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影响黄土高原集水面积阈值的地形因子主成分分析

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武汉大学学报（信息科学版） 2017年第5期42卷 704-710页

作者：苟娇娇罗明良王飞中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨陵712100 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室江苏南京210023 西华师范大学国土资源学院四川南充637009

以ASTER GDEM为信息源、22个典型小流域为样区,分析黄土高原集水面积阈值与沟谷密度的关系,利用均值变点法确定最佳阈值,探讨了影响阈值的数字高程模型(digital elevation model,DEM)地形因子主成分。结果表明,集水面积阈值由北向南、... 详细信息

以ASTER GDEM为信息源、22个典型小流域为样区,分析黄土高原集水面积阈值与沟谷密度的关系,利用均值变点法确定最佳阈值,探讨了影响阈值的数字高程模型(digital elevation model,DEM)地形因子主成分。结果表明,集水面积阈值由北向南、自东向西逐步增大,宏观上受黄土高原地貌类型制约,地形因子对其的影响成分归纳为坡面、起伏及高程变异因子。坡面因子的最大值与阈值正相关,坡度>粗糙度>地形曲率>平面曲率>剖面曲率。起伏因子的均值与阈值正相关,起伏度>切割深度。高程变异因子与阈值负相关。三者的主成分贡献率依次为58.754%、18.915%、11.388%,权重为0.527、0.229、-0.569。研究表明,坡面特征是影响黄土沟谷发育的重要因子。

关键词：集水面积阈值地形因子主成分分析黄土高原重点流失区数字高程模型(DEM)

水文模型参数敏感性分析——优化——区域化方法研究进展

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地理科学进展 2022年第7期41卷 1338-1348页

作者：苟娇娇缪驰远段青云北京师范大学地理科学学部北京100875 河海大学水文水资源学院南京210098

水文模型是认识水文科学规律、分析水文过程及研究水文循环机理的重要科学工具。水文模型模拟结果的不确定分析是提高模型可靠性、进行有效水情预报的一个重要研究内容。参数不确定性是影响水文模型模拟结果不确定性的关键因素之一,开... 详细信息

水文模型是认识水文科学规律、分析水文过程及研究水文循环机理的重要科学工具。水文模型模拟结果的不确定分析是提高模型可靠性、进行有效水情预报的一个重要研究内容。参数不确定性是影响水文模型模拟结果不确定性的关键因素之一,开展模型参数不确定性及其影响因素分析对水文预报具有重要现实意义。目前的参数不确定性分析方法大致可分为3类:参数敏感性分析、参数优化以及考虑无资料流域参数值估计的参数区域化方法。论文归纳总结了近年来国内外水文模型参数不确定性分析工作的主要研究进展,分析了不同方法的优点与不足,提出了未来水文模型不确定性分析方法研究的潜在发展方向。借助多学科理论和技术方法,加强水文模型不确定性分析系统性方法的研究,是水文学科当前的迫切需求及发展趋势。

关键词：水文模型参数不确定性敏感性分析参数优化参数区域化

大尺度水文模型参数不确定性分析的挑战与综合研究框架

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水科学进展 2022年第2期33卷 327-335页

作者：苟娇娇缪驰远徐宗学段青云北京师范大学地理科学学部北京100875 城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 北京师范大学水科学研究院北京100875 河海大学水文水资源学院江苏南京210098

水文模型是对自然界复杂水文现象与过程的一种综合近似描述,在水旱灾害防治、水资源管理与开发利用等方面应用广泛。本文分析了大尺度水文模型应用的难点,总结了参数不确定性研究的主要进展,介绍了参数不确定性分析框架“敏感性分析—... 详细信息

