Mid‐Range Streamflow Forecasts Based on Climate Modeling – Statistical Correction and Evaluation1

Abstract: Mid‐range streamflow predictions are extremely important for managing water resources. The ability to provide mid‐range (three to six months) streamflow forecasts enables considerable improvements in water resources system operations. The skill and economic value of such forecasts are of great interest. In this research, output from a general circulation model (GCM) is used to generate hydrologic input for mid‐range streamflow forecasts. Statistical procedures including: (1) transformation, (2) correction, (3) observation of ensemble average, (4) improvement of forecast, and (5) forecast skill test are conducted to minimize the error associated with different spatial resolution between the large‐scale GCM and the finer‐scale hydrologic model and to improve forecast skills. The accuracy of a streamflow forecast generated using a hydrologic model forced with GCM output for the basin was evaluated by forecast skill scores associated with the set of streamflow forecast values in a categorical forecast. Despite the generally low forecast skill score exhibited by the climate forecasting approach, precipitation forecast skill clearly improves when a conditional forecast is performed during the East Asia summer monsoon, June through August.     

自然景观遥感解译基础上的华中自然区划研究

在自然景观类型的卫星图像解释和制图的基础上，通过对自然景观类型分布规律的定性分析和定量计算，自下而上归并与自上而下划分相结合，将华中地区划分为５个自然区、１９个自然亚区和３０个自然小区。     

石笋灰度和同位素对末次冰期气候事件的响应

对石笋多指标的研究有利于全面理解季风气候事件的变化特征和机制。以湖北永兴洞YX55石笋为研究对象,通过高精度U/Th定年和多指标分析重建了65~35 ka B.P.石笋灰度和稳定同位素的变化序列。在65~40 ka B.P.时段,石笋灰度、δ¹³C与δ¹⁸O都呈现出数个千年至亚千年尺度的变化,但δ¹³C变化幅度比δ¹⁸O小得多。这说明灰度和δ¹³C这类代表局域气候的指标,都响应于δ¹⁸O指示的Heinrich（H）事件和Dansgaard-Oeschger（DO）旋回,但响应的程度各不相同。H4期间,石笋δ¹³C和灰度呈现不一致变化：δ¹³C不像在其他H事件一样小幅振荡,而是大幅正偏（相当于其他H事件2~3倍）;灰度则显示出和DO旋回一致的特征。这种δ¹³C/灰度与δ¹⁸O异常响应关系可能的机制是：H4期间季风强度急剧减弱,使得洞穴上覆土壤覆盖率大幅降低,从而削弱或阻止了土壤—岩溶系统的过滤能力,使石笋中杂质含量异常增加。     

夏季南海北部典型中尺度物理过程对营养盐及溶解氧分布特征的影响

依据2011年8月24日—9月5日对南海北部海域的现场调查,分析了涡旋这一典型中尺度物理过程对营养盐(NO-3-N,PO3-4-P,SiO2-3-Si)及溶解氧分布特征的影响.结果表明,夏季南海北部营养盐及溶解氧的分布受中尺度海洋过程的影响显著.在水平分布上,各项营养盐基本呈现近海高远海低的分布特征.东沙群岛附近海域由于受反气旋型涡旋的影响,反气旋型涡旋将珠江口水推至外海,使得东沙群岛附近海域呈现明显的高N、Si,低P的珠江口水特征.在断面分布上,位于珠江口附近海域的B、C断面营养盐浓度水平较低,表层低浓度营养盐向下扩张明显,营养盐浓度等深线也明显下移,其可能受到反气旋型涡旋中心区域的影响;而位于海南岛附近海域的D、F断面,底层低温高盐海水不断向上涌升,可能受到反气旋型涡旋边缘的影响,使得表层海水受到富含高浓度营养盐的底层海水的补充,为表层浮游植物的生长提供了丰富的物质基础.位于广东沿岸附近海域的A断面及东沙群岛附近海域的E断面则受季节性上升流的影响大于反气旋型涡旋的影响,表现出明显的低温、高盐、高P、低溶解氧的上升流特征.     

