葫芦岛市空中水资源及人工增雨潜力分析

基于1971—2009年葫芦岛市4站逐日的地面水汽压和降水资料,计算了每个站整层大气可降水量、有效空中水资源量、自然降水产出率以及人工增雨(雪)潜力值,分析了其时空特征和多年变化趋势。结果表明:(1)葫芦岛年平均整层大气可降水量为5 436~6 543mm,呈现出沿海高,内陆低的特点,有效空中水资源量为1 742~1 971mm,约为整层大气年可降水量的1/3,总体呈现出南部略大,北部略小的特点;(2)39a间自然降水产出率平均为32%,多年月平均自然降水产出率大值多出现在4月,小值多出现在6月和9月;(3)葫芦岛地区全年人工增雨(雪)潜力值为1 211~1 370mm,约为该地区39a平均降水量的(574mm)2.2倍,最大值均出现在7月,最小值出现在12月或者1月,夏季(6—8月)的可开发潜力值约占全年的70%。     

新疆地区大气降水中稳定同位素的变化特征

大气降水是水循环中重要的输入因子,对其同位素组分的研究有助于深入了解水循环过程及其结构具有重要的意义.研究新疆乌鲁木齐地区1986-2002年大气降水的氢氧同位素组成,提出大气降水线方程,并与全国及全球降水线方程进行对比,揭示该降水线方程的特征.研究表明:乌鲁木齐水分来源复杂,主要是西风带输送的海洋水汽和局地的蒸发,大气降水的加权平均18O与月平均气温相关关系显著,与雨量效应(降水量效应)较相关,降水中温度效应明显,且在一定时期很大程度上其影响掩盖了雨量效应.乌鲁木齐降水中δ18O的季节变化与温度的季节变化几乎一致,温度是制约降水中稳定同位素变化的主要影响因子.     

采用Landsat8产品算法流程的高分一号数据大气校正

高分一号(GF-1)卫星搭载的传感器,实现了高分辨率和宽幅成像能力的结合,使其在精准农业方面应用发挥重要作用。该文在6S大气辐射模拟模型基础上,参照LaSRC大气校正流程,设计了GF-1卫星WFV/MSS数据从算法原理分析到编码实现的大气校正。算法应用大气总传输率、水汽透过率和大气后向半球反照率等参数和高程、大气可降水以及臭氧含量等值,循环计算使GF-1像元红蓝通道值比等于来自MODIS数据的红蓝通道值比,求得GF-1像元气溶胶,再将包含当日大气可降水和臭氧含量的辅助数据文件等代入6S模型,得到大气校正后的地表反射率。试验表明,该大气校正方法在有农田和林木等植被覆盖的中低纬度大气校正效果较好,对稀疏植被的荒漠裸地和建筑地表大气校正效果相对稍差。比较GF-1WFV/MSS数据与Landsat8(LC8)OLI数据的基于6S模型LaSRC流程算法的大气校正结果,GF-1WFV/MSS各传感器与LC8OLI大气校正结果的相关系数为0.825~0.972,2种卫星数据大气校正结果相关性高,其中WFV相较于MSS显示出与LC8 OLI更相近的大气校正结果。结果表明,应用6S模型原理参照LaSRC校正流程设计的自行估计数据逐像元水平气溶胶参数的GF-1卫星数据大气校正方法应用方便、可操作性强,适合生长季农林监测等陆面应用。     

西安市近55年来降水的多时间尺度分析

运用回归分析法、小波分析、M-K突变分析,对西安站近55a的降水变化进行了分析.结果表明: 近55a来,西安降水量呈波动变化过程.受大气环流的影响,西安地区的降水与西北地区东部的降水变化一致,春季、夏季、秋季降水量都在下降,冬季降水在波动中有明显增加趋势;秋季降水与El Nino、La Nina之间存在一定的关系,冬季降水量增加显著与西风势力增强和南来水汽增多有很大的关系;3a、6a左右时间尺度在55a中始终存在,且周期振荡稳定.突变分析表明西安的降水在20世纪60年代和90年代左右有显著的突变点存在,即发生了明显的两次突变,两次突变都是由多雨期到少雨期.     

