降水对青藏高原高寒灌丛冷季CO2通量的影响

利用涡度相关系统CO2通量观测数据,分析了青藏高原高寒灌丛生态系统冷季CO2通量对降水事件的响应（以2003～2005年10月和11月份为例）。结果表明：在降水事件过后的较短时间尺度内,青藏高原高寒灌丛生态系统CO2通量会显著增加,而且增加量明显大于降水前平衡态下的正常波动值;一般经过较长的无降水时间段后的降水会显著促进土壤呼吸,从而使高寒灌丛生态系统CO2通量明显增加。     

不同订正方法下CFSR再分析数据在天山西部山区径流模拟中的应用

以天山西部山区喀什河流域为典型研究区,基于1990-2000年的水文气象站点实测资料、2005年喀什河流域遥测降水数据及各时间段对应的CFSR(Climate Forecast System Reanalysis)再分析数据,通过实测站与其最近CFSR站多年月平均降水的比值,CFSR站点处2005年的年降水量与同期遥测年降水量的比值,以及基于实测站点降水数据和各CFSR站点与实测站点最近的CFSR站点的空间关系3种方法对CFSR降水数据进行订正。借助VIC模型,分析不同订正方法下研究区径流的模拟效果。降水时间序列分析结果表明,CFSR降水数据能够较好地在时间和空间上反应喀什河流域内月降水的变化情况。径流模拟结果表明,(1)CFSR降水数据的不同订正方法对径流结果影响较为明显;(2)基于实测站点降水数据以及各CFSR站点与实测站点最近的CFSR站点的空间关系订正的所有CFSR降水,在径流模拟中表现最好,模型率定期和验证期的模型效率系数均在0.80以上,多年径流相对误差在15.0%以内。该订正方法不仅考虑了降水在时间维度上的变化,还考虑其在地理空间维度的变化,较其它两种方法在径流模拟中具有更好的应用前景。     

基于遥测雨量数据的地形对降水特性的影响研究

以浙江省东部的宁波市鄞州区为例,采用15 min间隔的遥测降水数据,根据最小事件间隔时间对降水事件进行划分,探讨了地形对降水特性的影响在时间和空间上变化的复杂性。结果表明,不同年份年降水总量及降水频次与高程的相关关系较为显著,山区降水次数的增多对其降水量的增大有一定影响。另一方面,降水强度及历时与高程的关系比较复杂,地形对各种天气条件控制下不同类型降水的影响并不一致。降水强度小于2 mm/h以及降水历时介于2～5 h的降水频次随高程增大存在增加的趋势,且不同年份的这种增长趋势较为接近;而其它高强度、短历时或长历时的降水频次与高程的关系则比较复杂,地形对这些类型降水的影响具有较大的随机性。     

降水对华北农业区地下水保障能力的影响

[目的] 评估降水对华北农业区地下水保障能力的影响,为该区地下水资源可持续利用提供理论依据。[方法] 建立地下水保障能力(F)评价理论体系,采用地学统计、关联度分析等方法,分析降水对地下水保障能力影响的时空特征。[结果] ①随降水量变化,F值空间分布变化明显,多年平均和丰水年以“基本保障”分布为主,枯水年则以“难以保障”为主; ②随降水量变化,不同区位F发生频次亦不同。在燕山山前平原和太行—冀中平原,当降水频率分别＞75%和＞50%时,F值均在0.5以下;太行—豫北平原,当降水频率＜75%时,F值升高至以大于1.0的频次为主;中部—豫北平原,当降水频率＜50%时,F值均增大至1.0以上;当降水频率＜25%时,中部—鲁北平原和滨海平原F值均增大至0.5以上,而中部—冀中平原只有少数年份F大于0.5。[结论] 降水是影响地下水保障能力的重要因素,对平水年和枯水年仍为“较高保障”的区域可适当扩大农业种植规模,对丰水年为“难以保障”和“较低保障”的区域,应适当压缩农业种植规模。     

