气候变化对汉江流域上游水文极值事件的影响

应用统计降尺度法,建立GCM和HBV流域水文模型耦合关系,分析和预测未来气候变化A2、B2情景下汉江流域径流量的变化情况.通过极值频率分析可以得到,2种情景下,相对于1961-2000年,汉江流域上游2011-2100年的径流量具有增加的趋势,洪水可能会更加频繁发生,并且A2情景较B2情景下洪峰流量更大.     

基于BCSD降尺度方法的黄河源区气候变化预测

采用BCSD降尺度方法,根据黄河源区16个气象站基准期(1961—1990年)的逐日降水量、气温,最高气温和最低气温资料,对IPCCAR4 中的20个GCM模式在A1B情景下的气象资料进行降尺度研究,并简单论证了BCSD的降尺度效果及其结果的可信性。基于降尺度分析结果,预测在A1B情景下,黄河源区温度普遍升高,增幅约为0.032 ℃／a,降水量呈现波动状微弱上升趋势,增幅约为0.50 mm／a,同时从流域空间分布上看,东南部降水和气温的增加效果显著,一定程度上可认为黄河源区东南部有暖湿化的演变趋势。     

黄河卢氏流域径流对未来气候变化的响应

应用统计降尺度方法SDSM,耦合GCMs和分布式水文模型SWAT,分析黄河卢氏流域径流对气候变化的响应.结果表明:SWAT模型能较好地模拟卢氏流域的径流过程.不同排放情景下,流域年平均流量均表现出先减小后增加,总体减小的趋势;A2情景下,2046—2065年和2081—2100年的流量较基准期分别减少33.6%和30.8%,流量减少主要集中在7—10月,10月减幅最大;B1情景下,分别减少52.3%和29.9%,也主要集中在7—10月,9月减幅最大;丰水期流量的减少幅度大于枯水期.中上游对气候变化较为敏感,径流减少幅度较大,中下游减少幅度较小.     

基于地理加权回归模型和不同植被特征参数的TRMM 3B43降尺度研究——以云南省为例

为了将空间分辨率约为27 km×27 km的热带降水测量计划卫星(TRMM) 3B43数据降尺度为1 km×1 km,并对比不同植被参数下TRMM 3B43降尺度效果,以云南省为研究区, TRMM 3B43卫星降水数据、MOD13 A3归一化植被指数(NDVI)和增强型植被指数（EVI)数据、MOD17A2H GPP数据、气象站点月降水数据等为数据源,基于地理加权回归模型,开展不同植被特征参数的TRMM3B43降水数据降尺度研究,采用线性相关系数、偏离率和均方根误差验证云南省整体、不同气候区及单气象站点TRMM数据的降尺度精度.结果表明,不同植被特征参数中,以植被总初级生产力、NDVI数据为基础的降尺度结果为佳,利用EVI进行降尺度的结果较差;各时间尺度下,以月尺度的降水数据降尺度结果最佳,其中降雨量较多的月份相关性更高,其次为季节尺度,其中以秋季降尺度最佳,年尺度下的降尺度综合精度评价结果较差;不同气候带下,边缘热带区域内TRMM降尺度效果最佳,其次为南亚热带和中亚热带,高原气候区TRMM降尺度结果稍差;单气象站点中,江城、丽江等站点处的TRMM降尺度效果最佳,贡山站点降尺度效果最差...     

未来气候情景下海河流域参考蒸发蒸腾量预估

开展未来气候情景下海河流域参考蒸发蒸腾量的预估研究,揭示流域未来气候变化背景下的水文响应规律,有助于更好地为水资源分配和管理提供科学基础和理论依据.根据海河流域及其周边共40个气象站1961—2010年逐日气象资料,基于FAO Penman-Monteith法计算参考蒸发蒸腾量(RET),通过统计降尺度模型(SDSM)实现HadCM3输出RET数据网格到站点的尺度降解,进而生成未来情景下RET并分析其时空变化规律.结果表明,基于SDSM模型的模拟效果较好,可以用于未来情景下海河流域GCM输出RET的降尺度应用;虽然过去50年流域大部分站点的RET年值呈下降趋势,但SDSM模型预测的未来气候情景下大部分区域却呈增加的趋势,其中H3A2情景下增加量略高于H3B2情景,且随着时间的推移增加量越来越大,以流域西北部边缘区域、滦河上游和下游以及徒骇马颊河流域的增加趋势最为明显,RET减少的区域在2020s时期主要位于流域中部,随着时间的推移逐渐缩小到京津塘地区;RET季节值的变化同样具有很强的时空特性,而除了春季时在流域南部、秋季在2020s时期滦河流域下游和海河北系的东部部分区域、冬季在流域的西南部和东北部RET呈减小趋势外,其余RET则主要呈增加的趋势;同时研究表明未来情景下RET增加主要由温度的上升导致.     

