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1. chinaXiv:202101.00024 [pdf]

近 58 a 中国北方地区极端气温时空变化及影响因素分析

焦文慧
Subjects: Geosciences >> Atmospheric Sciences

基于北方地区 404 个气象站 1960—2017 年逐日最高气温、最低气温资料,应用线性倾向估 计法、Mann-Kendall 法、滑动 t 检验法、累积距平法和相关分析法,分析了极端气温的时空变化特 征,并探讨了气温指数的影响因素。研究表明:极端气温暖指数和极值指数呈上升趋势,冷指数和 气温日较差呈下降趋势;变化幅度中冷指数大于暖指数,夜指数大于昼指数,西北地区极端气温指 数变化幅度最大,东北地区最小。突变时间上,极端气温指数突变主要发生在 20 世纪 80 年代和 90 年代,暖指数和极高值指数晚于冷指数和极低值指数,东北地区极端气温指数突变时间最早,西北 地区最晚,突变后极端暖事件和气温极值事件进入多发阶段,极端冷事件进入少发阶段。1988— 2012 年极端气温指数的变化响应了全球变暖停滞现象。多数极端气温指数与经纬度、海拔高度显 著相关。北极涛动(AO)指数对极端气温的影响最强,对冷指数影响最明显。气溶胶光学厚度与多 数冷指数呈负相关,而与多数暖指数呈正相关。

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2. chinaXiv:202101.00025 [pdf]

基于CALIPSO卫星产品的中国区域异质核化冰云比例差异

范学伟
Subjects: Geosciences >> Geography

利用 2012 年 1 月 ~ 2015 年 12 月 CALIPSO 冰云 3 级月平均产(CAL_LID_L3_Ice_ Cloud) 对中国区域异质核化冰云比例进行分析,研究冰云的比例分布与季节变化特征,探究中国区域冰 云分布情况和影响冰云分布的因素。结果表明:中国南北部冰云的比例差异与地面 2 m 温度、地表 长波净辐射通量和来自地面的冰核有关。-40 ~ 0 ℃之间的冰云比例水平分布,中国大陆北部比中 国大陆南部高约 30%,季节性变化规律明显,冬季南北差异大,夏季南北差异小;云箱温度在-30~ 10 ℃之间的冰云,中国大陆北部比例比大陆南部平均高出约 5%,春季、秋季、冬季北部冰云比例 均高于南部,夏季温度在-8 ℃以下,南部的冰云比例超过了北部的冰云比例;在对流层(10 km 以 下),冰云比例分布中国大陆北部比南部高,南北部之间冰云比例差异在 6 km 左右显示出峰值,约 50%,四季冰云比例随高度增加均呈现增大的趋势,且北部冰云比例均高于南部。

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3. chinaXiv:202101.00022 [pdf]

新疆沙产业状况与水资源承载力研究

刘洪霞
Subjects: Geosciences >> Hydrology

采用 2000、2005、2010、2015 年 4 期土地利用/土地覆盖遥感解译数据以及新疆水资源公报 和统计年鉴资料,旨在评价新疆沙产业与水资源承载力状况。通过计算未利用土地转化成农地、 林地、草地的数量,分析 16 a 来新疆沙产业发展状况,结合水足迹模型和区域水资源承载力评价指 标,计算新疆 2000—2015 年水足迹,对区域水资源承载力进行评价。结果表明:(1)2000—2015 年 间,随着新疆人口增长和经济的发展,新疆沙产业发展迅速,部分沙地、戈壁等未利用土地和草地 被开发成耕地、林地、工矿和城镇及农村居民用地。(2)新疆水足迹整体呈上升趋势,水足迹以消费 农产品水足迹占主体,且消费农产品水足迹量快速增加,主要原因是新疆地区大力发展沙产业,利 用未利用土地、草地进行植物、沙生药材种植。(3)新疆人均水足迹、水资源压力指数、水足迹效益 指标呈现增加趋势,但数值明显低于我国人均水平。新疆社会经济发展总体趋势向好,但水资源 利用方式仍然比较粗放,水资源未得到合理开发。因此,新疆应采取优化产业结构、调整农作物种 植比例和用水结构,以增大水资源所支撑的沙产业发展规模,研究可为区域产业结构及消费模式 调整提供依据。