采煤扰动下潜水位及包气带水分变化特征

为更好地了解采煤扰动下潜水位及包气带水分变化规律,在陕北典型矿区开展了降雨、潜水位、包气带土壤含水率等水循环要素的野外原位观测试验,基于观测数据,采用Spearman秩相关系数检验、小波分析等方法,分析了未开采区及采空区潜水位和包气带水分的变化特征。结果表明：未开采区地下水位对于降水的响应明显且时间上存在4、5个月的滞后,采煤扰动后,地下潜水位持续下降,与降水响应关系微弱;在垂向上,未开采区较大降水可对100 cm以下埋深的土壤含水率产生影响,采空区土壤含水率总体减小,且同降水的响应程度不显著,含水率最大值相对于未开采区出现时间提前,50 cm以下埋深的土壤含水率对小强度降水无响应。采煤扰动潜水位下降后造成包气带增厚,包气带损耗的水量增加,随之造成降雨入渗补给地下水减少,进一步加剧了潜水位下降。     

渭北旱塬影响小麦产量的关键降水因子分析

水分是旱塬区作物产量的主要限制因子，不同小麦生产时段的雨量大小和分布对小麦产量的作用存在很大差异，通过双重筛选逐步回归方法，对不同施肥处理小麦产量与生育时段降水分析表明，小麦播前休闲期7、8、9三个月降水在决定来年冬小麦产量方面起关键作用，同时越冬期11月、1月、2月降水对小麦产量也有十分重要的影响，从统计学上认为上述关键期降水决定来年小麦产量，并不否认其它时期降水的重要性，只能认为其它阶段降水一般可以保证需要。     

非均匀应力场作用下圆形水工隧洞开挖与支护参数设计

引水隧洞是农业、水利等工程领域重要的地下结构,确定合理的施工参数是保证隧洞施工安全的前提。该研究基于复变函数方法,考虑开挖卸荷和围岩-衬砌相互作用影响,推导了非均匀应力场下开挖后立即支护时衬砌与围岩光滑接触条件下应力与位移的解析解,并基于最大主应力准则建立隧洞施工参数优化目标函数,以两个不同算例分别设计了隧洞的开挖尺寸和衬砌的弹性模量。研究结果表明：围岩开挖边界引起的应力集中以及衬砌内部的应力分布均与隧洞开挖尺寸、内部水压力、原岩应力场中的水平侧压力系数、围岩与衬砌的物理力学参数等有关;当水平侧压力系数大于1.00时,衬砌内最大主应力值会随着隧洞开挖尺寸的增大而增大,甚至会在衬砌内壁0°和90°处附近出现拉应力;当水平侧压力系数小于1.00时,衬砌内最大主应力值会随着衬砌材料弹性模量的增大而增大。通过分析两个算例可知,合理限制隧洞开挖尺寸、适当增加衬砌内壁处的配筋率均有利于隧洞衬砌安全;采用高强度低弹性模量的混凝土配比用于衬砌,可提高衬砌的承载能力。研究结果可为相关工程中隧洞的开挖与支护参数设计等提供理论借鉴和参考。     

淮河流域主汛期降水气候特征及“旱涝急转”现象

淮河流域地处南北气候的过渡地带,主汛期降水变率大,旱涝灾害频繁。利用淮河流域126个地面气象站降水资料,采用EOF分解、线性变化趋势、Mann-Kendall突变检验等方法,对主汛期降水的时空分布特征、典型旱涝年降水特征以及“旱涝急转”气候特征进行了分析。结果表明：淮河流域主汛期的降水量空间分布呈现南部多于北部、山区多于平原、近海多于内陆的特征,并且旱、涝均主要是以南部为主发生;降水量有明显的年际变化特点,尤其是最近10a的年际变率在增大,集中强降水主要出现在7月上旬;淮河流域“旱涝急转”现象频繁发生,尤其是2000年以来频次显著增多,对农业生产造成严重不利影响。     

