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关键词： 上升流   气候变化   变化机制   数值模拟   舟山海域  

摘要： 全球变暖会对舟山沿岸上升流的驱动机制产生深远影响,继而作用于海域内的生态环境及渔业资源发生的变迁。使用三维海洋数值模型FVCOM,模拟研究了热通量、风场等气候环境因子变化下舟山沿岸上升流区夏季水动力及环境因子的分布特征。通过引入跃变检验方法来评估全球变暖对过去三十多年来舟山及其邻近海域的夏季海表温度的影响,发现在2016年前后发生了明显的跃变,跃变后海表温度相对于跃变前升高了约1℃;热通量分析结果显示:春季云量减小短波辐射增加,导致的海水热含量增加是夏季海水升温的重要原因;风速的时空变化表明舟山海域7月风速在近几十年有减弱的趋势。通过构建气候环境因子变化的敏感性数值模型实验探究了舟山沿岸上升流水动力的演变机制,结果表明:海气热通量增加导致的表层海水吸热及平流热输运增加引起的海水层化加强会使得底层海水不易抬升;夏季风应力的减弱削弱了长江冲淡水低盐水舌的离岸扩展,导致上升流区上层海水的层化减弱,从而加强中下层海水向岸爬升,增加沿岸上升流的强度。

关键词： 西北地区东部   汛期降水   北极海冰   预测模型  

摘要： 选取1961-2020年中国西北地区东部154个气象站7月降水、NCEP/NCAR大气再分析及北极海冰资料,利用SVD分解等统计诊断方法,分析了北极关键区海冰对西北地区东部主汛期7月降水主要模态分布型的可能影响途径。结果表明:影响西北地区东部7月降水异常分布型主要有两种海冰模态,一种是当巴伦支海、千岛群岛海域海冰密集度偏小(大),戴维斯海峡海冰密集度偏大(小)时,激发从戴维斯海峡向东南以及从鄂霍次克海向西南方向传播的波列,使得我国西北地区东部上空500 hPa位势高度场距平为“西高东低”(“西低东高”)的分布,造成区域降水异常为“一致偏少(多)”分布型;另一种当波弗特海东海域海冰密集度偏小时,激发从里海东传至鄂霍次克海的波列以及配合我国华南上空的正位势高度异常,使得冷空气路径偏东、偏南以及西太平洋副热带高压偏强,造成研究区降水异常为“北少南多”分布型,反之为“北多南少”分布型。利用“SVD投影法”建立的海冰关键区因子预测模型,其对西北地区东部主汛期7月的降水距平符号的把握及空间分布型具有一定的预测能力,尤其对“区域一致少型”和“北多南少型”的预测效果较好。

关键词： 土壤水分   时空变化   蒙古高原   地理探测器   气候变化  

摘要： [目的]解析蒙古高原土壤水分的时空分异及变化规律并量化关键驱动因素的影响,为区域生态恢复及生态系统可持续发展提供理论依据。[方法]基于ERA5土壤水分数据揭示了2000—2020年蒙古高原0—289 cm土壤水分空间分异特征及变化规律,并量化了气象、归一化植被指数(NDVI)、陆地水储量异常(TWSA)、土壤质地、地形等不同环境因子的影响。[结果](1)2000—2020年蒙古高原土壤水分整体呈东北高、西南低的分布特征。土壤水分由浅至深呈先增加再减少的趋势,且仅深层土壤水分(100—289 cm)变化趋势显著。(2)大部分区域未来变化趋势呈持续稳定状态,从土壤表层到第4层分别有58.5%,76.7%,91.3%,98.8%的区域土壤水分变化趋势与过去相同;蒙古高原西北部及内蒙古中部地区土壤水分干化情况可能会进一步加重。(3)温度、TWSA、降水和NDVI是影响土壤水分空间分布的主导环境因子。大部分因子交互呈现出双因子增强作用,蒙古高原土壤水分空间分异是多因子共同作用的结果。(4)表层和次表层土壤水分的变化主要受降水的正向影响,主控区域分别占98.7%,94.8%;降水和TWSA对28—100 cm土壤水分的主控区域分别集中在森林和草原覆盖区,主导区域面积占比分别为38.7%,38.8%;TWSA降低是导致深层土壤水分干化的主要驱动力且其主控区域面积占比达58.6%;植被耗水的增加以及温度的升高分别主控16.2%,14.8%区域100—289 cm土壤水分变化。[结论]土壤水分的时空分异及变化规律明显,各深度的土壤水分的主要驱动力各有不同,对蒙古高原生态恢复及生态系统可持续发展意义重大,未来应深入分析人类活动对其的影响。