水文模型是对自然界复杂水文现象与过程的一种综合近似描述,在水旱灾害防治、水资源管理与开发利用等方面应用广泛。本文分析了大尺度水文模型应用的难点,总结了参数不确定性研究的主要进展,介绍了参数不确定性分析框架“敏感性分析—参数优化—参数区域化”(SOR)的基本概念、重要性与应用情况。论文基于已有认识,建议在水文建模优化过程中引入更全面的参数不确定性分析SOR框架,并加强新一代分布式水文模型与更加成熟的水文气象数据观测系统的开发,以减少来自模型结构与模型驱动数据的不确定性,提高全球变化背景下大尺度水文模型水循环过程模拟和预测的准确性。

关键词：大尺度水文模型参数不确定性分析框架

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黄土高原植被恢复引发区域气温下降

生态学报 2018年第11期38卷 3970-3978页

作者：苟娇娇王飞金凯董强中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100 中国科学院大学北京100049 西北农林科技大学水土保持研究所杨凌712100

黄土高原退耕还林(草)等生态恢复工程促进了地表植被覆盖增加,进而通过影响地表-大气之间热量交换影响区域气候过程。基于黄土高原1998—2000年和2008—2010年SPOT卫星反演的植被覆盖资料、54个地面气象站气温资料及EIN-Interim地表热... 详细信息

黄土高原退耕还林(草)等生态恢复工程促进了地表植被覆盖增加,进而通过影响地表-大气之间热量交换影响区域气候过程。基于黄土高原1998—2000年和2008—2010年SPOT卫星反演的植被覆盖资料、54个地面气象站气温资料及EIN-Interim地表热通量数据,采用空间分析交叉验证及地表热量平衡分析的方法,从站点尺度探讨了退耕还林(草)工程初期和10年后黄土高原植被变化与气温和地表热通量变化之间的关系。研究表明,退耕还林(草)工程开展10年后,黄土高原气温最小值、最大值与平均值均有下降,植被覆盖增加与气温变量降低在空间上呈正相关。同时,植被覆盖增加与潜热通量增加、感热通量与大气下行长波辐射下降在空间上也呈正相关关系。这些结果表明,植被恢复可通过增加地表蒸散发作用对区域气候产生降温效应,会减缓气温升高对黄土高原生态系统的影响。

关键词：黄土高原退耕还林(草) 区域气候空间分析交叉验证地表热量平衡

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城市化对长沙市两气象站气温记录的影响

气候变化研究进展 2017年第5期13卷 456-464页

作者：金凯王飞苟娇娇西北农林科技大学水土保持研究所杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100 中国科学院大学北京100049

为深入认识城市对其附近气象站气温的影响,采用位于长沙市区东部和西部两个气象观测站的2007—2009年的逐日气温、风向和风速资料,结合地表覆盖特征数据,对比分析了两站气象记录差异,并通过改进的城市影响指数模型估算了气温资料中的城... 详细信息

为深入认识城市对其附近气象站气温的影响,采用位于长沙市区东部和西部两个气象观测站的2007—2009年的逐日气温、风向和风速资料,结合地表覆盖特征数据,对比分析了两站气象记录差异,并通过改进的城市影响指数模型估算了气温资料中的城市影响偏差。分析显示:(1)2007—2009年东、西气象站逐月平均气温(T_(mean))、最高气温(T_(max))和最低气温(T_(min))差异很大,最大差异分别可达0.90℃、0.83℃和1.34℃;(2)受城市及风向的影响,两气象站的逐月城市影响指数(K)差异较大,东、西站平均K值分别为2.01和1.50,年内同一台站的K值存在季节变化规律;(3)两站逐月ΔK与ΔT(之间存在极显著正相关关系;(4)东、西两站2007年T_(mean)中的城市增温最大,分别达0.63℃和0.45℃。城市附近气象站气温记录受城市规模、风向和风速等因素影响明显,在分析长历时气候变化特征和利用站点记录数据进行空间分析时,有必要对气温数据进行订正。

关键词：长沙市城市化气象站气温城市增温

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国际耦合模式比较计划及其模拟能力研究进展

地理科学进展 2023年第6期42卷 1204-1215页

作者：范雪薇缪驰远苟娇娇吴怡张棋北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学珠海校区流域环境生态工程研发中心广东珠海519087