模拟增温和降水变化对半干旱区春小麦生长及产量的影响

为了探索和验证未来气候变化对半干旱区春小麦生产的影响,了解春小麦生长发育和产量对增温和降水变化协同响应的基本特征,利用开放式增温系统和水分控制装置,设置不同水分和温度梯度来模拟气候变化对半干旱区春小麦的影响。结果表明：正常和增加30%降水条件下,增温2.0℃使春小麦株高降低。在不增温和增温2.0℃条件下,增加30%降水使春小麦株高增加;正常和增加降水条件下,增温的叶面积指数比不增温的低。正常和增温条件下,水分对叶面积指数的影响规律性不是很明显;增温和增水协同条件下的株高、叶面积指数小于不增温和正常降水条件下的株高、叶面积指数;增温导致叶绿素含量降低,增温情况下增水会使叶绿素含量提高;正常和增加降水条件下,增温的干物质质量比不增温的低。正常和增温条件下,降水增多则有利于干物质质量的积累;营养生长阶段和生殖生长阶段,在正常和增加降水条件下,增温对叶的分配系数有负效应,增水为正效应。增温对茎的分配系数有正效应,增水为负效应。增温对穗的分配系数有负效应,增水为正效应;增加降水对春小麦的产量有正效应,而增温则不利于产量的提高,即便是在增加降水的情况下,增温还是对产量有不利的影响。研究结果为中国半干旱区春小麦对全球气候变化下的敏感性及适应性提供理论参考。     

高水分稻谷干燥工艺试验研究

针对中国南方地区稻谷收获季节需及时干燥高水分稻谷的市场要求,采用试验方法,在分批循环式稻谷干燥机上试验了低恒温干燥、变温干燥和变温干燥过程中增加缓苏时间的三种干燥工艺。依据试验结果,分析稻谷含水率、干燥介质温度、稻谷温度、缓苏烘干时间比等参数之间的联系与相互作用。试验表明：稻谷含水率高于21%时,降水速率可大于每小时1%,可采用60～70℃的介质。当稻谷含水率小于18%时,介质温度应小于60℃,降水速率小于每小时1%。当高水分稻谷进行了3～4次烘干缓苏后,利用中间缓苏仓增加缓苏时间,使稻谷内部与表层的温度、水分趋于平衡,有利于改善烘后品质和后续工艺的干燥降水。该结论对高水分稻谷干燥工艺设计和设备研制具有实用参考价值。     

渭河流域降雨结构时空演变特征

为研究气候变化背景下渭河流域降水结构的时空变化,利用渭河流域71个气象站1981—2012年汛期(5—9月)逐时降水资料,选取降水发生率和降水贡献率两个指标,结合线性倾向率和非参数Mann-Kendall检验法探讨了流域降水结构的变化趋势及不同降水历时和不同降水等级的空间变化特征。结果表明:(1)渭河流域各历时降水发生率随历时增加呈指数形式快速递减,降水贡献率随历时增长先快速增大,后波动减小。流域上游短历时降水发生率和贡献率较高,而流域中下游长历时降水发生率和贡献率较高。(2)渭河流域1~6h的短历时和48h以上长历时降水发生率和贡献率均表现为减小趋势,7~24h历时降水发生率和贡献率为增加趋势,这种变化趋势在流域的中下游更加显著。(3)渭河流域降水发生率随降水等级的增加呈指数下降,小雨发生率最高,而暴雨的发生率最低。比较而言,流域上游小雨和中雨的发生率和贡献率较高,而流域中下游大雨和暴雨发生率和贡献率较高,特别是在渭河干流,暴雨贡献率在25%以上。(4)渭河流域小雨级别的降水事件发生率和贡献率均表现为显著的下降趋势,而暴雨级别降水发生率和贡献率表现为增加趋势,这种变化趋势将可能使流域防洪形势趋于严峻。     

近50年黄土高原马莲河流域降水变化特征分析

不同等级降水与侵蚀性降水对水土保持有重要意义,为了更好地建设黄土高原生态屏障,亟须对马莲河流域降水特征进行详细分析.收集到马莲河流域1961-2010年西峰国家基准站、环县国家基本站和华池、庆城、合水、宁县、正宁5个国家一般站的日降水观测数据,使用PMF方法,对数据进行均一化检验,确保数据质量.采用基本气象水文统计方法,研究流域降水统计特征.运用气候倾向率、Mann-Kendall检验、滑动T检验、累积距平和Morlet小波变换等方法,分析流域降水趋势、突变点和周期等特征,同时分析侵蚀性降水、不同等级降水日数和降水强度的变化特征.结果表明:1)马莲河流域多年平均降水482 mm,四季降水分别占年降水量的18％、53％、27％和2％,侵蚀性降水占年降水57％,降水变异系数为0.19,流域降水＞400 mm的保证率为72％,＞500 mm的保证率为38％;2)1961-2010年马莲河流域降水与侵蚀性降水均呈减少趋势,春、秋季降水呈减少趋势,冬季降水呈增加趋势;3)降水的突变点不明显,1992年之后,降水呈减少的趋势,年和四季降水有19、11、4和2a左右的主周期;4)中雨和小雨是马莲河流域主要降水形式,1961-2010年,降水减少是中雨和小雨显著减少引起的,降水强度与侵蚀性降水强度呈增强趋势,降水日数的减少对降水强度的增加有重要影响.马莲河流域侵蚀强度并未随雨量的减少而减弱,降水侵蚀风险没有减小,水土保持工作需要持续深入,水土保持与荒漠化治理刻不容缓.     

