PRECIPITATION DIFFERENCES AMONGST GCMs USED FOR THE U.S. NATIONAL ASSESSMENT1

ABSTRACT: Two general circulation models (GCMs) used in the U.S. national assessment of the potential consequences of climate variability and change (CGCM1 and HadCM2) show a large increase in precipitation in the future over the southwestern U.S., particularly during winter. This precipitation increase is an extension of a larger region of increased precipitation in the Pacific Ocean off the west coast of North America that is associated with a deepened and southward-shifted Aleutian Low, a weaker subtropical high, and warmer sea surface temperatures (SSTs). The models differ in their simulation of precipitation anomalies over the southeastern U.S., with CGCM1 showing drier conditions and HadCM2 showing wetter conditions in the future. While both models show decreased frequency of Atlantic storms, consistent with decreased meridional and land/sea temperature gradients, the more coastal position of the storm track in CGCM1 results in less precipitation than modern along the eastern seaboard of the U.S. During summer, differences in land surface models within the two GCMs sometimes lead to differences in soil moisture that feed back to the precipitation over land due to available moisture.     

臭氧综合指数与臭氧潜势指数的构建与应用

随着社会经济的快速发展,我国臭氧污染日益严重,因此,研发出能定量评估气象条件对臭氧污染影响程度的诊断指数,成为提高和改善气象服务质量的重要任务之一。利用中国大陆地区2018年温度、总云量、风速、风向、相对湿度等气象场数据与臭氧浓度数据,研究臭氧污染敏感气象条件,统计各气象因子分布在不同数值区间时发生臭氧污染事件的相对频率(即分指数),按照分指数最大值和最小值的差值大小进行排序,筛选出10个与臭氧污染密切相关的气象因子,将10个气象因子的分指数进行累加,即得出臭氧综合指数。随后,对各地构建臭氧综合指数时采用的气象要素进行统计,得到出现频率最高的3个气象要素,并参考这些气象要素构建了臭氧潜势指数。分别以臭氧潜势指数和臭氧综合指数对北京市2019年臭氧日最大浓度建立拟合预报模型,结果表明:两类指数的拟合预报值与实测值有着相似的变化趋势;利用臭氧综合指数计算得到的预报值与实测值的相关系数为0.76,优于利用臭氧潜势指数计算得到的预报值与实测值的相关系数(0.64)。     

长沙地区O3污染潜势广义可加模型的季节分异性

基于长沙市2016—2019年臭氧（O₃）浓度的逐时监测资料以及该时段同时次的气象观测数据,首先利用相关性分析和方差膨胀因子相结合的方法排除了相对湿度、太阳辐射、气温、风速、气压之间存在多重共线性问题,进而构建了春、夏、秋、冬四季O₃日最大8 h滑动平均质量浓度（O₃-8 h）与上述气象因子的广义可加模型（GAMs）,分析了O₃污染潜势GAMs模型的季节分异特征。结果表明：①春、夏、秋、冬四季O₃与相对湿度、太阳辐射、气温、风速、气压各变量之间多呈现出非线性关系（自由度大于1）。②春、夏、秋、冬四季多变量GAMs模型方差解释率（IRV）分别为80.7%、60.2%、83.0%、81.4%,调整判定系数R²分别为0.795、0.564、0.819、0.795,即不同季节气象因子在GAMs模型中对O₃的解释能力存在显著差异,秋季最好,冬春季次之,夏季最差。③相对湿度、太阳辐射、气温是决定春、夏、秋、冬四季O₃浓度变化最重要的气象要素,但其重要性排序随季节有所变化,对应的太阳辐射的F统计值分别为140.841、36.606、14.16、46.377,相对湿度的F统计值分别为3.291、4.158、15.82、8.105,气温的F统计值分别为7.030、2.113、15.79、3.340。该结论揭示了气象因子对O₃演化影响的复杂性,并为后续O₃污染潜势的预报奠定了基础。     

白洋淀铁锰的分布水平及迁移特征

为确定白洋淀的铁锰分布水平,在白洋淀国控点采集上覆水和沉积物进行监测分析,并通过潜在迁移指数评价了铁锰的潜在风险。结果表明:白洋淀上覆水中铁锰含量平均值分别为0.10mg/L、0.41mg/L,其中铁能够达到地表水水质标准,锰超标。沉积物中铁含量平均值为2.49mg/kg;锰含量在府河入淀口南刘庄浓度达到2260mg/kg,明显高于其他采样点,其余几个采样点的平均值为95mg/kg。铁的存在形态浓度从大到小依次为:残渣态酸溶态可还原态可氧化态;锰的存在形态浓度顺序为:酸溶态残渣态可还原态可氧化态。沉积物中铁、锰的潜在迁移指数平均值分别为46.95%、62.23%。说明锰的潜在迁移可能性大于铁,更易形成二次污染。     

Estimating Evapotranspiration for Dryland Cropping Systems in the Semiarid Texas High Plains Using SWAT