国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project,CMIP)自20世纪90年代中期创建以来迅速发展,为全球气候变化的模拟和未来预估提供了不可替代的数据支持。论文系统回顾了CMIP1到CMIP6的发展历程,包含理论框架、未来情景构... 详细信息

国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project,CMIP)自20世纪90年代中期创建以来迅速发展,为全球气候变化的模拟和未来预估提供了不可替代的数据支持。论文系统回顾了CMIP1到CMIP6的发展历程,包含理论框架、未来情景构建、国际参与情况等方面。在此基础上,论文全面总结了CMIP模式对全球及中国区域气温、降水及其他变量的模拟能力,并重点比较了CMIP3、CMIP5和CMIP6模式的历史试验模拟结果。随CMIP的不断发展,模式在物理参数化方案、空间分辨率等方面有了一定的提高,其模拟能力也随之不断改善。但模式对区域尺度气候特征的模拟能力仍然有限,尤其是对于中小尺度降水变化特征的模拟,并且不同模式的模拟能力存在很大差异。最后,论文针对以上问题展望了CMIP模式的可能发展方向。

关键词：全球气候模式国际耦合模式比较计划发展历程模拟能力

1D/2D Co_(2)P/g-C_(3)N_(4)的制备及可见光下光催化分解水析氢性能

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材料导报 2022年第6期36卷 23-28页

作者：向寒宾苟浇浇吴琳曾春梅西华师范大学化学化工学院四川南充637002

本研究以尿素为原料,采用热氧化剥离的方法制备g-C_(3)N_(4)纳米片,然后通过溶剂热和低温磷化两个过程原位制备了Co_(2)P/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂。通过XRD、SEM、TEM、XPS等表征了催化剂的物相结构、形貌、元素组成及价态。结果表明,... 详细信息

本研究以尿素为原料,采用热氧化剥离的方法制备g-C_(3)N_(4)纳米片,然后通过溶剂热和低温磷化两个过程原位制备了Co_(2)P/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂。通过XRD、SEM、TEM、XPS等表征了催化剂的物相结构、形貌、元素组成及价态。结果表明,Co_(2)P纳米棒与g-C_(3)N_(4)纳米片组成的1D/2D组装结构的复合光催化剂被成功制备,且两者之间接触良好形成了紧密的异质结。光催化析氢性能测试结果表明,在可见光(λ>420 nm)下,5%Co_(2)P/g-C_(3)N_(4)(质量分数,下同)复合光催化剂的产氢速率达1155μmol·h^(-1)·g^(-1),是母体g-C_(3)N_(4)的96.3倍,且在循环测试中表现出良好的稳定性。通过UV-Vis漫反射光谱、光致发光光谱、瞬态光电流响应曲线和电化学阻抗谱图表征发现,与母体g-C_(3)N_(4)紧密接触的Co_(2)P可以拓宽其光响应范围,还能显著促进界面电荷的迁移,抑制光生电子-空穴对的复合,从而大幅提高g-C_(3)N_(4)的光催化析氢活性。

关键词： Co_(2)P 石墨相氮化碳助催化剂光催化析氢

1973—2015年年楚河上游流域径流变化趋势及驱动因素分析

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北京师范大学学报（自然科学版） 2019年第6期55卷 748-754页

作者：班春广徐宗学苟娇娇彭凯锋陈浩张瑞北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部遥感科学国家重点实验室北京100875

青藏高原是对全球气候变化响应敏感且不确定性最大的地区.本文选取青藏高原雅鲁藏布江年楚河上游流域为研究区,基于流域两气象站(江孜和帕里站)1973-2015年逐日气温、降水数据,以及江孜水文站月流量数据,采用Mann Kendall检验、线性趋... 详细信息

