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大气成因宇生核素Be指示土壤演化：机理与进展

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地球科学进展 2024年

作者：刘彧刘金涛刘承帅罗维均程安云王世杰中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站河海大学水灾害防御全国重点实验室

在全球变化背景下，我国土壤面临严重的污染、侵蚀和退化问题，正在威胁生态系统稳定性和粮食安全性。如何量化土壤的形成演化（时间和速率等）是地球科学领域的重要科学问题。大气成因放射性宇生核素10Be(以下简称大气10Be)是天然示踪... 详细信息

在全球变化背景下，我国土壤面临严重的污染、侵蚀和退化问题，正在威胁生态系统稳定性和粮食安全性。如何量化土壤的形成演化（时间和速率等）是地球科学领域的重要科学问题。大气成因放射性宇生核素10Be(以下简称大气10Be)是天然示踪剂，其在土壤中的含量受成土时间、地表侵蚀和化学风化等土壤演化过程综合控制，是定量示踪千万年来土壤形成演化过程的有效手段，具有广阔的应用前景。首先系统梳理了10Be在地球大气层的生成、传输、沉降以及在土壤中累积和迁移过程的最新研究进展，指出大气10Be长期沉降速率及其在风化带中迁移性的精确估算，是本领域亟待解决的重要难题；其次评述了大气10Be用于估算成土时间、成土速率、指示土壤侵蚀及在坡地运移等方面的方法，提出深入调查区域地质和环境过程并对模型参数和结果进行合理约束，是应用大气10Be技术的关键前提。随着我国加速器质谱分析技术和能力的快速发展，将有力推动大气10Be技术在土壤演化定量研究中的广泛应用，帮助解决环境生态系统演变预测及耕地土壤保育等难题。

关键词：大气成因 Be 土壤成土时间成土速率侵蚀速率

基于不同目标函数的WRF-Hydro模型参数敏感性研究

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中国农村水利水电 2024年

作者：谷黄河石怀轩孙敏涛丁震顾苏烨河海大学水灾害防御全国重点实验室河海大学水文水资源学院

水文与气象预报相结合可以有效提高洪水预报的精度和延长预见期，陆气耦合模型已成为水文气象学者研究的重点。WRF-Hydro模型作为新一代分布式陆气耦合模型在多尺度洪水预报中具有广阔的应用前景，但由于各物理过程参数化方案复杂，模... 详细信息

水文与气象预报相结合可以有效提高洪水预报的精度和延长预见期，陆气耦合模型已成为水文气象学者研究的重点。WRF-Hydro模型作为新一代分布式陆气耦合模型在多尺度洪水预报中具有广阔的应用前景，但由于各物理过程参数化方案复杂，模型计算量大，对该模型的参数敏感性研究还不充分，也影响着模型的模拟精度。本研究以湿润区的新安江上游屯溪流域为研究对象，构建多个单目标和多目标函数，并结合Morris全局参数敏感性分析方法，探究了WRF-Hydro模型在不同目标函数下的参数敏感性。结果表明：土壤参数（DKSAT、SMCMAX、BEXP）主要影响壤中流和地表径流，对径流量影响显著，尤其DKSAT最为敏感，直接影响水在土壤中的下渗速度，增大时基流量显著增高而洪峰流量则明显降低；产流参数（SLOPE、REFKDT）主要影响地表径流和基流分配，对洪水过程线形状有重要影响；河道汇流参数ManN影响汇流速度并主要控制峰现时间；植被参数MP对于总水量有一定影响；坡面汇流参数OVROUGHRTFAC和地下水参数Zmax则最不敏感。不同目标函数下的参数敏感性顺序和最优参数取值有一定差异，单目标函数中以相对误差为优化目标会更侧重于全年径流总量和低流量部分的模拟精度，而以效率系数和Kling-Gupta系数为目标则更侧重于场次洪水和高流量部分的模拟效果；基于几个单目标函数组合的多目标函数综合考虑了不同目标函数的影响，结果在一定程度上优于单目标函数。研究可为合理确定WRF-Hydro模型参数优化策略提供参考。

