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新安江源区杉木树干液流速率变化及其对环境因子的响应

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植物生态学报 2023年第4期47卷 571-583页

作者：杨丽琳邢万秋王卫光曹明珠河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室河海大学水文水资源学院南京210098

中国南方湿润区局地气候条件多变、下垫面情况复杂,导致蒸散发的测算较为困难。树木蒸腾是森林蒸散发的关键组成部分,树干液流监测成为树木蒸腾耗水研究的主要手段。杉木(Cunninghamia lanceolata)林作为新安江源区的代表性植被,对该区... 详细信息

中国南方湿润区局地气候条件多变、下垫面情况复杂,导致蒸散发的测算较为困难。树木蒸腾是森林蒸散发的关键组成部分,树干液流监测成为树木蒸腾耗水研究的主要手段。杉木(Cunninghamia lanceolata)林作为新安江源区的代表性植被,对该区的水源涵养、水土保持及气候调节等至关重要。该研究基于树干液流测定系统量化新安江源区杉木树干液流速率(Js),结合气象梯度塔监测和土壤含水率连续观测,揭示杉木生长季(2020年4–9月)环境因子对Js变化的作用机制。主要结果:杉木Js呈显著季节性变化,其平均值8月最大,5月最小;环境因子中太阳净辐射(Rn)及饱和水汽压差(VPD)与Js的相关性最强;主成分分析结果显示,在小时及日尺度上主成分1的方差贡献率分别达59.1%、57.9%,其中,VPD和Rn对主成分1起主要作用,是影响该区杉木树Js变化的关键环境因子;观测期Js峰值提前于VPD约(20±3)min,滞后于Rn约(100±5)min。杉木生长季由降雨产生的土壤含水率差异未对Js产生显著影响,而不同天气条件下Js存在较大差异,晴天Js较高,主要呈单峰变化且启动早结束晚,雨天Js呈多峰型变化,启动晚结束早。

关键词：新安江源区热扩散探针液流速率主导环境因子时滞土壤含水率

FY4A与GPM反演降水产品在中国大陆的误差解析

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遥感技术与应用 2023年

作者：李季雍斌吴昊河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室河海大学水文水资源学院

高时空分辨率的卫星降水数据对于近实时降水监测和实时水文预报非常重要。以中国大陆为研究区，从小时尺度综合分析四种近实时卫星降水产品，包括基于风云卫星的REGC和DISK、基于GPM的IMERG-Early和GSMaP-NRT，揭示降水反演误差与四个... 详细信息

高时空分辨率的卫星降水数据对于近实时降水监测和实时水文预报非常重要。以中国大陆为研究区，从小时尺度综合分析四种近实时卫星降水产品，包括基于风云卫星的REGC和DISK、基于GPM的IMERG-Early和GSMaP-NRT，揭示降水反演误差与四个关键影响因子（季节、气候区、降雨强度、地形）之间的关系。评估结果如下：在小时尺度上，IMERG-Early在中国大陆的表现最好，具有最高的相关系数（CC=0.44）和最低的均方根误差（RMSE=0.97 mm/h）；其次是GSMaP-NRT，在湿润区具有最低的误报率；REGC和DISK仅在湿润区南部和东部具有令人满意的相关系数和分类统计指数。在季节尺度上，所有卫星降水产品在夏季的准确性最好，在冬季的性能最差。在降水强度方面，除IMERG-Early外，其他三种卫星降水产品更倾向于高估无雨（0～0.2 mm/h）事件的概率密度；REGC在小雨（0.2～0.6 mm/h）事件下的表现最好，具有最低的偏差；与其他卫星降水产品在暴雨下（>5 mm/h）的表现相比，DISK对暴雨的低估程度更小，得益于其短延时特性，DISK在暴雨监测和洪水预报中拥有更大的应用潜力。IMERG-Early和GSMaP-NRT在低海拔地区的表现都优于高海拔地区，REGC和DISK的性能在高程大于3000m后显著增加。相关的评估结果将为风云产品的算法改进提供一些反馈，并使数据用户能够进一步了解风云降水量估计的误差特征和潜在缺陷。

关键词： FY4A GPM 近实时卫星降水精度评估误差解析中国大陆

联合GRACE和GRACE-FO反演黄河流域陆地水储量变化

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水资源保护 2022年

作者：任立良王宇江善虎卫林勇王孟浩张怡雅河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室河海大学水文水资源学院

黄河流域陆地水储量变化是黄河水循环过程的重要组成部分。基于GRACE和GRACE-FO重力卫星产品，采用长短期记忆(LSTM)网络模型，结合水量平衡和GLDAS数据来插补GRACE与GRACE-FO之间的缺失数据，分析黄河流域2002年4月—2020年3月陆地水... 详细信息

