CHAOTIC FORECASTING OF DISCHARGE TIME SERIES: A CASE STUDY1

ABSTRACT: This paper considers the problem of forecasting the discharge time series of a river by means of a chaotic approach. To this aim, we first check for some evidence of chaotic behavior in the dynamic by considering a set of different procedures, namely, the phase portrait of the attractor, the correlation dimension, and the largest Lyapunov exponent. Their joint application seems to confirm the presence of a nonlinear deterministic dynamic of chaotic type. Second, we consider the so‐called nearest neighbors predictor and we compare it with a classical linear model. By comparing these two predictors, it seems that nonlinear river flow modeling, and in particular chaotic modeling, is an effective method to improve predictions.     

A TREE‐RING RECONSTRUCTION OF STREAMFLOW FOR THE COLORADO FRONT RANGE1

ABSTRACT: Water resource planning is based primarily on 20th century instrumental records of climate and streamflow. These records are limited in length to approximately 100 years, in the best cases, and can reflect only a portion of the range of natural variability. The instrumental record neither can be used to gage the unusualness of 20th Century extreme low flow events, nor does it allow the detection of low‐frequency variability that may underlie short‐term variations in flow. In this study, tree rings are used to reconstruct mean annual streamflow for Middle Boulder Creek in the Colorado Front Range, a semi‐arid region of rapid growth and development. The reconstruction is based on a stepwise regression equation that accounts for 70 percent of the variance in the instrumental record, and extends from 1703–1987. The reconstruction suggests that the instrumental record of streamflow for Middle Boulder Creek is not representative of flow in past centuries and that several low flow events in the 19th century were more persistent than any in the 20th century. The 1840s to early 1850s period of low flow is a particularly notable event and may have coincided with a period of low flow in the Upper Colorado River Basin.     

环渤海地区空气质量时空变化特征及动态预测

基于环渤海地区2017—2021年各城市空气质量指数(AQI)、污染物浓度与社会经济数据,利用数理统计、克里金插值法对环渤海地区AQI与污染物浓度的时空变化特征进行分析,运用皮尔逊相关性分析方法探讨AQI与污染物浓度、社会经济因素的相关关系,采用时间序列预测模型对2022年6月—2023年12月空气质量及污染物浓度进行预测。结果表明:环渤海地区AQI及污染物浓度大致呈逐年降低的趋势。AQI的逐月变化呈"W"形,O₃浓度的年内变化呈倒"V"形,其余污染物则呈现与O₃相反的变化趋势。AQI大致呈现西南高、东北低的空间分布特点,而污染物浓度分布具有明显的空间差异。环渤海地区5个代表性城市的AQI类别以良好为主,冬季首要污染物主要为PM_2.5、PM₁₀,夏季首要污染物以O₃为主。人口数量是影响AQI的主要因素,城市园林绿地面积对AQI具有一定影响。预测结果显示,未来环渤海地区AQI、主要污染物浓度(O₃除外)均呈现出随时间的推移逐渐下降的变化趋势。     

颗粒活性炭吸附染料的类分形动力学特征的研究

建立了复杂分子吸附反应时指数h与分形子谱维数ds、分形介质的表面分形维数Ds 的关系式.对吸附动力学数据的模拟表明,不同温度下6种染料在颗粒活性炭表面的吸附过程符合非线性动力学.吸附速率一般随着温度的升高而增加,反应活化能在0 2 0～1 75kJ·mol- 1 之间.上述反应为快速反应.进一步分析表明,该吸附过程具有类分形动力学特征,吸附反应的逐时速率系数k与反应时间t呈指数关系;相应的分形子谱维数ds<2 .随着染料的初始浓度的增加,ds 也随之增加,而h和k0 值通常会随之降低.吸附3种酸性染料时,h和k0 值在本实验的温度范围内均随着温度的升高而增加;其它3种直接性染料也大都呈现h随着温度的升高而增加的趋势.上述吸附反应中有效反应级数x也与ds、Ds 有关,呈现分数反应级数     

降水量时间序列变化的小波特征

利用小波变换对降水量时间序列的多时间尺度变化及突变特征进行了探讨。小波变换不仅能将降水量时间序列的频率特征在时间域上展现出来，清晰地给出各种时间尺度的强弱和分布情况以及早涝变化趋势和突变点，而且还能分析出其主要周期。以新安江流域黄山地区主汛期(5—7月)和年降水量为例，计算表明，其年际及年代际时间尺度在时域中分布不均匀，具有明显的局部化特征；同时分析出主汛期降水具有8年、19年左右的周期，年降水存在6年、19年左右的周期；研究还表明，主汛期降水与年降水的时间尺度变化比较接近。     

