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基于四元驱动的非平稳水文干旱评估方法

水资源保护 2024年第1期40卷 71-78页

作者：崔豪江善虎任立良朱永卫杜树平严登华河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098 河海大学水文水资源学院江苏南京210098 中国水利水电科学研究院水资源研究所北京100038

为了科学评估自然-社会系统影响下非平稳水文干旱,考虑气候变化(降水、气温)和人类活动(取用水、水库)四元要素的影响,通过基于四元驱动的GAMLSS模型构建非平稳标准化径流指数(NSRI),提出了基于四元驱动的非平稳水文干旱评估方法。黄河... 详细信息

为了科学评估自然-社会系统影响下非平稳水文干旱,考虑气候变化(降水、气温)和人类活动(取用水、水库)四元要素的影响,通过基于四元驱动的GAMLSS模型构建非平稳标准化径流指数(NSRI),提出了基于四元驱动的非平稳水文干旱评估方法。黄河流域非平稳水文干旱实例评估结果表明:黄河流域花园口站径流序列呈现出明显的非平稳特征,径流量1961—2020年发生显著下降,并在1990年发生突变;基于四元驱动的非平稳水文干旱评估方法能够更好地对径流数据进行非平稳概率分布拟合;对于历史干旱事件的识别,NSRI识别的干旱过程与实际更加接近,NSRI比标准化径流指数(SRI)识别效果更好,可以更好地反映变化环境下的水文干旱演变趋势。

关键词：标准化径流指数自然-社会系统 GAMLSS模型非平稳四元驱动

文献计量视域下黄河流域水土流失研究进展分析

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科学观察 2024年第1期19卷 39-53页

作者：张晶李娜中国科学院科西北生态环境资源研究院兰州730000

[目的/意义]揭示黄河流域水土流失问题的研究现状和研究热点,明确当前在黄河流域水土流失研究领域的优势和不足,科学描述未来研究重点及总体布局,最终为黄河流域生态保护和高质量发展提供决策参考。[方法/过程]在阅读大量文献的基础上,... 详细信息

[目的/意义]揭示黄河流域水土流失问题的研究现状和研究热点,明确当前在黄河流域水土流失研究领域的优势和不足,科学描述未来研究重点及总体布局,最终为黄河流域生态保护和高质量发展提供决策参考。[方法/过程]在阅读大量文献的基础上,辅以科学知识图谱工具,对WOS和CNKI数据库收录的2000-2022年黄河流域水土流失相关文献进行了研究分析。[结果/结论](1)英文文献年度发文量呈攀升状态,中文文献年度发文量呈波动式平稳状态;(2)中国科学院水利部水土保持研究所、西北农林科技大学、中国海洋大学和水利部黄河水利委员会是黄河流域水土流失问题研究的中坚研究机构,穆兴民、高鹏和冉大川是该领域最具影响力的作者;(3)关键词聚类分析表明WOS数据库中的研究主题分别为黄河流域生态环境问题现状、诱因及治理对策研究和黄河流域第四纪地质环境演变及其黄河发育演化规律研究,CNKI数据库中的研究主题分别为黄河流域生态保护和高质量发展策略、黄河流域水土流失预防和治理措施、黄河流域生态建设工程及可持续发展和黄河流域水旱灾害风险监测和评估体系研究。未来黄河流域水土流失研究重点应集中在提升生态系统质量和稳定性、建立完善水沙调控体系、部署重点区域生态工程和构建具有预报、预警、预演、预案功能的“数字孪生黄河”智慧水利工程系统等方面。

关键词：黄河流域水土流失高质量发展文献计量知识图谱

平流层NAM事件中阻塞高压发生及其调制地面温度异常型的统计特征

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大气科学 2024年第3期48卷 875-892页

作者：李亚飞任荣彩虞越越 CAI Ming 天津市气象灾害防御技术中心天津300074 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/大气科学学院南京210044 美国佛罗里达州立大学地球、海洋和大气科学学院美国塔拉哈西32304

本文利用1979~2020年ERA5逐日再分析数据,分析了在平流层北半球环状模(NAM)正负事件中,阻塞高压(简称阻高)发生及其调制地面温度异常型的统计特征。结果表明,北半球的四个阻高系统分别趋于在NAM事件的不同阶段发生,其中格陵兰阻高(GB)... 详细信息