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4. chinaXiv:202101.00026 [pdf]

近 60 a 以来祁连山中部气候变化及其径流响应研究

程鹏
Subjects: Geosciences >> Hydrology

利用 1960—2017 年水文、气象资料,采用相关分析、Mann-Kendall 和小波分析等方法,研究 了祁连山中部气候和径流量变化特征。结果表明:(1)近 60 a 来祁连山中部气温、降水和径流量总 体呈现出气温上升、降水增加、径流量增大的趋势。年平均气温以 0.39 ℃·(10 a)-1 的幅度上升,四 季气温升高趋势明显,年平均最低气温和冬季气温的升温幅度最高。降水增加了约 19.2%,降水的 增加主要归因于夏季降水的增多。(2)平均气温在 1993 年出现突变,气温突变时间早于西北其他 地区。气温和降水的主周期分别为 8 a 和 30 a,在径流量周期响应中,短周期(8 a)与平均气温振荡 非常一致,长周期(30 a)与年降水变化较为一致。(3)分析表明,降水和气温都是影响径流量变化 的主要因素,建立的径流量预测模型纳什效率系数为 0.68,能很好的分析和预测径流量,降水和气 温变化分别使径流量增加了 21.1%和 10.9%,降水对径流量的影响作用更大。

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5. chinaXiv:202101.00027 [pdf]

多源降水数据的小流域水文模拟效用评估

冯克鹏
Subjects: Geosciences >> Space Physics

小流域是研究小微尺度水文水资源系统演变规律的理想对象,是用于计算河流产水产沙 的最小单元,是水文及水土流失研究与管理的最佳地域尺度。通过遥感技术,气候模式获得降水 数据,并驱动分布式水文模型,模拟和预测水文过程,是流域水文水资源研究的必然趋势。以 NO? AA-CPC-US 降水作为参照,在美国不同地区的 9 个小流域,评估卫星降水产品 PERSIANN,PERSI? ANN-CDR,TRMM-3B42V7,GPM-IMERG,雷达降水 StageIV 以及气候模式 ERA5 降水产品的精度, 并用这 7 种降水产品驱动 CREST 分布式水文模型,评估了 7 种降水产品的水文模拟效用。研究表 明:各降水产品与 NOAA-CPC-US 降水吻合程度从高到低,依次是 StageIV 雷达降水,PERSIANN- CDR 和 GPM-IMERG 次之,再次是 PERSIANN 和 ERA5,最后是 TRMM-3B42V7。各降水产品在美 国北部高纬度地区和西部山地等区域的小流域降水估算精度略低,在美国中部,南部,东部的小流 域有较好的降水精度。在水文模拟效用评估中,设定相同率定期,分别使用 7 种降水产品率定 CREST 模型参数,得到率定参数集后,在相同验证期对流域日径流过程进行模拟。结果表明:NO? AA-CPC-US 和 Stage IV 雷达降水在各小流域水文模拟中效果较好,在美国北部和西部地区,使用 PERSIANN,PERSIANN- CDR,GPM- IMERG,ERA5 降 水 进 行 水 文 模 拟 时 需 要 谨 慎 。 TRMM- 3B42V7 的小流域水文模拟效果不理想。

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6. chinaXiv:202101.00028 [pdf]