双壳类壳体时间序列的建立方法及存在的问题

利用双壳类壳体提取古气候古环境信息是生物碳酸盐研究的热点,而壳体定年一直是研究中的难点。相关研究主要观点是先找到一些时间控制点,再按照线性内插法来确定壳体的时间序列。本文综述了国内外目前双壳类壳体定年的常用方法,根据时间控制点的获得将这些方法归为以下几类:壳体日生长层法、壳体氧同位素法、数字图像技术法和微量元素法,介绍并讨论了每种方法的应用和存在的不足。研究者应该根据具体研究的生物和环境选择适合的方法。     

时间序列沉积物捕获器（sediment trap）及其在青海湖的放置

沉积物捕获器在认识现代沉积过程方面具有独特的优势,已在海洋和国外一些大湖的研究中得到了成功的应用,但相关的工作在我国湖泊研究中尚未开展。Mark 8-13型时间序列沉积物捕获器是用来连续收集水体沉降颗粒物的仪器,可以获得沉积物输入通量和季节性变率。本文在介绍了该类型沉积物捕获器的设计、工作原理、投放和回收等基本知识的基础上,阐明了我们选择青海湖作为放置沉积物捕获器的理由和科学意义。在本专题的五篇论文中,我们展示了在青海湖放置的沉积物捕获器于2010年7月至2012年9月期间收集的沉积物和湖水样品的研究结果和同步的实时监测数据。通过在青海湖两年多的试验性地放置以及初步的结果,我们建议在我国典型内陆不同位置的湖泊等水体长期地放置这类沉积物捕获器,将为湖泊等水体系统的现代沉积和生物过程的深入理解提供全新的视角。     

若尔盖西部草甸的基本类型、特点及近几十年来的变化

2000年8月对若尔盖西部草地的调查，确定了该地18个草丛类型（不包括典型的沼泽植被）。经群丛间Pearson最大相关系数配合生境作图，将该地区的草地群丛分成3大类，即沼生草地，中生性草甸和旱生性草地。各群丛的SW指数，物种丰富度，地上生物量，裸地面积按照生境序列作图，显示中性草甸具有最高的物种丰富度和地上生物量。群丛C和J分别是沼生和旱生植被与中生性草甸之间的拐点式过渡类型，其物种丰富度明显比周期的群丛低，生境转换关键种分别为鹅绒委陵菜和垂穗披碱草。在草地物种组成上，杂类草占81．3％，莎草类仅占6．8％；群丛建群种方面，杂类草占61％，莎草类占28％；在次优势种方面，杂类草和禾草所占比重都有所增加。草原成分出现在丛中生至旱生的群丛中，在有些群丛中甚至成为次优势种。沼泽消退，黄河河道附近沙化以及过牧的阳坡山地生长带刺的旱生化植被，说明当地正经历着干旱化的过程，原因不仅有自然的还有人为的，特别是草地的过度使用。最后对当地草场的管理及发展提出了一些建议。图3表2参20     

Application of a ‘bio-engineering’ technique to protect ghoramara island (Bay of Bengal) from severe erosion

Ghoramara Island is located ca. 150 km south of Kolkata, Bay of Bengal, India, in the Sundarban Delta complex. This sparsely populated island is suffering from severe coastal erosion and areal reduction for the last three decades, which results in the loss of major areas on the northwest coast. Both numerous households and a significant area of agricultural land and coastal stretches for fish drying have been lost. This has rendered thousands of people homeless as ‘environmental refugess’. In the present paper an attempt is made to study the erosion and accretion process through time series analysis using a GIS technique. Also, a study of remedial measures to protect the island using a ‘bio-engineering’ technique is reported in this paper. It has been shown that, in the absence of protection measures, the eastern shore will merge with the Indian mainland during the next 25 years, while the western part will be completely washed off.     

SBR生物反应器出水溶解态有机物性质特点研究

研究中考察了SBR生物反应器处理实际生活污水过程中,反应器内部溶解性有机物的变化情况,重点分析了污泥龄对于SBR反应器出水溶解态有机物性质特点的影响.研究结果表明,生物降解过程中,以分子量650Da、1700Da和2000Da为代表的腐殖质类有机物逐渐积累,小分子量有机物(<200Da)逐渐转化为具有中间分子量(500...