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2022年长江上游流域严重干旱对三峡水电站水力发电的影响分析

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气候变化研究进展 2024年第1期20卷 37-47页

作者：刘喆王飞韩钦梅姜璐史培军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 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学应急管理部-教育部减灾与应急管理研究院北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 兰州大学资源环境学院兰州730000 中国气象局国家气候中心北京100081 北京师范大学(珠海)文理学院珠海519085

利用三峡水电站精细化水文数据推算了高时间分辨率的发电量数据,量化了2022年长江上游流域严重干旱对三峡水电站水力发电的影响,并结合汇流区域气象站点降水量数据,分析了汇流区域气象干旱对三峡水电站水力发电的影响机理。结果表明:202... 详细信息

利用三峡水电站精细化水文数据推算了高时间分辨率的发电量数据,量化了2022年长江上游流域严重干旱对三峡水电站水力发电的影响,并结合汇流区域气象站点降水量数据,分析了汇流区域气象干旱对三峡水电站水力发电的影响机理。结果表明:2022年三峡水电站水力发电量的减少主要集中在7—11月,该时期总水力发电量较正常情况减少了241.10亿kW·h(44.75%);其中,9月水力发电量减少幅度最大,水力发电量较正常情况减少了68.43亿kW·h(61.05%)。2022年三峡水电站汇流区域7—8月的气象干旱快速传导为水文干旱;同时,6—11月三峡水电站对发电量的调节能力变弱,水文干旱对发电量影响较强;三峡水电站汇流区域7—8月发生的气象干旱与防汛库容的要求,对水力发电均产生了较强影响,其“蓄丰补枯”作用的发挥也受到了明显的不利影响。

关键词： 2022年严重干旱三峡水电站水力发电长江上游流域

多源土地利用数据下景观格局对径流-泥沙影响的不确定性研究——以鄱阳湖区虎山流域为例

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生态学报 2024年

作者：魏冲董晓华马耀明彭涛喻丹冷梦辉三峡大学水利与环境学院三峡库区生态环境教育工程研究中心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地气作用与气候效应团队中国科学院大学地球与行星科学学院兰州大学大气科学学院西藏珠穆朗玛特殊大气过程与环境变化国家野外科学观测研究站中国科学院加德满都科教中心中国科学院中国-巴基斯坦地球科学研究中心

景观格局是表征土地利用（LUCC）空间分布特征的重要指标，人类活动导致的景观格局变化是改变流域径流-泥沙过程的重要因素之一。现有研究仅采用单一来源的LUCC产品探究景观格局对径流-泥沙过程的影响，忽略了不同LUCC产品给研究带来的... 详细信息

景观格局是表征土地利用（LUCC）空间分布特征的重要指标，人类活动导致的景观格局变化是改变流域径流-泥沙过程的重要因素之一。现有研究仅采用单一来源的LUCC产品探究景观格局对径流-泥沙过程的影响，忽略了不同LUCC产品给研究带来的不确定性。本文以鄱阳湖区饶河上游虎山流域为研究对象，基于1963—2022年气象水文数据和3种同分辨率的1990—2020年七期LUCC产品，分析流域降雨、径流、输沙和土地利用的变化特征，并结合相关分析和偏最小二乘回归法（PLSR）探究景观格局变化对径流-泥沙特征的影响及其不确定性。研究发现，1963—2022年，虎山流域年输沙模数（STM）和含沙量（SSC）呈显著增长趋势（P变化具有重要意义。选用ED表征面积-边缘特征、选用PD和CONTAG表示聚散度特征以及选用SHDI和SHEI表征多样性特征可以相对减少LUCC产品对研究结果带来的不确定性。通过增加流域内林地与耕地之间的连通性，减少零散分布的耕地，尽可能避免两种景观类型之间的相互转换，可以减少景观破碎化程度，缓解流域土壤侵蚀。研究成果可为鄱阳湖区水土流失防治及生态文明建设提供参考。