福州降水稳定同位素对ENSO事件的响应机制

ENSO事件背景下的水汽源区变化在很大程度上影响着季风区水循环过程,基于福州的降水同位素及气象数据,研究了ENSO背景下δ~(18 )O的时空分布特征,并利用OLR(向外长波辐射)技术进一步探索降水中氢氧同位素特征对ENSO事件及水汽源区变化的响应机制。结果表明:水汽源区变化主要通过影响降水的年内分配,特别是雨季降水的时间分配状况影响δ~(18 )O的年际变化;各事件年大气降水线方程有着规律性的变化,拉尼娜年凸显出海洋性较强的气候特征;厄尔尼诺年减弱雨季降水量效应而增强旱季反温度效应,拉尼娜年则削弱旱季反温度效应;通过OLR场反演的水汽源区变化与福州稳定同位素特征有着较强的对应关系,西太平洋水汽源区的位置与对流强度的变化是ENSO事件年中影响福州降水稳定同位素变化的主要因素。     

长江上游不同植物群落水土保持能力比较

采用连续3年径流小区定位观测数据,对长江上游不同植物群落水土保持能力进行了分析和比较,结果表明:区域降水量季节分配不均,主要集中于5—10月,其降水量占全年降水量的86.48%,主要由大于10 mm的降雨带来,且降雨强度大部分小于5 mm/h。不同植物群落按地表径流量、土壤流失量、径流系数和侵蚀性降雨频次的大小排序均为裸地马桑灌丛云南松林华山松林华山松-旱冬瓜林,产生地表径流的最小降雨量则相反,依次为裸地马桑灌丛云南松林华山松林华山松-旱冬瓜林。说明森林植被能有效截留大气降水,减少地表径流,森林植被中针阔混交林水土保持能力最强,建议植被恢复工程中多营建此类林分。     

桂西北喀斯特峰丛洼地降水氢氧稳定同位素的季节变化特征

喀斯特地区特殊的二元水文地质结构增加了水文过程研究的难度。大气降水是流域水循环的重要输入因子,研究降水氢氧稳定同位素的季节变化规律及其影响因素,有利于探讨该地区水汽来源、径流划分、水分滞留时间等水文过程。该文以桂西北环江地区典型喀斯特峰丛洼地为例,基于2009年4月-2011年8月的降雨、温度资料以及月降水氢氧稳定同位素组成数据,分析了降水分布及其氢氧稳定同位素组成的季节变化规律,并探讨了各种环境因素的影响。结果表明,当地大气水线与全球大气水线存在一定的偏离,表明研究区降水云气形成过程中汽、液两相同位素分馏不平衡的程度偏大。过量氘年平均值为14.21‰,旱雨季不同,反映了水汽来源的差异。降水氢氧稳定同位素季节变化呈现正弦波动的特性,波动周期和振幅受纬度及季节因素的影响明显大于降水量及温度,表明大尺度环境因素的影响占主导地位。该研究为基于氢氧稳定同位素技术的喀斯特地区流域尺度水文过程研究奠定了基础,对深入分析该地区植被恢复与重建的生态水文效应提供参考。     

针对TM/ETM+遥感数据的地表温度反演与验证

利用2001、2004、2005年水体、裸地、农田、草地上红外辐射计的观测数据,结合大气下行辐射与比辐射率数据,通过多种方法分别获取了像元尺度的地表温度实测值,并对基于TM/E1M<' >数据的3种遥感反演算法得到的地表温度进行地面验证.结果表明:3种遥感反演算法得到北京地区地表温度的空间分布趋势一致.与地面实测数据相比,辐射传输方程算法的结果略高于地面实测值,单窗算法的结果与地面实测值一致性最好,而普适性单通道算法的结果明显低于地面实测值.从单窗算法反演的北京市地表温度分布图中可以看出,北京城市热岛效应显著,总体上城区地表温度高于郊区,水体温度最低,而且不同下垫面的地表温度差异明显.     