黄河流域陆地水储量变化是黄河水循环过程的重要组成部分。基于GRACE和GRACE-FO重力卫星产品，采用长短期记忆(LSTM)网络模型，结合水量平衡和GLDAS数据来插补GRACE与GRACE-FO之间的缺失数据，分析黄河流域2002年4月—2020年3月陆地水储量变化特征，探究影响陆地水储量变化的环境因子。结果表明：LSTM模型可以有效填充GRACE与GRACE-FO之间的数据缺失；黄河流域陆地水储量呈明显下降趋势，上中下游下降趋势依次增大，陆地水储量与地下水储量的变化特征高度相关；黄河流域上中下游年平均陆地水储量变化与年平均降雨量和年干燥度指数（蒸散发/降水）呈极显著相关关系，表明黄河流域陆地水储量变化受到降水和蒸散发影响。

关键词：陆地水储量 GRACE GLDAS水文模型水量平衡黄河流域

长江中下游流域实际蒸散发演变特征及驱动机制

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华北水利水电大学学报(自然科学版) 2023年

作者：曹新邢万秋傅巧妮杨丽琳河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室河海大学水文水资源学院

基于GRACE重力卫星观测和水量平衡法重建了长江中下游流域实际蒸散发ET序列，评估并融合三种ET数据集获得高精度1992—2015年的逐月ET，分析6个子流域ET年值和季节值的变化趋势，引入土地利用程度综合指数La，基于通径分析法定量评估气... 详细信息

基于GRACE重力卫星观测和水量平衡法重建了长江中下游流域实际蒸散发ET序列，评估并融合三种ET数据集获得高精度1992—2015年的逐月ET，分析6个子流域ET年值和季节值的变化趋势，引入土地利用程度综合指数La，基于通径分析法定量评估气候和下垫面因子对各子流域ET变化的直接和间接影响。结果表明:(1)三种数据集在长江中下游流域的适用性较好，ETmerged减小了与ETNOAH、ETGLEAM的平均差和均方根误差，减小了ETNOAH、ETCR的标准差。(2)流域多年平均ET为728.7 mm，空间上自西北向东南递增，6个子流域上ET在不同季节均呈升高趋势，其中以春、夏季的增幅最大。(3)各子流域年ET增加主要由La增强和气温升高所致，气温、La和植被覆盖等要素的间接作用致使太湖流域风速降低对ET的影响从正向变为负向。(4)气温升高促进了NDVI对6个子流域春夏季ET增加的正向效应，太湖流域、长江中游和下游干流区秋冬季降水的增加削弱了辐射降低对ET变化的作用，而风速上升是洞庭湖流域、中游干流区冬季ET微弱增加的主导因素。

关键词：实际蒸散发下垫面气候变化驱动机制长江中下游流域

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山丘区变动产流层分布式水文模型

水科学进展 2022年第3期33卷 429-441页

作者：赵建飞梁忠民刘金涛李彬权段雅楠河海大学水文水资源学院江苏南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098

基于山坡水文试验的新认识,提出变动产流层概念,将壤中流的描述从单一的土壤层间拓展到土壤-风化基岩界面,通过对壤中流形成及发展过程的精细刻画,实现了蓄满-超渗产流及其转换机制的统一描述。基于变动产流层概念,根据运动波模型理论,... 详细信息

基于山坡水文试验的新认识,提出变动产流层概念,将壤中流的描述从单一的土壤层间拓展到土壤-风化基岩界面,通过对壤中流形成及发展过程的精细刻画,实现了蓄满-超渗产流及其转换机制的统一描述。基于变动产流层概念,根据运动波模型理论,推导了单元网格的超渗/饱和地面径流、壤中流的计算公式,利用非线性水库计算地下径流量,采用二维扩散波进行地表汇流、一维扩散波进行河道汇流,建立了面向山丘区的变动产流层分布式水文模型(VRGL)。对典型湿润山丘区的屯溪流域2010—2019年共24场洪水进行模拟,结果显示:洪峰流量和洪量的相对误差均在±20%内,确定性系数在0.84左右,表明VRGL具有较高的精度,可用于山丘区洪水预报。

关键词：山丘区洪水土壤-风化基岩界面变动产流层运动波模型理论屯溪流域

基于GRACE和GRACE-FO的黄河流域陆地水储量及影响因素分析

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水资源保护 2022年第4期38卷 26-32页

作者：任立良王宇江善虎卫林勇王孟浩张怡雅河海大学水文水资源与水利工程科学国家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

基于GRACE和GRACE-FO卫星陆地水储量遥感数据,采用长短期记忆(LSTM)神经网络模型,结合水量平衡方程和全球陆地数据同化系统(GLDAS)重建GRACE与GRACE-FO间的陆地水储量变化量,分析黄河流域2002年4月至2020年3月陆地水储量变化特征,探究... 详细信息

基于GRACE和GRACE-FO卫星陆地水储量遥感数据,采用长短期记忆(LSTM)神经网络模型,结合水量平衡方程和全球陆地数据同化系统(GLDAS)重建GRACE与GRACE-FO间的陆地水储量变化量,分析黄河流域2002年4月至2020年3月陆地水储量变化特征,探究影响陆地水储量变化的环境因子。结果表明:LSTM模型可以有效填补GRACE与GRACE-FO间的陆地水储量变化量;黄河流域陆地水储量呈明显下降趋势,上、中、下游下降趋势依次增大,陆地水储量与地下水储量的变化特征高度相关;黄河流域上、中、下游年陆地水储量变化量与年降水量和年干燥度指数呈极显著相关关系,表明黄河流域陆地水储量变化受到降水和蒸散发的影响。