关键词：景观格局多源土地利用数据土壤侵蚀偏最小二乘回归鄱阳湖区

长江中下游降雨侵蚀力时空变化及其与植被覆盖的关系

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生态学报 2024年

作者：王雪雯董晓华马耀明龚成麒魏冲陈玲安敏三峡大学水利与环境学院三峡库区生态环境教育部工程研究中心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地气作用与气候效应团队中国科学院大学地球与行星科学学院兰州大学大气科学学院西藏珠穆朗玛特殊大气过程与环境变化国家野外科学观测研究站中国科学院加德满都科教中心中国科学院中国-巴基斯坦地球科学研究中心三峡大学经济与管理学院

充分掌握大尺度流域降雨侵蚀力的时空变化特征对流域水土保持、防洪减灾和生态环境保护至关重要。基于长江中下游的119个气象站点57a逐日降雨资料，通过Xie模型计算各站降雨侵蚀力，使用旋转经验正交函数（REOF）法对降雨侵蚀力进行区... 详细信息

充分掌握大尺度流域降雨侵蚀力的时空变化特征对流域水土保持、防洪减灾和生态环境保护至关重要。基于长江中下游的119个气象站点57a逐日降雨资料，通过Xie模型计算各站降雨侵蚀力，使用旋转经验正交函数（REOF）法对降雨侵蚀力进行区域划分；结合Mann-Kendal检验、重标极差（R/S）法和相关性分析方法分析长江中下游降雨侵蚀力的时空变化特征，并揭示其与植被覆盖度之间的关系。结果表明：（1）长江中下游降雨侵蚀力整体呈上升趋势，年均降雨侵蚀力为5643MJ mm hm-2h-1。（2）不同季节降雨侵蚀力空间分布存在差异。冷季降雨侵蚀力空间分布不均，高值区主要集中在流域的西部和东北部，而暖季降雨侵蚀力则表现为以江西省为中心沿西北方向递减的空间分布格局，最大值和最小值出现在鄱阳湖环湖区（Ⅲ区）和长江干流武汉以下段及太湖水系（Ⅳ区）。（3）长江中下游相邻地理分区间降雨侵蚀力变化速率差异较大，降雨侵蚀力区域性差异显著。其中Ⅲ区、湘江及赣江流域（Ⅰ区）和Ⅳ区年均降雨侵蚀力呈显著增长趋势（P重点关注区域。（4）本研究所发现的长江中下游水土保持重点关注区域的降雨侵蚀力与植被覆盖度存在负相关。但值得注意的是Ⅰ区在冷季呈现正相关，而且其中的湘江上游流域出现显著正相关。研究表明降雨侵蚀力是影响地表侵蚀过程的关键因素，侵蚀性降水会影响植被覆盖情况，进而影响地表的侵蚀过程。因此在重点关注高降雨侵蚀力地区的同时还需加强植被保护工作。本研究结果可为长江中下游区域水土保持及生态环境保护工作提供科学依据。

关键词：长江中下游流域降雨侵蚀力旋转经验正交函数植被覆盖度

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SACOL站冰云微物理特性的反演

科学通报 2019年第26期64卷 2728-2740页

作者：辛悦苏婧李旭岗胡晓宇葛觐铭付强兰州大学半干旱气候变化教育部重点实验室

冰云是全球分布范围最广的云类型之一,对地气系统的辐射收支有重要作用.本文利用兰州大学半干旱气候与环境监测站(SACOL)Ka波段毫米波云雷达(KAZR)2013年8月至2014年7月的观测数据,结合微脉冲激光雷达(MPL)观测数据,分别使用传统经验算... 详细信息