The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) is one of the most widely used watershed models for simulating hydrology in response to agricultural management practices. However, limited studies have been performed to evaluate the SWAT model's ability to estimate daily and monthly evapotranspiration (ET) in semiarid regions. ET values were simulated using ArcSWAT 2012 for a lysimeter field managed under dryland conditions at the USDA‐ARS Conservation and Production Research Laboratory at Bushland, Texas, and compared with measured lysimeter values from 2000 to 2010. Two scenarios were performed to compare SWAT's performance: (1) use of default plant leaf area index (LAI) values in the embedded plant database and (2) adjusted LAI values. Scenario 1 resulted in an “unsatisfactory” Nash‐Sutcliffe efficiency (NSE) of 0.42 and 0.38 for the calibration and validation periods, respectively. Scenario 2 resulted in a “satisfactory” NSE value for the calibration period while achieving a “good” NSE of 0.70 for the validation period. SWAT generally underestimated ET at both the daily and monthly levels. Overestimation during fallow years may be due to the limitations of the pothole function used to simulate furrow diking. Users should be aware of potential errors associated with using default LAI parameters. Inaccuracies in ET estimation may also stem from errors in the plant stress functions, particularly when evaluating water management practices for dryland watersheds.     

基于生态和社会经济约束的区域土地整治潜力评价研究

准确评价区域耕地整治、农村居民点整治、废弃地复垦和未利用地开发4种类型的土地整治潜力是实现区域统筹规划和保障粮食安全的重要前提。通过选取能反映区域四种土地整治类型内在和外在潜力的指标因素,引入生态安全和社会经济双重制约条件,结合层次分析法和约束条件评价模型对研究区域生态安全和经济社会约束下的土地整治综合潜力开展定量评价,并采用K-Means聚类方法进行潜力分区。研究结果表明:高生态安全和经济发展水平条件能提高区域土地整治潜力水平,反之则制约土地整治潜力水平,同时根据约束条件的土地整治潜力评价结果将研究区域划分为土地整治高潜力区、较高潜力区、一般潜力区和低潜力区,与无约束条件下的土地整治潜力评价结果相比,该分区结果更加符合当地实际情况。该研究一方面可为生态文明建设背景下的土地整治潜力评价提供新方法,另一方面可为新一轮土地整治统筹规划提供有效的依据和参考。     

2000~2013年鄱阳湖流域蒸散量时空变化

蒸散是陆地表面水分循环的重要过程,是研究流域水资源、水循环等领域的重要参数。以鄱阳湖流域为研究对象,利用鄱阳湖流域5个主要子流域水文控制站监测流量资料和气象站监测降水资料,根据水量平衡原理计算各子流域年度蒸散,验证MODIS蒸散数据产品（ET_MOD）,并分析2000~2013年鄱阳湖流域蒸散时空变化状况和土地利用变化对蒸散量的影响。研究结果表明：（1）ET_MOD具有较高的精度,年蒸散量的平均误差为165.9 mm,平均相对误差为9.78%;（2）2000~2013年鄱阳湖流域的年蒸散变化范围875.4~912.2 mm;鄱阳湖流域总蒸散量呈先增加后减少的“几”字形季节变化特征;（3）从蒸散量与地形特征的关系看,鄱阳湖平原区蒸散量低,周边的山地丘陵区较高;各子流域的蒸散量表现为：赣江流域 > 抚河流域 > 信江流域 > 修水流域 > 饶河流域;（4）土地利用方式对蒸散量有显著的影响,各土地利用类型的平均蒸散量表现为：林地 > 农田 > 草地 > 未利用地。     

基于数字包络分析的中国节能减排视在潜力分析方法研究

节能减排视在潜力(AP-ESER)能够有效反映一个地区节能减排的可达性,并为政策研发提供重要支撑。根据中国节能减排工作的开展现状及相关数据的可获得性,构建了基于数据包络分析(DEA)的AP-ESER分析方法,并选用本土化的指标体系,采集2010年中国30个省(市、区)的相关数据展开了实证研究,从能源投入、产业结构投入、劳动力投入和SO2排放4个维度深入探讨了各省(市、区)在不同维度上的AP-ESER水平。结果表明,各地的AP-ESER综合水平差异很大,且各维度指标的优劣势也差异明显。采用地理信息系统(GIS)空间标示法和雷达图示法来可视化表达分析结果,可更好地发挥指导作用。     

硫酸钛混凝去除无机砷(Ⅲ)的效能

使用硫酸钛作为混凝剂,研究了混凝去除As(Ⅲ)过程中溶液pH值、混凝剂投加量、砷的初始浓度以及阴离子对除砷效果的影响.硫酸钛的水解沉淀物颗粒等电点为pH =5;当pH =6时,水解沉淀物的粒径最大.在pH =5 ～8范围内,As(Ⅲ)的去除率高且基本稳定;而沉淀物颗粒Zeta电位降低较大.说明水解沉淀物Zeta电位对As(Ⅲ)的去除影响不大.混凝剂投加量为2.5 ～10 mg/L时,As (Ⅲ)的去除率随投加量的增加而显著增加;混凝剂投加量大于15 mg/L时,As(Ⅲ)去除率随混凝剂投加量的增加变化趋于平缓.水中阴离子(硅酸根和磷酸根离子)的存在会降低混凝对As (Ⅲ)的去除效率.     

电除尘器内 MHD 数值理论研究及模拟计算分析

磁流体力学偏微分方程组（ MHD）描述了导电流体在电磁场中运动状态,借助CFD软件,应用MHD模型计算分析放电极电位分布及颗粒运动轨迹特性,结果表明：空间电荷效应对电位分布有明显的加强作用;粒径越大,颗粒荷电量越多,受空间电场力作用越明显;湍流对颗粒运动轨迹影响不容忽视。