西北地区东部季风摆动区大气边界层高度对夏季风 活动和季风降水的响应特征

李岩瑛; 张红丽; 张强
Subjects: Geosciences >> Atmospheric Sciences

大气边界层高度影响着近地层能量、水分的发展变化,而季风摆动区边界层受夏季风活动 和季风降水影响很大,变化特殊,但其边界层高度的响应特征并不清楚。应用西北地区东部 5 站民 勤、榆中、平凉、银川和延安 2006—2016 年 5~9 月逐日 19 时每隔 10 m 高度高空加密观测资料,以 及民勤 2006—2016 年逐日 07 时探空规定层和特性层资料,结合地面逐日观测资料,对比计算多种 资料找到合适的边界层高度。进一步运用 NCEP、EC 再分析资料,分析夏季风对季风摆动区的影 响,得出边界层高度与夏季风、季风期降水影响的关系。结果表明:基于每隔 10 m 加密压温湿风探 空资料,确定了 9 点平均位温梯度法作为边界层高度的最佳计算方法,该区边界层高度 5~6 月较 高,7~9 月逐渐降低,5~9 月平均高度由非季风影响区的 2 600 m、季风摆动区的 1 800 m 逐渐降低 到季风影响区的 1 500 m 以下。边界层高度与地面相对湿度、地温和风场关系密切,湿度越大、风 速越大,边界层高度越低,相反,近地面地气温差越大,气温越高,吹西北风时,边界层高度越高。 在不受夏季风影响时,边界层高度较高,有夏季影响风时,边界层高度较低。夏季风持续时间越 长,边界层高度越低,当夏季风持续时间为 0 候、1~4 候和≥ 5 候时,边界层高度分别为 2 000 m 左 右、1 600~1 900 m 和 1 300~1 400 m。APO 季风强度指数与季风影响区边界层高度有显著的负相 关,APO 季风强度指数越大,季风影响区边界层高度越低。边界层高度与季风期降水性质、强度关 系较为密切,从大到小为无降水、对流性降水和稳定性降水;随着降水强度增强,边界层高度降低, 边界层高度中非季风影响区较高,季风摆动区次之,季风影响区最低。降水日数越多,边界层高度 越低。夏季风反过来对降低边界层高度,增多增强季风期降水起着积极作用。

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7. chinaXiv:202101.00029 [pdf]

天山北坡经济带“三生空间”发展格局 与智能水网体系建设

邓铭江
Subjects: Geosciences >> Hydrology

天山北坡经济带是新疆生产力集中度较高,现代工业、农业、交通信息、教育科技等较为发达的区域,是国家丝绸之路经济带建设的核心区,对新疆经济社会发展具有重要的带动和辐射作用,国内生产总值均占全疆 53%以上,工业增加值占全疆 67%,城镇化率 68.9%,远高于全疆 42.1%的平均水平,然而水资源却仅占11%。为破解资源性缺水困境而实施的“两河调水”工程正在陆续建成发挥效益,如何优化配置原水与客水、高水与低水、地表水与地下水等各种水源,统筹协调区域、城乡、兵地、产业、经济社会与生态环境等各种需求,已成为亟待研究决策的重大现实问题。通过分析天北带水资源可利用量、生态环境需水量、水资源开发利用现状及存在问题,结合调水工程新增水量,提出了水资源优化配置的原则、贯彻新时期“十六字”治水思路和“五大”发展理念的实践路径与综合调控措施,主要学术观点和结论为:(1)结合“两河调水”工程,在天山北坡建设东西连通的输水大通道,将由南向北流的逐条河流交叉连接起来,形成一个南北交汇,东西贯通,覆盖整个区域的“大水网”,实现全域水源优化配置。(2)按照“以水定地,以水定产,以水定城,适水发展”的原则,强化国土空间管控,按照“生产空间集约高效,生活空间宜居适度,生态空间自然和谐”为原则,优化“三生空间”发展格局。(3)打破旱区弱水资源承载力、高生态胁迫压力、低经济发展能力的桎梏,从水资源—经济社会—生态环境三个维度,科学把控“大水网”建设和水利发展定位,合理配置“三生用水”,耦合协调“三生关系”,实现生态保护和高质量发展。(4)面向未来和新基建工程的喷涌发展,建设水物理网、水信息网、水管理网“三网合一”的智能水网势在必行,代表智慧水利的发展方向,也是当代水利科技前沿。

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