冰云是全球分布范围最广的云类型之一,对地气系统的辐射收支有重要作用.本文利用兰州大学半干旱气候与环境监测站(SACOL)Ka波段毫米波云雷达(KAZR)2013年8月至2014年7月的观测数据,结合微脉冲激光雷达(MPL)观测数据,分别使用传统经验算法、考虑温度订正的反演算法和KAZR-MPL联合反演算法,反演了冰云的冰水含量和有效粒径两个微物理量,形成了云微物理量的反演数据产品.在此基础上对SACOL站上空云微观特性进行了统计分析,并进一步结合Fu-Liou辐射传输模式,模拟了冰云在大气层顶处对长短波辐射通量的影响,与CERES卫星观测的辐射通量值进行比较,用以评估不同冰云微物理量的差异对辐射所造成的影响.结果发现:SACOL站冰云主要出现在2~14 km的范围内,在7 km处出现频率最高,达到13.02%;3种云微物理方法反演的冰水含量相差不大,均呈现单峰型分布,概率密度最大处的冰水含量集中在10-3g/m^3左右,而有效粒径的谱分布呈现出较大差异,KAZR-MPL反演算法模拟的冰晶粒径普遍偏大,也正是由于这种差异,造成了对大气层顶的短波辐射通量模拟的偏差.而各种算法对于大气层顶出射的长波辐射模拟效果远好于对短波的模拟,平均误差为5.04%,相关系数均大于0.6,而模拟效果较差的部分,主要存在于光学厚度较薄的个例当中.

关键词：冰云 Ka波段毫米波云雷达冰水含量云滴粒子有效粒径

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AMAP评估报告解读:北极环境的汞

冰川冻土 2024年第5期46卷 1481-1493页

作者：杨争争孙世威苗希文张玉兰王兆清郭军明康世昌兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

北极监测与评估计划(AMAP)工作组于2021年发布了《北极环境的汞》科学评估报告,基于近年来北极环境介质中汞的观测和模拟研究,评估了北极环境介质的汞含量和储量水平,并预测了未来北极环境中汞含量的潜在变化。报告指出,全球大气汞排放... 详细信息

北极监测与评估计划(AMAP)工作组于2021年发布了《北极环境的汞》科学评估报告,基于近年来北极环境介质中汞的观测和模拟研究,评估了北极环境介质的汞含量和储量水平,并预测了未来北极环境中汞含量的潜在变化。报告指出,全球大气汞排放主要源于北极以外地区(>98%),部分大气汞可随大气环流远距离传输并沉降至北极生态系统,进而参与北极地区汞的生物地球化学循环。其中2/3的北极大气汞沉降至陆地环境,1/3沉降至海洋环境。陆地环境的汞主要储存于土壤、冰川和积雪中,这部分汞可在河流输运和海岸侵蚀作用下输入北冰洋。汞也可经洋流作用输入北冰洋。储存于北冰洋的汞又可经逃逸至大气、埋藏于大陆架和深海盆地及洋流流出而去除。北极环境的汞主要以无机形式赋存,部分可在厌氧环境中经微生物甲基化过程转化为甲基汞。相比气候变化,初级排放减少对未来北极环境汞含量变化的影响更大。因此,需实施严格且可行的全球人为汞减排政策,以期在未来20年降低北极环境汞含量。报告也指出,未来需更好地量化北极局地汞排放、加强汞的关键环境过程的研究和模型开发、研究携带汞甲基化和去甲基化基因的微生物群落、进行一致的初级排放和气候变化预测及编制全球人为汞排放清单等,以准确评估北极环境汞循环、预测北极环境汞含量变化。

关键词：北极汞减排气候变化 AMAP

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基于HYSPLIT4模式的天水市颗粒物输送路径

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中国环境科学 2021年第8期41卷 3529-3538页

作者：刘灏王颖王思潼刘扬李博兰州大学大气科学学院甘肃兰州730000 兰州大学半干旱气候变化教育部重点实验室甘肃兰州730000

首先利用后向轨迹模式(HYSPLIT)模拟了天水市2017~2019年冬季后向轨迹,分析了50,200,500和1000m 4个不同高度以及500m高度不同聚类数量对路径输送聚类统计结果的影响,并以500m高度四个季节的后向轨迹进行聚类分析,进一步运用权重潜在源... 详细信息