GPM IMERGE卫星遥感降水数据在巢湖流域的精度评价

以处于湿润区的巢湖流域为研究区,利用120个地面站点2016年1月至2017年2月的实测降水数据,评估了GPM IMERGE降水数据在研究区的适用性和分布规律。结果显示:(1) GPM产品对巢湖流域降水的估测能力总体较高。日尺度上,GPM产品均表现出较高的线性相关性(R0.78)和较低的均方根误差(RMSE8.62 mm),但对降水存在一定程度的高估(BIAS9.52%)。在季节尺度上,GPM数据与地面站点数据在夏季相关性最高(R0.8),但均方根误差也最高(RMSE13.8 mm)。(2)降水强度对GPM产品的探测精度存在影响,降水强度过低(0.1 mm/d)或过高(50 mm/d)对GPM的探测能力均有削弱。(3)流域中部GPM数据和地面站点降水量的相关性较边缘更高;准实时产品在流域西南部绝对误差较大,但经地面站点校正后的GPM-F产品在流域内绝对误差分布较平均;流域内多数站点的GPM数据高估了降水。(4)相比准实时产品,经地面站点校正的GPM-F产品在秋冬季和高强度降水中的精度较准实时GPM-E和GPM-L产品均有提升,但导致了更严重的高估情况。因此,在选择GPM产品进行流域降水分析及水文模拟时,应结合时效性要求、研究的时间尺度和降水强度等条件综合考量,并在研究流域做适当精度评估后选用。     

宁夏好水川流域地表径流预测研究

在对不同等级降水发生频次分析的基础上,结合SCS模型,分析了好水川流域汛期降水量同地表径流量之间的关系,建立了好水川流域地表径流量预报模型,对不同水平年及规划年的地表径流量进行了预测。研究结果为,好水川流域丰、平、枯年份的地表径流深为54、25、19 mm,规划的2015、2020年地表径流深分别为44和65 mm,该数据可作为流域水资源管理及水土保持规划参考的重要依据。     

四川省典型区域滑坡泥石流与降水的关系

[目的]对四川典型区域滑坡泥石流与降水的关系进行研究,为进一步分析四川地区气候变化与地质灾害分布规律之间的关系提供基础。[方法]四川滑坡、泥石流灾害多由降水引发,在收集整理近15a滑坡泥石流灾害事件后,确定出四川滑坡、泥石流的典型区域,进而分析典型区域滑坡、泥石流与降水气候特征的关系。[结果]四川省滑坡典型区域在川东地区,泥石流典型区域在阿坝州地区。近年典型区域滑坡、泥石流近年频次明显增加,典型区域滑坡属于较长日数降水诱发型,与15d有效降水密切相关,前期降水中,强降水所占比例较大;典型区域泥石流属于较短日数降水诱发型,与3d有效降水密切相关,前期降水中,中小型降水所占比例较大。[结论]研究区15d有效降水量和3d有效降水与降水气候特征间的关系密切,可分别作为典型区域滑坡、泥石流预报因子。     

基于马尔可夫链的太湖流域典型地区年降水量分析与预测

[目的]为了探讨如何预测太湖流域的年降水量,发现年降水量的规律。[方法]对太湖流域1960—2010年年降水量进行了分析,运用加权马尔可夫链方法建立了该区年降水量预测模型。[结果]太湖流域20世纪60,70和80年代研究区的年平均降水量均低于多年平均降水量;该降水序列满足马尔可夫链的要求。建立了加权马尔可夫链模型,并预测了2011年和2012年的年降水量,预测值与实测值的相对误差分别为6.59%和-10.74%;平水年、偏枯年、偏丰年、枯水年和丰水年出现的概率分别为0.268 5,0.206 7,0.184 5,0.166 1和0.174 2。[结论]马尔科夫链预测平水年的年降水量相对误差较小,偏枯年和丰水年年降水量的相对误差较大;平水年、偏枯年和偏丰年出现的概率较大。     