关键词： 气候变化   极端径流   SWAT模型   天山   开都河  

摘要： 【目的】揭示天山地区极端径流演变规律,预估不同气候变化情景下天山地区极端径流特征。【方法】基于Sen slope、MK检验、Pettitt检验、概率分布函数、SWAT模型和GCM模式分析极端径流演变特征。【结果】1959—2018年,开都河流域年、夏、秋和冬季径流呈不显著增加趋势,春季径流呈显著增加趋势,径流变化与降水的相关性大于与同期气温的相关性。极端径流频率、强度和持续时间呈增加趋势,初洪时间呈显著推迟趋势。Log-Pearson3函数对极端径流的模拟表现最优,50 a重现期洪水次数、高流量最长持续时间、平均峰值流量重现水平分别为7.09次、79.04 d和180.04 m^(3)/s。未来气候变化情景下,洪水次数增加,极端强度(平均年最大流量)增大,持续时间(高流量最长持续时间、高流量平均持续时间)和平均强度(平均极端径流流量、平均峰值流量)减小,初洪时间呈提前趋势,且最高和最低极端径流强度(平均极端径流流量、平均峰值流量、平均年最大流量)重现水平分别发生在SSP245和SSP370情景。【结论】气候变化对天山极端径流具有重要影响,未来该地区将经历更频繁的极端径流事件和更为严重的单次特大洪水,研究结果对制定气候变化适应策略和水资源管理方案具有重要的指导意义。

关键词： 积雪模拟   遗传粒子滤波   数据同化   集合卡尔曼滤波  

摘要： 为有效解决粒子滤波中粒子退化和贫化问题，将遗传算法耦合到粒子滤波中用于对粒子进行重采样，发展了基于遗传粒子滤波的积雪数据同化方案。以Noah-MP模型默认组合方案为模型算子搭建了积雪数据同化系统，分别在真实和合成同化试验情景下比较了集合卡尔曼滤波和粒子滤波的同化性能、不同重采样方法对粒子滤波同化性能的影响，探讨了遗传粒子滤波作为积雪数据同化方法的可行性。在理想试验情景中，遗传粒子滤波的整体同化性能次于系统重采样粒子滤波，但明显好于多项式重采样粒子滤波，并且遗传粒子滤波能够在积雪融化较快的阶段，更有效地利用观测信息对模型进行校正，在积雪消融期表现出了较好的同化性能。在真实试验情景中，遗传粒子滤波的同化性能明显好于采用其他重采样算法粒子滤波的同化性能。此外，两种同化情景的试验结果均表明粒子滤波的同化性能明显好于集合卡尔曼滤波。将遗传粒子滤波作为积雪数据同化方案是可行、有效的。

关键词： 唐古特红景天   气候变化   潜在分布区预测   最大熵模型  

摘要： 为探究唐古特红景天(Rhodiola tangutica)在青藏高原的潜在适宜分布及其生态适应性,基于唐古特红景天青藏高原38个分布位点以及当前和未来5个时期7个环境因子,利用MaxEnt模型构建唐古特红景天分布与环境因子的关系模型,模拟和验证当前时期1970—2000年与SSP245情景模式下未来4个时期(2030s、2050s、2070s和2090s)的潜在地理分布格局。结果表明:(1)海拔(Alt)和最干月份降水量(Bio14)是影响唐古特红景天地理分布格局的最主要生态因子,贡献率分别为89.3%和4.9%。(2)当前气候背景下,唐古特红景天在青藏高原地区的适宜分布区总面积为195.21×10^(4) km^(2),主要位于青海南部和东北部、四川西北部及西藏中部等。(3)与当前时期相比,未来4个时期唐古特红景天的适宜分布区总面积变化不太明显,但高适宜区面积却有所增加,呈现出向青藏高原中部集中分布的趋势。

