吸附反应协同作用的结果,在酸性和碱性条件下有不同的沉淀反应发生。根据Langmuir和Freundlich方程拟合结果,S-FABP对水中磷的吸附等温模型符合Langmuir模型,理论饱和吸附量为7.69 mg/g。     

豫西地区降水资源对旱地粮食作物产量的影响与对策

本文论述降水资源是旱地粮食作物产量的重要影响因素,揭示了豫西地区主要粮食作物的需水规律和水分盈亏规律,提出运用地理风险决策、实行适水种植的宏观对策。     

增进我国水资源利用的途径

本文解释中国水资源丰富而且年内逐月分布合适的情况和原由,列举了北半球各地年降水量和年内1月及7月气温的资料,以资比较。其次说明地区或流域水资源的意义和估算主水资源量和客水资源量的公式,区别了可利用的和自然存在的水资源,把可利用的水资源量分析为当地有效雨量、深层有压地下水量和外来值得引用的水量。最后提出增辟我国水资源的4种途径,分析了我国水资源用量和无霜期中气温、日照和降水量等诸农业气候的关系。