本文利用1979~2020年ERA5逐日再分析数据,分析了在平流层北半球环状模(NAM)正负事件中,阻塞高压(简称阻高)发生及其调制地面温度异常型的统计特征。结果表明,北半球的四个阻高系统分别趋于在NAM事件的不同阶段发生,其中格陵兰阻高(GB)和北太平洋阻高(NPB)更趋于出现在正NAM事件的发展阶段和负NAM事件的衰减阶段,乌拉尔山阻高(UB)多出现在正NAM事件的衰减阶段和负NAM事件的发展阶段,而大西洋–欧洲阻高(AEB)则多发生在正、负NAM事件的衰减阶段。尽管NAM事件过程中有阻高发生的天数远少于无阻高发生的天数,但阻高的存在对平流层NAM影响下的地面温度异常空间型有显著的调制作用,特别是在正NAM事件中,GB的出现可导致欧亚大陆从整体偏暖或北暖—南冷型变为北冷—南暖型,同时导致北美大陆从整体偏冷或北冷—南暖型变为北暖—南冷型;此外在负NAM事件衰减阶段出现的UB,不仅可导致欧亚大陆的北冷—南暖型反转为北暖—南冷型,亦可使北美大陆由北暖—南冷型转为南暖—北冷型。相比之下,AEB和NPB两阻高发生时地面温度异常型多由平流层NAM的影响所主导,即阻高的调制作用并不显著。在NAM影响以及各阻高的协同作用下,从正NAM事件峰值至负NAM事件发展阶段,整个中纬度地区欧亚大陆偏冷、北美偏暖;从负NAM事件衰减阶段至正NAM事件的初始阶段则相反;两大陆地区的温度异常多呈中—高纬南北反位相变化特征。本文进一步通过蒙特卡洛随机取样检验,证实了上述关于阻高调制地面温度异常型的结论。

关键词：平流层北半球环状模阻塞高压地面温度异常调制

考虑流体相变效应的粗糙裂隙非线性渗流换热机理

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成都理工大学学报（自然科学版） 2024年第5期51卷 833-844,853页

作者：刘先珊罗晓雷白冰魏宁刘少炜张普纲李满潘玉华重庆大学土木工程学院重庆400045 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学) 重庆400045 库区环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心(重庆) 重庆400045 中国科学院武汉岩土力学研究所环境岩土工程湖北省重点实验室武汉430071 山西省交通新技术发展有限公司太原030000

三维粗糙裂隙渗流换热机理的研究,对提升地下热储层的热提取率意义重大。当前,热开采过程中的多场耦合问题已取得了丰富的成果,但热开采过程中流体的相变作用对裂隙渗流特性及传热变化的影响却鲜有涉及。为剖析流体相变作用下的非线性... 详细信息

三维粗糙裂隙渗流换热机理的研究,对提升地下热储层的热提取率意义重大。当前,热开采过程中的多场耦合问题已取得了丰富的成果,但热开采过程中流体的相变作用对裂隙渗流特性及传热变化的影响却鲜有涉及。为剖析流体相变作用下的非线性渗流换热机理,以三维粗糙裂隙为研究对象,基于Fluent软件建立单相与多相流-热耦合模型,对比是否考虑相变作用的不同入口流速、入口温度和壁面温度时的局部换热系数分布特征。结果表明未考虑相变作用时,壁面局部粗糙程度控制局部换热系数的分布特征;基于Forchheimer公式,得知流体传热过程中非线性渗流特性显著。考虑相变作用后,流体呈现类似剪切稀释流体的特征,而气相体积分数则对系统换热过程起主导作用。因此,考虑流体的相变效应可以更准确地揭示热开采过程中的渗流特征和热提取效率的演化机理。

关键词：粗糙裂隙渗流换热流热耦合非线性渗流相变

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淮河流域暖季极端高温干旱复合事件的演变特征及其与气候和植被的关系

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生态学报 2024年第13期44卷 5596-5608页

作者：姚昊昕李清泉赵亮吴星麒沈新勇段春锋李畅南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 中国气象局气候预测研究重点开放实验室国家气候中心北京100081 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 南京信息工程大学应用气象学院南京210044 南京信息工程大学大气环境中心教育部气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 海南省南海气象防灾减灾重点实验室海口570203 大气科学与卫星遥感安徽省重点实验室安徽省气象科学研究所合肥230031

使用淮河流域1981年至2020年的149个气象站点的气温和相对湿度数据,分析了流域暖季极端高温干旱复合事件(Compound Drought and Heat Events,CDHEs)的时空演变特征,并通过趋势分析和相关分析法探讨了CDHEs与气候和植被的关系。结果表明:... 详细信息