青藏高原是对全球气候变化响应敏感且不确定性最大的地区.本文选取青藏高原雅鲁藏布江年楚河上游流域为研究区,基于流域两气象站(江孜和帕里站)1973-2015年逐日气温、降水数据,以及江孜水文站月流量数据,采用Mann Kendall检验、线性趋势法等多种趋势分析方法,分析了气温、降水、径流的年际和年内变化特征,并探讨了影响径流变化的主要因素.结果表明:1)年楚河上游流域气温呈显著上升趋势,增加速率为0.02℃·a-1,降水呈不显著下降趋势,减少速率为0.39mm·a-1;2)流域径流量年内分配极不均匀,主要集中在5-10月,年均径流量整体呈减少趋势,但在1973-2000年表现为增加趋势,2000年之后呈减少趋势;3)流域内冰川和积雪面积在2006年后呈明显减小趋势,但降水变化仍是流域径流量变化的主要驱动因素.全球变暖引起年楚河上游流域气温升高,降水减少,径流出现先增加后减少的趋势,这将进一步加剧流域水资源短缺,影响流域水资源开发利用、合理配置和区域可持续发展.

关键词：径流变化趋势突变雅鲁藏布江年楚河

High-quality reconstruction of China’s natural streamflow

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Science Bulletin 2022年第5期67卷 547-556,M0004页

作者： Chiyuan Miao jiaojiao gou Bojie Fu Qiuhong Tang Qingyun Duan Zhongsheng Chen Huimin Lei Jie Chen Jiali Guo Alistair G.L.Borthwick Wenfeng Ding Xingwu Duan Yungang Li Dongxian Kong Xiaoying Guo Jingwen Wu State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology Faculty of Geographical ScienceBeijing Normal UniversityBeijing 100875China State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology Research Center for Eco-Environmental SciencesChinese Academy of SciencesBeijing 100085China Key Laboratory of Water Cycle and Related Land Surface Processes Institute of Geographic Sciences and Natural Resources ResearchChinese Academy of SciencesBeijing 100101China College of Land and Resources China West Normal UniversityNanchong 637009China State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering Department of Hydraulic EngineeringTsinghua UniversityBeijing 100084China State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science Wuhan UniversityWuhan 430072China College of Hydraulic and Environmental Engineering China Three Gorges UniversityYichang 443002China Engineering Research Center of Eco-environment in Three Gorges Reservoir Region Ministry of EducationChina Three Gorges UniversityYichang 443002China School of Engineering the University of Edinburghthe King’s BuildingsEdinburgh EH93JLUK Changjiang River Scientific Research Institute Wuhan 430010China Institute of International Rivers and Eco-security Yunnan UniversityKunming 650091China

Reconstruction of natural streamflow is fundamental to the sustainable management of water *** China,previous reconstructions from sparse and poor-quality gauge measurements have led to large biases in simulation of the interannual and seasonal variability of natural *** we use a well-trained and tested land surface model coupled to a routing model with flow direction correction to reconstruct the first high-quality gauge-based natural streamflow dataset for China,covering all its330 catchments during the period from 1961 to 2018.A stronger positive linear relationship holds between upstream routing cells and drainage areas,after flow direction correction to 330 *** also introduce a parameter-uncertainty analysis framework including sensitivity analysis,optimization,and regionalization,which further minimizes biases between modeled and inferred natural streamflow from natural or near-natural *** resulting behavior of the natural hydrological system is represented properly by the model which achieves high skill metric values of the monthly streamflow,with about 83%of the 330 catchments having Nash-Sutcliffe efficiency coefficient(NSE)>0.7,and about56%of the 330 catchments having Kling-Gupta efficiency coefficient(KGE)>*** proposed construction scheme has important implications for similar simulation studies in other regions,and the developed low bias long-term national datasets by statistical postprocessing should be useful in supporting river management activities in China.

关键词： Natural streamflow Reconstruction Land surface model Parameter uncertainty analysis