关键词： WRF-Hydro模型 Morris法敏感性分析多目标函数洪水预报

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新疆森林火灾时空分布特征及其与气候的关系

西南林业大学学报（自然科学） 2024年第2期44卷 135-143页

作者：张秀梅姚启超刘琳汪舟黄茹国家林业和草原局森林草原火灾预防监测中心北京100714 国家自然灾害防治研究院森林草原防灭火研究中心北京100085 东北林业大学林学院黑龙江哈尔滨150040

基于森林火灾报表数据(1999—2020年)和中国火灾网络数据(2005—2018年),利用相关分析、相对重要性分析等方法,分析了新疆森林火灾时空规律,探讨了过火面积与气候的关系。结果表明:80%的火灾发生在13:00—17:00,3—9月是火灾起数高发月... 详细信息

基于森林火灾报表数据(1999—2020年)和中国火灾网络数据(2005—2018年),利用相关分析、相对重要性分析等方法,分析了新疆森林火灾时空规律,探讨了过火面积与气候的关系。结果表明:80%的火灾发生在13:00—17:00,3—9月是火灾起数高发月份(占全年89.62%),8—9月是过火面积较高月份(占全年79.59%),森林火灾起数和过火面积自1999年以来均呈现下降趋势,且过火面积下降趋势显著。空间范围80°~88°E,43°~48°N是森林火灾发生的主要区域。8—9月过火面积主要受气温日较差(原始数据:r=0.49,P研究结果可为新疆森林火灾监测预警提供科学依据,即当预测8—9月最高温度较高的时候,需加强重点时段和关键地区的火源管控。

关键词：森林火灾新疆时空特征气温日较差最高温度气候因素

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光纤传感测量软体排变形应变传递效率研究

中国农村水利水电 2024年第8期 188-193页

作者：魏祥龙徐伟左利钦杨涵苑王茂枚袁赛瑜高杰河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210024 南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室江苏南京210029 长江航道局湖北武汉430010 江苏省水利科学研究院江苏南京210017

软体排与传感光纤之间的应变传递效率是应用光纤传感技术监测软体排变形的关键。本文旨在探讨软体排变形时,排体与传感光纤之间的应变传递效率及其对测量准确性的影响。通过理论分析与试验研究表明,在线性拉伸条件下,应变能够高效地从... 详细信息

软体排与传感光纤之间的应变传递效率是应用光纤传感技术监测软体排变形的关键。本文旨在探讨软体排变形时,排体与传感光纤之间的应变传递效率及其对测量准确性的影响。通过理论分析与试验研究表明,在线性拉伸条件下,应变能够高效地从排体传递至光纤,低传递效率线以下的区域主要位于传感光纤的边缘;而在弯曲变形条件下,变形测量误差与相对定点间距R呈线性相关,R=1.2时测量平均误差在-4%以内,而R=2.4~4.8时测量误差范围在-15%~-30%之间。研究成果可为河工模型试验测量技术以及光纤传感监测排体变形的现场应用提供参考。

关键词：软体排应变传递变形测量光纤传感

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三江源一次降水过程雨滴谱垂直演变特征

干旱区研究 2024年第3期41卷 353-362页

作者：郭世钰张玉欣韩辉邦周万福康晓燕张莉燕青海省气象灾害防御技术中心青海西宁810001 青海省防灾减灾重点实验室青海西宁810001

利用布设在泽库站内的微雨雷达(Micro Rain Radar,MRR)、OTT-PARSIVEL激光雨滴谱仪、雨量计(Rain Gauge,RG)观测资料,针对2021年9月17日一次降水天气过程,对比分析MRR在高原地区的适用性,研究了不同雨强MRR观测参量及雨滴谱的垂直变化... 详细信息