使用淮河流域1981年至2020年的149个气象站点的气温和相对湿度数据,分析了流域暖季极端高温干旱复合事件(Compound Drought and Heat Events,CDHEs)的时空演变特征,并通过趋势分析和相关分析法探讨了CDHEs与气候和植被的关系。结果表明:(1)CDHEs的发生日数在年代际尺度上呈现明显的增加趋势,并且范围扩大,频发区逐渐向淮河流域中西部移动;(2)在年际尺度上,CDHEs随时间序列呈显著的波动上升趋势,空间分布上以西北部为中心向四周递减。连续CDHEs事件呈年际变化,最大2至4天的连续事件存在波动,2019年达到高峰,并且在流域内零散或成片出现;(3)在月际尺度上,CDHEs的发生日数在6月最多,其次是5月、7月、9月和8月。淮河流域入汛前的旱情和入汛后的旱涝急转都容易导致CDHEs发生,而且随着月际变化向南移动;(4)CDHEs对水热条件和大气环流具有特别的敏感性。在850hPa反气旋和500hPa显著高压异常的控制下,高温、低湿、高蒸发和降水少的气候背景有利于淮河地区CDHEs的形成,尤其是在淮河中西部地区。因此,CDHEs的发生与气候变化密切相关;(5)CDHEs与植被生长也存在显著关系。CDHEs与GPP呈显著的负相关,而与NDVI呈显著的正相关,显著地区的土地类型以耕地和城乡、工矿、居民用地为主。GPP和NDVI的不同步可能是因为多种因素的非线性相互作用,而不仅仅是单一因素的影响。此外,对于GPP和NDVI来说,土壤含水量至关重要。总之,本文对淮河流域CDHEs的时空分布特征进行了深入研究,并探讨了其与气候和植被的关系。研究结果可以为该地区的气象灾害防御和生态环境保护提供科学依据和参考。

关键词：淮河流域极端高温干旱复合事件气候变化时空分布特征植被

理解寒区气候变化及陆气交互作用:简述张廷军教授的学术贡献

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气候变化研究进展 2024年第4期20卷 485-491页

作者：王康牟翠翠刘佳彭小清曹斌郑雷华东师范大学地理科学学院地理信息科学教育部重点实验室上海200241 兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室祁连山冻土与生态环境野外科学观测研究站兰州730000 长安大学理学院西安710064 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境重点实验室国家青藏高原科学数据中心北京100101 中山大学测绘科学与技术学院珠海519082

张廷军教授曾任气候与冰冻圈计划(CliC)科学指导委员会委员、政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次和第五次评估报告第一工作组报告执笔人(lead author),曾在中国气象局成都高原气象研究所等单位任/兼职,也曾担任《Advances in Climate... 详细信息

张廷军教授曾任气候与冰冻圈计划(CliC)科学指导委员会委员、政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次和第五次评估报告第一工作组报告执笔人(lead author),曾在中国气象局成都高原气象研究所等单位任/兼职,也曾担任《Advances in Climate Change Research》编委。早在20世纪80年代,张廷军教授赴美求学,师从著名冻土学家、阿拉斯加大学费尔班克斯分校(University of Alaska Fairbanks,UAF)多年冻土实验室(GIPL)创始人Tom ***教授。从硕士阶段就开始在阿拉斯加北极地区开展相关研究,气候变化一直是他关注的重要问题。

关键词：气象研究所学术贡献中国气象局执笔人班克斯多年冻土气候变化硕士阶段

融合多非线性因素的MODIS PWV神经网络差分校正模型

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测绘学报 2024年

作者：王梦瑶张书毕张文渊刘洋中国矿业大学自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室中国矿业大学环境与测绘学院

MODIS水汽产品凭借其高空间分辨率的优势成为重要的大气水汽产品，但由于降水、云层、地表反射光谱不确定等因素的影响，其反演精度有限。为有效提高MODIS水汽产品质量，本文通过分析云、地表类型、像元姿态、时间、位置等非线性因素，... 详细信息