重庆黑风洞石笋灰度记录的全新世季风气候变化

基于重庆地区黑风洞石笋HF01的~(230)Th年代数据、灰度数据、氧同位素数据和Fe含量数据,重建了长江中上游地区全新世季风变化历史。结果显示石笋HF01的灰度值主要响应东亚季风变化,石笋灰度序列能够记录东亚全新世季风气候变化历史,即全新世早中期东亚夏季风增强,在6 ka B.P.以后季风逐渐减弱。石笋HF01的灰度序列清晰地记录了一系列的Bond事件,显示石笋灰度值对气候环境变化敏感,是可靠的气候环境信息载体;也进一步证明东亚季风不仅受太阳辐射驱动,还受高纬地区千年尺度的气候变化影响。石笋HF01灰度序列功率谱所呈现的55 a周期与太平洋数10 a尺度涛动(PDO)的50~70a周期一致,45、25、23、22、18、12 a周期接近于太阳活动周期,说明在数十年至百年尺度上东亚季风可能受太平洋涛动和太阳活动的共同影响。     

渤海湾浮游植物与环境因子关系的多元分析

2007年春季和夏季对渤海湾的浮游植物和环境因子进行调查,运用多元分析技术分析浮游植物在渤海湾的分布特征及其与环境因子之间的关系.调查期间共发现浮游植物26种,其中春季17种,夏季23种.春季浮游植物平均数量为115×104cells.m-3,显著高于夏季(3.1×104cells.m-3).应用主成分分析(PCA)浮游植物分布特征,结果表明,春季浮游植物主要分布于渤海的中北部,是硝酸盐含量较高的水域;夏季浮游植物分布于各个水域,但优势种主要分布于河口附近.运用冗余分析(RDA)探讨浮游植物分布与环境因子之间的关系,结果表明,影响渤海湾浮游植物分布的关键环境因子,春季是硝酸盐、亚硝酸盐和溶解性活性磷酸盐,夏季是氨氮和水温.     

Seasonal spatial differentiation of sex groups in populations of resident bat species (Chiroptera,Vespertilionidae) in the Southern Urals

On the basis of studies on the ecology of boreal bat species in the Southern Urals (1997–2004), the first classification of their summer habitats has been made. It has been shown that spatial segregation of sex groups into areas of two types, designated wintering and breeding zones, takes place in populations in the period of offspring rearing. In females, seasonal migrations are guided by imprinting on sites providing sufficient food for offspring rearing and on wintering sites. In males, imprinting on wintering sites alone is observed.     

中国东部地区暴雨的概率特征——基于泊松分布的统计模拟

借助于Poisson分布研究了中国东部地区暴雨发生的概率特征，并提出了进一步统计模拟的思路。模拟结果表明，我国大范围地区测站夏季暴雨日数的概率基本上都符合Poisson模型，而以往的研究一般仅作了某些测站的验证，而并未从大范围地区测站的概率分布来考察。     

中国代际降水区域变化差异分析

利用中国气象中心160站点的夏季降水实际观察资料,对中国半个世纪的降水变化按年代进行了系统分析,并对各地的代际降水量变化趋势进行了区域对比。结果发现,降水变化幅度大的区域主要集中在季风区,而非季风区的年代际降水相对稳定。在多数情况下,以四川为中心的区域的降水量变化与东北的北部一致,东南沿海与渤海湾沿岸区域一致。季风区降水量变化的区域差异,可能既受季风的年代际强弱变化的影响,又受微地形的影响：     

夏季风水汽输送对云南夏季旱涝的影响

利用欧洲中期天气预报中心的1961-2002年逐月再分析资料(ERA-40),计算夏季80°E~130°E, 0°~35°N区域内水汽通量及其散度,并使用EOF分解和小波分析等统计方法,对云南夏季水汽通量及其散度的时空特征进行诊断分析,结果表明:云南夏季风降水有两支水汽来源,最强一支来自越赤道气流转向后在孟加拉湾北上形成西南水汽输送,其水汽源地为印度洋、孟加拉湾,反映南亚季风对云南的影响;另一支为副热带高压南侧的东风气流,其源地是西太平洋、南海,反映东亚季风对云南的影响;云南夏季降水的主要水汽通道是南亚夏季风水汽输送。夏季风水汽通量矢量的第一特征向量分布型大致呈反气旋式水汽输送,对应云南夏季降水的一致偏多;水汽通量矢量场第二特征向量的分布大致为气旋式水汽输送,对应云南夏季降水偏少;第三特征向量为气旋式－反气旋式,造成云南夏季降水南北分布差异,反映云南夏季降水的南北差异。第一模态的水汽通量有很强的年际变化,在年代际变化上13~15 a周期较为显著,在年际变化上2~3 a的周期较显著;1960年以来水汽通量呈减少趋势为-0.105 kg(m·s)^-1/a。第二模态的水汽通量呈增加趋势,为0.566 kg(m·s)^-1/a,在年代际变化上11~15 a周期最为显著,从1970年代中期后水汽通量呈2~3 a的周期振荡。夏季异常旱涝年与来自孟加拉湾和南海地区的西南水汽输送的强度及位置有关,并且对流层中层的水汽输送起决定因素。