1963-2014年呼伦湖流域降水对径流量变化的影响

[目的]分析呼伦湖流域降水对径流量变化的影响,为流域水资源可持续利用和高效配置提供可参考依据.[方法]根据呼伦湖流域阿拉坦额莫水文站1963-2014年水文气象数据,采用累积距平法和Mann-Kendall法结合对呼伦湖流域50a径流和降雨年际变化趋势进行分析,确定出2个拐点年份,用累积量斜率变化率比较法评估降水对呼伦湖流域径流变化的影响.[结果]拐点年出现在1972,1999年,以初始研究阶段T1(1963-1972年)为基准期,不考虑潜在蒸散量变化的影响,T2(1973-1999年)和T3(2000-2014年)时期的降水量减少对于径流量减少的贡献率分别为0,40.70％.[结论]21世纪年代以后降水与径流明显偏少,年径流量与降水量有很好的线性相关关系,降水减少是径流减少的主要原因.近年来人口增多,畜牧业发展昌盛,也对径流有一定的影响.     

2008-2020年成都地区盛夏降水时空分布特征

为获得成都盛夏降水的时空分布特征,通过2008—2020年中国自动站与CMORPH降水产品融合的逐时降水资料,分析了成都地区盛夏7月、8月降水的时空分布特征。结果表明:(1)成都地区盛夏平均降水量总体呈西高东低的分布趋势。(2)成都盛夏以夜间降水为主,雨带明显向东传递,降水峰值主要出现在3:00—4:00,并且中东部在午后还存在一个次峰值。(3)小时强降水的降水量和降水频次的贡献率在空间上分布基本一致,最大值区均位于大邑和邛崃的交界处,低值区出现在西部高海拔地区和简阳地区。(4)2013年、2018年、2020年小时强降水的次数明显偏多,这是由于副高异常偏西偏北导致。(5)成都西部地区小时强降水的频次明显多于其他地区,但极值却偏小,成都地区极端强降水事件更容易出现在3:00左右。综上,通过对成都盛夏降水的研究,为该地区降水监测、城市防洪和防灾减灾等提供决策依据。     

降水时空变异性对洪水模拟精度影响定量评价

结合水文模型定量分析不同时间尺度和不同空间尺度降水数据对辽宁东部流域洪水模拟精度的影响,结果表明:在静态参数下(水文模型参数固定),降水输入时间越短,洪峰和洪量误差越大,而在动态参数下(水文模型参数动态变化),降水输入时间越短,洪水模拟精度越高。降水空间分辨率的大小对于流域洪量和洪峰有所影响,但对洪峰出现时间影响程度较小。研究成果对于流域洪水预报预见期的选择具有参考价值。     

1970—2019年济南市极端降水事件时空变化特征

为了研究济南市极端降水事件时空变化特征,采用线性趋势、Mann-Kendall突变分析、小波分析等方法,基于济南市1970—2019年49个雨量站50 a的逐日降水资料,选用12个极端降水指数进行研究。结果表明:年降水量(PRCRTOT)呈显著增加趋势(p<0.05),增加速率为31.04 mm/10 a; 连续干旱日数(CDD)呈大幅下降趋势(p<0.05),下降速率为16.51 d/10 a,雨日日数(RD)、极端降水日数(R95)、极端降水总量(R95P)呈明显上升趋势(p<0.05),年降水强度呈下降趋势(p<0.05),其余指数呈不显著增加趋势; 研究区雨日日数、极端降水日数、极端降水总量、连续干旱日数及年降水量发生明显突变,其他指数突变不明显; 在周期变化上,多数指数存在22～27 a,17～17 a,7～10 a,4～5 a的主振荡周期; 从空间分布看,极端降水指数的空间差异明显,大雨日数、1日最大降雨量、5日最大降雨量及年降水量高值区基本集中在原济南市中心城区、东南部山区和莱芜附近,低值区集中在北部郊区。总体而言,济南市极端降水事件频发,应重视城市排水,减少内涝风险。     