MODIS水汽产品凭借其高空间分辨率的优势成为重要的大气水汽产品，但由于降水、云层、地表反射光谱不确定等因素的影响，其反演精度有限。为有效提高MODIS水汽产品质量，本文通过分析云、地表类型、像元姿态、时间、位置等非线性因素，首次构建了一个融合多类型非线性因素的MODIS PWV神经网络差分校正模型。首先分析MODIS PWV与同址高精度GNSS PWV观测值的相关性，并将两者的差值PWV＿diff作为神经网络模型的目标值，以MODIS产品的云掩膜置信度、地表覆盖类型、周期项年积日、周期项日积时、传感器天顶角、太阳天顶角、传感器方位角和太阳方位角等19个非线性因素作为模型的输入信息。与传统线性校正模型对比，校正后MODIS PWV的均方根误差（Root Mean Square Error， RMSE)由3.2713 mm降低为2.3602 mm，精度提高了27.85%。以高时空ERA5 PWV数据为参考值评估模型性能，实验结果表明：本文所提模型校正后MODIS PWV的均方根误差为2.0374 mm，较未校正MODIS PWV（RMSE=4.8503 mm）精度提高了57.99%；进一步地，针对云掩膜产品提供的四种置信度下的MODIS PWV产品分别构建神经网络差分校正模型，结果表明大于99%、大于95%、大于66%、小于66%四种云置信度的MODIS PWV产品较未校正MODIS PWV的RMSE分别提高了60.03%、61.21%、55.72%、54.57%。这说明本文所构造模型针对各种云覆盖下的MODIS PWV产品精度提高均具有较高的普适性，有望为气候变化和降雨预报研究提供高精度水汽信息。

关键词： MODIS PWV GNSS PWV PWV差分校正 BP神经网络 ERA5 PWV

山西省早白垩世下地壳地质图（Ⅱ）——基于镜质组反射率证据的修正

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地学前缘 2024年

作者：焦守涛刘东娜张旗靳职斌张玉生原杰周李岗刘铁翊解团结范宗胜闫彤彤周新鹏张双奎卫倩倩闫涛中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心自然资源部地质信息工程技术创新中心太原理工大学中国科学院地质与地球物理研究所山西省地球物理化学勘察院有限公司山西省地质调查院有限公司邢台学院资源与环境学院中国地质科学院地球深部探测中心

我们已经根据花岗岩的资料编制了一份山西省早白垩世下地壳地质图，本文增加了镜质组反射率资料，重新编制了一份山西省早白垩世下地壳地质图。经过对比，得出了许多新认识。对比说明，在下地壳填图中，镜质组反射率是一个非常有用的资... 详细信息

我们已经根据花岗岩的资料编制了一份山西省早白垩世下地壳地质图，本文增加了镜质组反射率资料，重新编制了一份山西省早白垩世下地壳地质图。经过对比，得出了许多新认识。对比说明，在下地壳填图中，镜质组反射率是一个非常有用的资料。镜质组反射率可以记录它形成以后所能够达到的最高温度，是煤田和石油地质部门成熟度测量中广泛应用且可靠的方法之一。镜质组反射率方法对岩石学和矿床学也非常有用，因此可以根据镜质组反射率资料推测深部是否有隐伏岩体以及隐伏岩体的分布和规模，推测下地壳底部是否有地幔上涌以及地幔上涌的分布。利用镜质组反射率分布寻找隐伏岩体，再根据隐伏岩体找矿，是一个找矿的新方法。文中根据山西省镜质组反射率的分布，推测在若干Ro>3.0%的地区的深部有可能发现隐伏岩体，其中的祁县隐伏岩体已经被钻探验证所证实。山西省煤矿很多，凡是无烟煤分布区均是寻找隐伏岩体的有利地区。文中还根据镜质组反射率资料对山西省早白垩世下地壳地质图进行了修改，指出山西省中部和南部的深部为大片中生代（主要是早白垩世）花岗岩分布区，也是早白垩世时地幔上涌的区域。根据地层资料以及花岗岩资料推测山西省北部（大同以北）为地壳厚度正常区，南部为地壳加厚区（为中国东部高原的一部分）。南部为地幔上涌区，北部无地幔上涌迹象；故南部下地壳为高温榴辉岩相区，北部下地壳为低温榴辉岩相区。地表有矿产分布的区域，下地壳为含流体榴辉岩相区。山西省中部和西部的下地壳可能为榴辉岩相-麻粒岩相过渡区，暗示中国东部高原在山西省可能呈现为向西缓慢下降的趋势。

关键词：山西省镜质组反射率无烟煤下地壳地质图隐伏岩体高原早白垩世

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四川龙门山南段东缘泥石流

山地研究 1996年第4期14卷 264-266页

作者：朱平一罗德富中国科学院水利部山地灾害与环境研究所

当地断裂众多，岩体破碎，崩塌滑坡遍布，加之是强震带和川西大暴雨中心区，相对高度３００—３５００ｍ，泥石流形成条件极为充分．泥石流沟汇水面积小，沟床比降陡，主沟长度短．绵竹汉旺后山泥石流综合治理后，可成为一个示例．

关键词：四川龙门山泥石流综合治理