首先利用后向轨迹模式(HYSPLIT)模拟了天水市2017~2019年冬季后向轨迹,分析了50,200,500和1000m 4个不同高度以及500m高度不同聚类数量对路径输送聚类统计结果的影响,并以500m高度四个季节的后向轨迹进行聚类分析,进一步运用权重潜在源贡献分析法(WPSCF),探讨了研究期间天水市细颗粒物的潜在源区及不同源区对天水市颗粒物浓度的贡献,结果表明,(1)起始点高度为500m时,颗粒物浓度极值比和极值差均较大,聚类结果最具代表性;(2)不同聚类数量分析结果表明,按照总空间变化(Total spatial variation,TSV)显著增加的原则选取的聚类数量较少,且能反映不同方向的轨迹输送特征;(3)天水市不同季节的轨迹聚类结果表明,冬季来自陕西南部的东南路径是PM_(2.5)污染程度最高的路径,该路径下PM_(2.5)浓度为78.2μg/m^(3),春季西北路径的颗粒物浓度最高,PM_(10)和PM_(2.5)的平均浓度分别是127.9~129.9和40.6~41.0μg/m^(3),夏秋季节不同路径的颗粒物浓度相差不大.

关键词： HYSPLIT4模式后向轨迹聚类原则潜在源贡献分析

移动源排放VOCs特征及臭氧生成潜势研究——以兰州市为例

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环境科学学报 2018年第8期38卷 3220-3228页

作者：刘晓陈强郭文凯刘镇朱玉凡兰州大学大气科学学院半干旱气候变化教育部重点实验室兰州730000

高浓度近地面臭氧(O_3)污染是国内外许多城市面临的大气污染问题,且近年来O_3浓度呈逐渐升高的趋势.随着城市规模日益扩大,移动源成为VOCs的主要排放源之一,对移动源的O_3生成潜势进行评估,并识别其关键物种和重点污染区域,可为城市O_3... 详细信息

高浓度近地面臭氧(O_3)污染是国内外许多城市面临的大气污染问题,且近年来O_3浓度呈逐渐升高的趋势.随着城市规模日益扩大,移动源成为VOCs的主要排放源之一,对移动源的O_3生成潜势进行评估,并识别其关键物种和重点污染区域,可为城市O_3控制对策的制定提供科学依据.本文以兰州市移动源为例,结合排放系数、交通流量及相关统计数据,建立兰州市VOCs移动源排放清单,并使用最大增量反应活性(MIR)估算移动源VOCs的臭氧生成潜势(OFP).结果表明,兰州市汽油车是移动源中最主要的OFP贡献源类,占移动源的71.12%;烯烃和芳香烃为移动源总OFP主要的贡献者,主要贡献物种为:乙烯、丙烯、甲醛、3-甲基-1-丁烯、甲苯、正丁烯、乙炔、间二甲苯、1,2,4-三甲基苯、邻二甲苯,这10个物种的OFP占移动源总OFP的67.29%;根据兰州市移动源VOCs排放的OFP贡献空间分布结果,移动源VOCs排放的重点控制区域为城关区和七里河区.

关键词：挥发性有机物移动源排放清单臭氧生成潜势

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黄河形成于何时?

地球科学 2024年第6期49卷 2158-2185页

作者：林旭刘静刘海金尚敏三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002 三峡大学三峡地区地质灾害与生态环境协同创新中心湖北宜昌443002 天津大学地球系统科学学院天津300072 哈尔滨师范大学地理科学学院黑龙江哈尔滨150025 三峡库区地质灾害教育部重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002

河流是塑造地表地貌的重要地质营力之一.认识大河的发育历史有助于提高人类对大河利用的效率和生态保护,从而更好地促进人类社会的发展.黄河是中华民族的母亲河,百余年来国内外研究者对其开展了广泛的研究,但对黄河何时形成及其具体的... 详细信息