利用布设在泽库站内的微雨雷达(Micro Rain Radar,MRR)、OTT-PARSIVEL激光雨滴谱仪、雨量计(Rain Gauge,RG)观测资料,针对2021年9月17日一次降水天气过程,对比分析MRR在高原地区的适用性,研究了不同雨强MRR观测参量及雨滴谱的垂直变化特征。结果表明:在此次过程中MRR与雨滴谱仪及RG的累计雨量结果较为一致,MRR 200 m雨强与雨滴谱仪反演值相关性较好。不同雨强下降水参量在垂直分布上有所差异,雨强Ⅰ档,受蒸发作用影响反射率因子、液态水含量、雨强由高层至低层表现出波动变化的趋势;雨强Ⅱ档,蒸发作用减弱,各微物理量峰值高度有所降低;雨强Ⅲ档,粒子碰并作用增强直径增大,各微物理量随高度的降低而增大。此次降水过程以小粒子为主,在各个高度层小粒子对数浓度的贡献均最大。1000~4000 m小粒子对雨强贡献率均大于90%;1000 m以下中等粒子随着高度降低对雨强的贡献逐渐增大;大粒子在高层对雨强的贡献率大于低层。

关键词：三江源微雨雷达雨滴谱垂直分布

1960-2019年鄱阳湖五河流域陆地水储量变化及其对主湖区水量的影响

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湖泊科学 2024年第4期36卷 1204-1219,I0026,I0027页

作者：章阳张润润马苗苗布庆月河海大学水文水资源学院南京210098 中国水利水电科学研究院防洪抗旱减灾工程技术研究中心(水旱灾害防御中心) 北京100038 河海大学水安全与水科学协同创新中心南京210098

流域内地表水、土壤水和地下水等水储量组分相互作用和影响,共同构成了陆地水储量(TWS)的动态变化格局。本文以GRACE卫星数据为基准,利用GLDAS数据解析1960-2019年鄱阳湖“五河”流域TWS的时空变化特征及各组分对其变化的贡献,采用相关... 详细信息

流域内地表水、土壤水和地下水等水储量组分相互作用和影响,共同构成了陆地水储量(TWS)的动态变化格局。本文以GRACE卫星数据为基准,利用GLDAS数据解析1960-2019年鄱阳湖“五河”流域TWS的时空变化特征及各组分对其变化的贡献,采用相关分析方法分析TWS对降水的滞后响应关系,并进一步采用多元线性回归分析方法探究了“五河”流域TWS及各组分对鄱阳湖主湖区水量的影响。结果表明:“五河”流域年TWS在1960-2011年(P1)以-0.07 mm/a的下降,而在2012-2019年(P2)以3.37 mm/a的速率上升。相较于P1阶段,P2阶段春、夏季TWS盈余增强,秋、冬季TWS亏损减弱。春、夏季流域西部TWS变化逐渐由地表水转变为地下水储量主导,流域东部TWS变化主要由地下水储量主导;秋、冬季流域TWS变化主要为地下水储量主导,且地表水对TWS变化的贡献减弱。流域TWS对降水变化的响应滞时呈现夏、秋季短(1个月)而冬、春季长(3~6个月)的季节模式。地下水储量和土壤水对TWS变化的贡献增加会延长TWS对降水的响应滞时,而地表水对响应滞时起相反的作用。“五河”流域TWS与鄱阳湖主湖区水量具有显著的正相关性,地表水和地下水储量增加对湖区水体的增长具有正向作用,而土壤水增加对湖区水体的增长具有反向作用。本研究解析了近六十年鄱阳湖“五河”流域陆地水储量的变化及其对主湖区水量的影响,可为流域水安全管理提供参考。

关键词： GLDAS 陆地水储量季节模式组分贡献率响应滞时鄱阳湖流域

大气成因放射性宇生核素^(10)Be指示土壤演化:机理与进展

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地球科学进展 2024年第6期39卷 565-575页

作者：刘彧刘金涛刘承帅罗维均程安云王世杰中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081 中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站贵州普定562100 河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098

在全球变化背景下,我国土壤面临严重的污染、侵蚀和退化问题,正在威胁生态系统稳定性和粮食安全性。如何量化土壤的形成演化(时间和速率等)是地球科学领域的重要科学问题。大气成因放射性宇生核素^(10)Be(以下简称大气^(10)Be)是天然示... 详细信息