一次层状云降水过程人工增雨时机与部位选择探析

应用常规资料、多普勒雷达及卫星云图资料,研究分析了2004年2月20日出现在华北久旱之后的一次大范围较强降雨过程。并探讨了常规探空资料与多普勒雷达探测资料相结合在人工增雨作业中的应用。     

黄土高原典型小流域侵蚀沟形态和稳定性监测初探

[目的]在黄土高原地区选择6条典型小流域,开展侵蚀沟形状特征、发育程度、形态变化等监测,对侵蚀沟稳定性进行分析,初步构建侵蚀沟稳定性评价指标体系。[方法]在雨季前后2次对6条典型小流域主沟道代表性断面、支毛沟代表性断面、支毛沟的沟头进行亚米级精度测量。[结果]获得了6条典型小流域各等级侵蚀沟数量和各流域沟道主断面、支毛沟沟道断面、支毛沟沟头变化数据,并对其进行了分析。初步构建了侵蚀沟稳定性评价指标体系。[结论]影响沟道形态变化的因素基本总结为:降水因素、水保措施、植被覆盖因素、汇水面积、坡度、地表组成物质等。     

塔克拉玛干沙漠腹地降雨特征分析

[目的]探究塔克拉玛干沙漠腹地降雨特征,为该区生态环境建设提供支持。[方法]利用塔中气象站2005—2014年4—10月的逐小时降水量资料,通过对雨强、降水量、雨日等综合分析塔中地区近10a降雨特征。[结果]研究区逐小时降水量和降水频次在时次分布上具有较好的一致性,23:00至翌日8:00时为高值区,17:00到22:00为低值区;1h雨强(用R1表示),降水频次最多是R1≤0.5mm的降水,占总频次的64.5%,其次是0.6mm≤R1≤1.5mm,但从对降水的贡献率来看0.6mm≤R1≤1.5mm的贡献率最高,占总降水量的26.4%,其次是R1≥4.6mm;不同量级降水过程(用R表示),0.1mm≤R≤2mm的降水过程发生频次最多,R≥6.1mm降水过程对降水量贡献率最大,占总降水量的52.6%;夜间为降水的易发时段;R≥6.1mm的降水过程主要集中在5—7月,尤其多发生在6月,且有1/2发生在前半夜;5h以下的降水占了降水总数的85.5%。[结论]研究区的降水主要以短时夜雨为主,近年来≥6.1mm雨日呈增加且稳定趋势,因此沙漠地区有出现大降水的可能性。     

金沙江流域降雨侵蚀力时空分布特征

[目的]分析金沙江流域降雨侵蚀力的时空分布的变化特征,为优化流域土壤流失定量评估及水土保持规划编制工作提供支持。[方法]利用气象台站降水资料验证了TRMM降水数据估算降雨侵蚀力在金沙江流域内的适用性,并结合气象站、TRMM和DEM数据,在Arc/Info软件提供的地图代数运算功能支持下,利用日雨量模型估算降雨侵蚀力开展分析和研究。[结果]1998—2015年TRMM 3B42降水数据和气象站降水数据估算金沙江流域多年平均的总体精度达到了82%,说明二者估算降雨侵蚀力的结果在合理误差范围内,金沙江流域降雨侵蚀力大体呈由东南向西北递减的趋势,地区差异大。总体上,高程越小的地区,降雨侵蚀力越大。流域年际变化同样存在空间分异,整体上呈现降低的趋势。[结论]将TRMM 3B42降水数据应用于气象站点稀疏的金沙江流域的多年平均降雨侵蚀力估算是可行的。但是各个站点估算结果的一致性高低程度不同,且某些年份的适用性程度受极端气候的影响。     