内蒙古自治区达茂旗荒漠草原土壤水分对降水的响应

[目的]研究不同降水模式土壤水分响应机制,为防治荒漠草原植被退化及土地荒漠化提供理论基础。[方法]以内蒙古自治区达茂旗为例,基于自动土壤水分观测站2016—2018年逐时土壤水分、降水量资料,利用统计学等方法,研究荒漠草原降水对土壤水分的影响。[结果]对于5.1～10.0,10.1～25.0 mm和大于25 mm降水事件,土壤水分响应深度分别为10,20 cm和50 cm,响应天数分别为6,7～9 d和10 d。5.1～15.0 mm和20.1～25.0 mm的降水,降水强度越大,土壤水分入渗深度越大;15.1～20.0 mm的降水,降水强度越大,土壤水分入渗深度越小。5.1～15.0,15.1～20.0,20.1～25.0 mm降水事件,0—10 cm土壤水分在降水强度较小时,土壤水分均在1 h后显著响应;在降水强度较大时,土壤水分分别在5,8 h及8 h后显著响应。[结论]土壤水分对降水响应主要依赖于降水模式,包括降水量、降水强度、降水时间等。5.1～15.0 mm和20.1～25.0 mm降水量时,降水强度对土壤水分入渗深度具有正反馈作用,对入渗速率具有负反馈作用;15.1～20.0 mm降水量时,降水强度对土壤水分入渗深度和速率均具有负反馈作用。     

辽宁省平原区产流规律的探讨

辽宁省中部平原区位于辽、浑、太河下游 ,土壤透水性较好 ,地面坡度比较缓。该区产流特性主要是降雨先满足入渗 ,当包气带饱和后才开始产流 ,或者在雨强特大时 ,在产流的过程中逐渐使包气带饱和。地下水埋藏深度是影响平原区产流量及降雨补给包气带和地下水的补给量的主要因素。降雨与地下水位增量的关系为直线和抛物线型 ,地下水埋深 <0 .8m时为直线 ,埋深 >0 .8m时为曲线 ,当地下水位深度在 2 .8m时 ,地下水位趋于稳定。地下水位愈低地下库容愈大 ,当地下水库容至某一值时 ,地下水库容将趋于稳定。如能结合平原区的降雨和地下水观测积累的资料 ,用降雨径流关系推求平原区的径流量 ,会收到较好的效果     

气象条件对柑桔果实膨大速度的影响

根据2003-2004年柑桔果实膨大观测资料和相应的气象资料,对无灌溉条件下,降水、气温及日照等气象因子对柑桔果实膨大速度的影响进行了分析和研究。结果发现:降水与果径增长量呈显著的正相关;气温与果径增长量也有明显的线性关系,当日平均气温≤30℃时,果径增长量与气温呈显著的正相关;当日平均气温高于30℃时,果径增长量与气温则有负的相关关系;日照的影响分两种情况:当气温、降水都适宜时,果径增长量与日照有正的相关关系;当出现高温干旱等气象灾害时,果径增长量与日照呈显著的负相关。     

三江源区近50年降水量变化特征分析

利用三江源同德地区1961—2010年的逐月降水资料,采用线性回归、滑动平均、距平分析等方法,分析了该地区降水的变化特征。结果表明:三江源同德地区年降水量总体呈不显著减少趋势,具体表现为20世纪60—80年代和21世纪10年代降水量偏多,80年代明显偏高,2000年以后显著增多;从季节变化来看,秋、冬季降水量呈不显著增多趋势,春、夏季降水量呈不显著减少趋势。降水量年内分配十分不均,主要集中在5—9月。年降水量在1985年发生了由多到少的一个跃变;春季在1970年附近,夏季在1990年附近,秋季在1983年附近发生了由多到少转折;冬季降水量在1962年发生了由少到多的突变。