在全球变化背景下,我国土壤面临严重的污染、侵蚀和退化问题,正在威胁生态系统稳定性和粮食安全性。如何量化土壤的形成演化(时间和速率等)是地球科学领域的重要科学问题。大气成因放射性宇生核素^(10)Be(以下简称大气^(10)Be)是天然示踪剂,其在土壤中的含量受成土时间、地表侵蚀和化学风化等土壤演化过程综合控制,是定量示踪千万年来土壤形成演化过程的有效手段,具有广阔的应用前景。首先系统梳理了^(10)Be在地球大气层的生成、传输、沉降以及在土壤中累积和迁移过程的最新研究进展,指出大气^(10)Be长期沉降速率及其在风化带中迁移性的精确估算,是该研究领域亟待解决的重要难题;其次评述了大气^(10)Be用于估算成土时间、成土速率、指示土壤侵蚀及在坡地运移等方面的方法,提出深入调查区域地质和环境过程并对模型参数和结果进行合理约束,是应用大气^(10)Be技术的关键前提。我国加速器质谱分析技术和能力的快速发展,将有力推动大气^(10)Be技术在土壤演化定量研究中的广泛应用,帮助解决环境生态系统演变预测及耕地土壤保育等难题。

关键词：大气^(10)Be 土壤成土时间成土速率侵蚀速率

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燕子河流域洪水演进数值模拟

济南大学学报（自然科学版） 2024年第1期38卷 68-77页

作者：韩松张威王豪刘玉玉桑国庆济南大学水利与环境学院山东济南250022 山东省水旱灾害防御中心山东济南250013

为了对中小河流流域洪水风险进行预测分析,以山东省临沂市燕子河流域为研究对象,利用水动力学模型对洪水演进进行数值模拟;采用MIKE 11软件建立一维水动力学模型,分别模拟洪水重现期为5、10、20、50、100 a的河道洪水演进过程;利用MIKE... 详细信息

为了对中小河流流域洪水风险进行预测分析,以山东省临沂市燕子河流域为研究对象,利用水动力学模型对洪水演进进行数值模拟;采用MIKE 11软件建立一维水动力学模型,分别模拟洪水重现期为5、10、20、50、100 a的河道洪水演进过程;利用MIKE 21软件对燕子河防洪保护范围构建二维模型;利用MIKE FLOOD软件侧向耦合一、二维模型,模拟不同洪水重现期洪水从河道漫溢至岸边的演进过程,对模拟结果进行分析,得到洪水的淹没范围、水深、流速等信息。结果表明:洪水重现期为5、10、20、50、100 a时洪水淹没范围分别为0、4.09、7.59、13.87、18.44 km^(2),最大淹没深度分别为0、4.56、5.46、6.20、6.49 m,洪水最大流速分别为0、3.04、3.58、3.98、4.70 m/s;罗庄区西陆庄村、为儿桥村以及兰陵县西庄村、松山东村等村落为淹没风险较大区域。

关键词：水动力学模型洪水演进数值模拟燕子河流域

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青藏高原雪水比例时空变化特征

水科学进展 2024年第2期35卷 348-356页

作者：佘王康杨勤丽阳坤姜尧志王国庆电子科技大学资源与环境学院四川成都611731 清华大学地球系统科学系北京100084 南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室江苏南京210029

为厘清青藏高原地区不同相态降水及其变化规律,本文基于第三极地区长时间序列(1979—2020年)高分辨率(1/30°,日)地面气象要素驱动数据集,采用基于表面高程和气象条件的雨雪识别方法,识别了青藏高原地区的降雨和降雪,分析了青藏高原雪... 详细信息

为厘清青藏高原地区不同相态降水及其变化规律,本文基于第三极地区长时间序列(1979—2020年)高分辨率(1/30°,日)地面气象要素驱动数据集,采用基于表面高程和气象条件的雨雪识别方法,识别了青藏高原地区的降雨和降雪,分析了青藏高原雪水比例(SPR)的分布特征和时空演变规律。结果表明:①SPR空间分布差异显著,西高东低;②SPR整体呈下降趋势,平均以1.11%/(10 a)的速率显著降低;③冷、暖季均呈现降雨增加、降雪减少、SPR降低趋势,但暖季的变化速率和显著性高于冷季;④高原东西部降雪量在冷、暖季相当,高原中部以暖季降雪为主,高原暖季降雨量约占全年的90%,高原大部分地区暖季降雪占全年降雪的比例呈下降趋势(-0.29%/(10 a))。研究结果有望为区域气候变化和水科学研究提供科学依据。

关键词：降水相态时空变化雪水比例青藏高原