关键词：陆地水储量 GRACE 长短期记忆神经网络模型 GLDAS 水量平衡方程黄河流域

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赣江流域气候和土地利用变化对蓝绿水的影响

水资源保护 2022年第5期38卷 166-173,189页

作者：李文婷杨肖丽任立良河海大学水文水资源与水利工程科学国家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

采用标准化降水指数(SPI)确定赣江流域的典型年,基于SWAT模型,对典型年份赣江流域蓝绿水的时空分布进行了分析;设置多种气候与土地利用情景,定量分析了气候和土地利用变化对流域内蓝绿水的影响。结果表明:1972年、1998年和2014年分别为... 详细信息

采用标准化降水指数(SPI)确定赣江流域的典型年,基于SWAT模型,对典型年份赣江流域蓝绿水的时空分布进行了分析;设置多种气候与土地利用情景,定量分析了气候和土地利用变化对流域内蓝绿水的影响。结果表明:1972年、1998年和2014年分别为赣江流域的干旱年、湿润年和正常年;湿润年的蓝水量最为丰富,是干旱年的2.01倍,绿水量的变化相对稳定,干旱年绿水系数最高,是湿润年的1.44倍;土地利用变化对蓝绿水的时空分布影响较小;气候变化情景下蓝水量、绿水量分别增加了75.52 mm和30.65 mm,绿水系数减小了2.33%,共同变化情景下蓝绿水变化趋势与气候变化情景大致相同,表明气候变化对流域蓝绿水的影响较大。

关键词：气候变化土地利用变化蓝绿水绿水系数 SWAT模型赣江流域

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全球森林绿度异常对干旱事件的响应

节水灌溉 2023年第1期 92-98页

作者：吴宇桐王卫光魏佳河海大学水文水资源学院南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098

近年来全球气候变化下干旱事件频发,进一步导致森林锐减,加重部分地区荒漠化,因此定量研究森林绿度对干旱事件的响应具有重要意义。结合基于叶面积指数的森林绿度异常指标和基于标准化降水蒸发指数的干旱指标,研究了全球森林绿度异常对... 详细信息

近年来全球气候变化下干旱事件频发,进一步导致森林锐减,加重部分地区荒漠化,因此定量研究森林绿度对干旱事件的响应具有重要意义。结合基于叶面积指数的森林绿度异常指标和基于标准化降水蒸发指数的干旱指标,研究了全球森林绿度异常对干旱事件的响应机制,阐释了不同类型森林绿度异常值对干旱事件的敏感性及空间差异。结果表明:①2007-2018年全球森林面积整体呈先增加后减少趋势,最大异常面积出现在2008年,其森林绿度异常面积占森林总面积的57.15%;②受干旱影响,全球各主要林区均发生多次绿度异常现象,未发生异常的地区主要位于各大森林的边缘地区以及靠海岸地区;③美国西部地区、南非、中国西南部和澳大利亚境内森林绿度异常程度和干旱事件具有正相关关系;④各类型森林中以阔叶林绿度异常对干旱变化的敏感性最强,其次为混交林和针叶林,而灌木林敏感性最弱。研究结果揭示了气候变化下全球森林绿度对干旱事件响应的差异化规律,对各地区森林绿度变化进行了归因分析,为全球森林生态保护提供了个性化的科学依据。

关键词：森林绿度异常指标叶面积指数标准化降水蒸发指数干旱指数干旱事件敏感性识别全球尺度

声发射测试方法及其用于水泥基材料劣化过程的评估

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硅酸盐学报 2022年第11期50卷 2971-2980页

作者：苏怀智姚可夫杨立夫闫潇群河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室河海大学水利水电学院南京210098

中国修建于20世纪的大批基础设施工程正逐渐达到高龄服役期,随之带来了较突出的水泥基材料劣化问题。声发射作为一种材料在能量释放下所表现出的本征物理现象,其蕴含的丰富信息为精敏感知材料及结构性态提供了有益基础。在简要阐述声发... 详细信息

中国修建于20世纪的大批基础设施工程正逐渐达到高龄服役期,随之带来了较突出的水泥基材料劣化问题。声发射作为一种材料在能量释放下所表现出的本征物理现象,其蕴含的丰富信息为精敏感知材料及结构性态提供了有益基础。在简要阐述声发射感测基本原理与主要分析方法的基础上,重点围绕水泥基材料的碱骨料反应、锈胀开裂、疲劳、冻融剥落等劣化行为,评述了基于声发射现象进行水泥基材料劣化行为表征、性态判识评估、劣化致因剖析方面的研究现状,考虑水工大尺度结构时变服役特征,给出了声发射在水泥基材料劣化研究方面今后需着力加强的方向。

关键词：水泥基材料劣化表征评估声发射