关键词： 非晶态物质   本征模式几何结构   塑性形变   拓扑缺陷  

摘要： 固体如何形变流动,是固体物理和材料科学所长期关注的重要问题。谚语讲“上帝眼中,万物皆流”,其本质讲明了固体材料并不完美,其中存在的缺陷主导了固体材料的长时间尺度流变行为。在最近的一项研究工作中,研究者将拓扑学理论与前沿模拟方法相结合,最终证实了玻璃中拓扑缺陷的存在及其对玻璃塑性的关键作用。相关工作在非晶物质科学领域内首次展示了经典本征振动模式几何是如何影响非晶材料塑性行为的。

关键词： 宜居城市   公共空间   生态规划理念   城市发展策略   水资源管理   气候变化   社会可持续性   不确定性  

摘要： 在这个充满变化和不确定性的时代,城市条件持续变化,气候变化不断带来新的挑战,城市需要适应这些变化,才能保障并提升居民的生活品质。为确保未来宜居城市空间的可持续性、健康性及安全性,需要采取更具整体性的城市发展策略。可持续规划涵盖多个议题,其中核心理念包括空间管理、新型交通规划理念,以及水资源管理等生态规划理念。

关键词： 径流预估   气候模式   VIC模型   Copula函数   极端水文事件   嘉陵江流域  

摘要： 全球变暖导致降水变率增大,水文波动性增强。嘉陵江水资源丰富,科学预估其未来水资源变化及极端水文事件对支撑经济社会和生态环境平衡发展至关重要。已有研究主要集中于嘉陵江历史径流演变,对气候变化背景下未来流域水资源响应及极端水文事件预估较少。基于第6次国际耦合模式比较计划CMIP6计划的22个气候模式耦合可变下渗容量模型(VIC模型),预估了不同代表性典型浓度路径下嘉陵江流域未来径流变化趋势,分析了极端水文事件强度的未来演变趋势。结果表明:(1)VIC模型在嘉陵江流域的适用性较好,各站点日径流模拟纳什效率系数均大于0.7,多年水量相对误差在8%之内,对极端水文指标年最大洪峰流量和年最大5日洪量模拟较好;(2)流域未来气候变化将以暖湿化为主,2031—2090年降水量相较基准期(1985—2014年)将增加5.5%~13.8%,温升幅度超2℃;(3)未来径流量很可能会增加,在2061—2090年,径流量相较基准期(1985—2014年)将增加7.0%~14.0%;(4)流域未来洪水强度可能增大,在2061—2090年,SSP5-8.5排放情景下基准期年最大洪峰流量与年最大5日洪量50年一遇值的重现期将缩短为10~20年。气候变化将导致流域水循环加快,水文形势不容乐观,需加强水资源综合管理及洪涝风险应对能力。

关键词： 降水   稳定同位素   台风“烟花”(2106)   云下蒸发效应   对流强度   上游降水   华东地区  

摘要： 2021年第6号(2106)台风“烟花”是我国有监测记录以来对大陆影响时间最长的台风,为华东地区带来了暴雨级的降水。基于台风“烟花”(2106)影响江苏南通地区期间小时尺度高分辨率的降水稳定同位素数据,分析了降水稳定同位素组成变化特征及影响因素。结果表明:降水δ^(18)O值为-11.7‰~-2.3‰,加权平均值为-7.4‰。台风影响前期,采样点水汽主要来源于附近海域,受云下蒸发效应的影响,降水δ^(18)O值相对偏正;台风影响中期,受相对湿度与上游累积对流强度的共同控制,降水δ^(18)O值逐渐偏负。但相较于已发表的我国台风降水δ^(18)O极端偏负值(-20.1‰~-12.6‰),台风“烟花”(2106)降水δ^(18)O极值并未显著偏负,主要是由于上游累积对流降水历时较短以及台风登陆后水汽缺乏大规模有组织性的对流活动。