河流是塑造地表地貌的重要地质营力之一.认识大河的发育历史有助于提高人类对大河利用的效率和生态保护,从而更好地促进人类社会的发展.黄河是中华民族的母亲河,百余年来国内外研究者对其开展了广泛的研究,但对黄河何时形成及其具体的演化过程等问题至今都没有清晰的答案.鉴于此,本文在前期已经取得的研究结果基础上,广泛搜集和整理国内外研究者已发表的资料,重建黄河在新生代的演化过程,结果表明:青藏高原东北段古近纪发育沿着高原边界纵向流动的原黄河;中新世祁连山东段发育相互平行的河流汇入沉积中心陇西盆地,在晋陕峡谷北部和南部出现流向不同的大型河流,渤海湾盆地和南黄海盆地此时还未出现黄河物质,黄河在中新世进入分段演化阶段;上新世黄河已经连通西宁盆地、兰州盆地、银川盆地和河套盆地,而贵德盆地和共和盆地依然存在内流水系,此时黄河上游还未深入青藏高原东北段更深的腹地.晋陕峡谷南北异向的黄河格局依然存在.三门峡盆地仍然被大型古湖占据,黄河物质未出现在渤海湾盆地和南黄海盆地.上新世是黄河完成最后连通的重要转折阶段;早更新世黄河完成上游、中游和下游的连通,类似现今串联青藏高原、黄土高原和华北平原,东流入海的黄河此时形成.在晚更新世,受气候变化的影响,黄河各段进入新一期演化过程,局部河道再次被古湖占据,在降水丰沛期完成各河道的再次连通.构造和气候的共同作用对黄河的发育具有重要影响.河流水系腹地高大地形的维持是水系发展的前提条件之一.尤其是中新世和上新世祁连山东段的隆升,塑造了黄河在青藏高原的河流基本形态.鄂尔多斯高原周围的贺兰山、阴山和秦岭的隆升,造就了银川、河套和渭河这些深大地堑,在气候干旱期成为限制黄河全线贯通的重要因素.第四纪是东亚气候变化频繁的时期,黄河的最终贯通与气候变化过程密切相关.反过来讲,对黄河的形成与演化过程的研究,可以有效揭示我国北方新生代的构造演化、气候变化过程.

关键词：黄河构造活动气候变化物源示踪阶地古近纪中新世上新世更新世第四纪地质环境地质

黄土高原半干旱区典型日吸收性气溶胶综合观测分析

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大气科学 2018年第2期42卷 323-338页

作者：孙乃秀张镭徐丽丽王雯璟兰州大学大气科学学院半干旱气候变化教育部重点实验室兰州730000

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站的太阳光度计、激光雷达、微波辐射计综合观测资料,结合辐射传输模式分析了该地区秋季典型日2012年9月3~4日、21日和28日气溶胶物理特性、垂直分布特征,及其与气象条件的关系。研究时期的气溶胶主要... 详细信息

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站的太阳光度计、激光雷达、微波辐射计综合观测资料,结合辐射传输模式分析了该地区秋季典型日2012年9月3~4日、21日和28日气溶胶物理特性、垂直分布特征,及其与气象条件的关系。研究时期的气溶胶主要为局地沙尘与人为污染混合气溶胶,吸收性明显,尺度较小。其中,4日西北风增强,远距离传输沙尘气溶胶,气溶胶光学厚度最大,粒子尺度明显增大。尝试利用灰色关联度法确定参考高度,分别为7.41 km、8.47 km、7.13 km和7.66 km,反演气溶胶消光系数,由此积分得到的光学厚度与太阳光度计观测值相关性可达0.975,反演效果较好。研究时期气溶胶的抬升主要受白天热力湍流作用,边界层发展,气溶胶向上传输,每日12时(当地时间,下同)至14时传输至最大高度,气溶胶抬升的高度对应大气加热率的高值区,低层加热率可达1 K d-1。气溶胶在大气层顶和地面造成负辐射强迫,分别为-12.707 W m-2、-25.398 W m-2,大气中表现为正辐射强迫,为12.692 W m-2,大气层顶的辐射强迫对气溶胶的物理特性最为敏感,当气溶胶吸收性明显时,大气层顶的瞬时辐射强迫会出现正值。

关键词：吸收性气溶胶物理特性垂直传输辐射强迫