无人机遥测技术在水土保持生态果园改造监测中的应用

以江西水土保持生态科技园为研究区,通过无人机遥测技术以及地理信息系统,对生态果园水土保持措施进行图斑化、信息化管理研究.结果表明:无人机遥测技术获取的不同阶段的航飞影像可用于生态果园改造的动态监测;利用Agisoft photoscan软件处理航飞影像可生成高分辨的数字正射影像(DOM)以及数字地表模型(DSM)数据;利用生成的DOM,结合地理信息系统,可获取生态果园水土保持措施的分布、数量、长度等信息,建立生态果园水土保持措施数据库,并输出报表和专题图.经与实际量测长度验证,基于DOM提取的长度平均精度为97.99％;与实测坡度验证,基于DSM数据提取的坡度平均精度为88.91％.无人机遥测技术能够快速、准确、自动获取地物的面积、长度、坡度等指标数据,可满足当前水土保信息化的要求,提升综合治理项目实施监测的信息化水平,提高施工监测的质量和效率.     

基于降雨强度-历时的安徽省黄山市滑坡分组阈值研究

[目的]对安徽省黄山市降雨型滑坡的降雨强度—历时阈值进行研究,拟为黄山市各区县精细化滑坡预警提供技术支持。[方法]以黄山市2004—2019年历史滑坡点及其对应的降雨数据为研究样本,基于经验性阈值Caine模型,通过比较滑坡前有效降雨量的方式确定诱发滑坡降雨历时,建立各区县降雨强度—历时(I-D)阈值曲线。考虑到I-D曲线在灾害预警中的实用性,以歙县滑坡点为例,将该县诱发滑坡的降雨事件按照气象预报的雨强标准分为小中雨组、大雨组和暴雨及以上组。根据雨强的分组情况建立歙县复合型降雨I-D阈值。[结果]黄山市降雨型滑坡多由中长历时降雨诱发,复合型I-D阈值更能体现各雨况对滑坡的诱发作用,此阈值可直接使用气象预报的降雨对滑坡进行预警。[结论]I-D阈值具有强烈的区域适用性,依据气象预报对降雨强度分组的滑坡复合型降雨阈值曲线,可使用气象预报的降雨数据进行区域滑坡预警。     

基于GIS的福建省水土保持功能重要性评价

[目的] 对福建省水土保持功能重要性进行评价,为该省生态保护红线划定提供科学参考。[方法] 基于GIS技术,利用降水、土壤、数字高程和植被指数等数据,采用修正通用水土流失方程（RUSLE）,估算福建省土壤保持量,并对其分级。[结果] 全省土壤保持总量为2.65×10⁹ t/a,平均土壤保持模数为20 789.82 t/（km²·a）。水土保持功能极其重要区、高度重要区、中等重要区、较为重要区和一般重要区面积分别为3 192.54,8 205.54,15 547.71,21 519.81,74 000.20 km²,分别占全省面积的2.61%,6.70%,12.70%,17.57%和60.42%。[结论] 福建省水土保持功能极其重要区、高度重要区和中等重要区主要分布在闽西和闽中2大山带及其周边丘陵山地区。     

红黏土侵蚀劣地集水区30年植被恢复中的水沙特征

为探究红黏土侵蚀劣地植被恢s复的水土保持效益,在自然降雨条件下,对红黏土区裸地对照及植被恢复的2个自然集水区进行长期降雨径流泥沙监测,得到30年的产流产沙数据.结果表明:1)植被恢复第6年裸地对照和恢复林地的产流差距显著,8年后恢复林地基本不再产沙.年内产流产沙集中在雨季4-6月,植被的减流和减沙效益分别超过40％和90％.在次降雨尺度上,植被能够显著降低径流泥沙曲线斜率,在降雨量相同的条件下减小地表产流产沙量.2)降雨过程产流产沙与降雨强度I60变化趋势一致,呈多峰型,总体上恢复区延缓产流1h以上,产流峰值减小67％ ～ 83％,中雨条件下植被延缓径流和降低产流峰值的效益最好.3)恢复林地径流中全N、全P、全K流失量分别减少54.62％、57.53％、56.46％,次降雨过程中全N和全K流失质量浓度高于全P浓度,且随径流过程波动较大.植被恢复后的红黏土集水区产流产沙及养分流失显著减少,水土流失得到有效控制.