基于全球模式对中国21世纪夏季高温的变化预估

根据12个全球气候系统模式(GCM)3种排放情景(A2,A1B和B1)下对中国地区21世纪近100 a的夏季平均气温的模拟值,以1971—2000年为基准,计算并分析了该区域未来夏季高温的变化趋势.不同排放情景下各模式的模拟结果不同,且各模式对夏季高温模拟的差异大于对异常高温的模拟.就模式平均而言,A2情景下高温日数最多,A1B次之,B1情景下最少.增长趋势也是A2情景下最快为6.0 d.(100 a)-1,A1B和B1情景分别为5.4和3.4 d.(100 a)-1.对异常高温频次的模拟,B1情景下异常高温频次最多,为8.8 d.a-1,A1B和A2情景下均为8.7 d.a-1,三者之间差距很小.A2情景下异常高温频次增长最快,增长趋势为2.6 d.(100 a)-1,A1B情景下增长略慢,为1.9 d.(100 a)-1,B1情景下增长最慢,仅为1.5 d.(100 a)-1.对3种情景下各模式对高温日数的模拟能力进行了分析,从多方面比较了各模式的模拟能力.     

基于统计降尺度和SPI 的黄河流域干旱预测

基于黄河流域101个气象站点的实测气象数据和国际耦合模式比较计划第5阶段(coupled model intercomparison project phase 5,CMIP5)3种排放情景下的6个模型1961—2099年的降水和气温数据,采用等距离累积分布函数法(equidistant cumulative distribution function matching method,EDCDFm)进行统计降尺度;通过历史阶段(1961—2005年)实测站点数据对降尺度后的降水和气温进行精度评估;在此基础上,通过标准化降水指数(standardprecipitation index,SPI)对黄河流域气象干旱进行预估。结果表明,EDCDFm的降尺度方法能够明显提高气候模式所模拟的气温和降水精度,尤其对极值的模拟精度;黄河流域气象干旱的预估显示,3种气候情景下21世纪初的干旱情况相对于基准期均变得比较严重,但是世纪末的干旱程度均明显减轻,近期黄河流域的防旱工作形势仍然严峻。     

基于CMIP6模式的辽宁夏季降尺度降水预估分析

基于14个CMIP6全球模式的6—8月降水历史数据、不同情景下的降水预估数据以及CN05.1格点数据，利用机器学习模型以及非参数转换模型，对CMIP6降水数据进行降尺度处理，并在此基础上对辽宁未来夏季降水进行预估.结果表明：(1)机器学习模型有较好的降尺度能力，XGBoost模型的降尺度能力优于随机森林模型.(2)基于XGBoost模型的辽宁未来时期夏季降水在不同情景下均呈增加趋势，降水增加趋势在SSP5-8.5、SSP3-7.0、SSP2-4.5、SSP1-2.6情景下依次减弱.(3)不同情景下降水突变均发生在21世纪中后期，且在突变后呈上升趋势，降水呈现显著增加的区域也有所增多.(4)无论在突变前还是突变后，SSP5-8.5情景下降水增加趋势均较其他情景明显，在21世纪末期增加趋势达到了0.05显著性水平.     

ASD降尺度技术在东江流域气候变化研究中的应用

评估未来气候变化对水循环的影响对保护该地区水资源有着十分重要的意义.GCM是当前研究气候变化的重要工具.然而GCM分辨较低,难以直接应用到流域尺度.统计降尺度方法以其计算量小、易于操作等特点被广泛应用到气候变化研究中,弥补GCM在气候影响评价中的不足.本研究以东江流域为例,采用BCCR大气环流模式、ERA-40再分析资料和东江流域实测气象数据,应用ASD降尺度模型对该流域未来气候变化进行评估.研究结果表明,ASD模型对日最高气温、最低气温和平均气温的模拟较为准确,同时也能基本反映流域日降水的统计特征,由此生成的未来气候变化情景是可靠的.分析结果显示,东江流域未来时期(2046-2065)降水量呈减少趋势,其中夏季降水减少较为显著,冬季变化不明显;而最高、最低和平均气温较基准期均有所升高.     

气候变化对太湖流域径流的影响

应用可变下渗能力模VIC(wariable infiltration capacity)与区域气候变化影响模式PRECIS(providingregional climate for Impacts studies)耦合,对气候变化情景下的太湖流域径流变化趋势进行预测.结果表明:未来时期(2021-2050年)太湖流域径流对气候变化的响应较明显,A2和B2情景下径流较基准期(1961-1990年)都增加,尤其是在汛期径流增加显著,并且径流深的时空变化特征与降水的变化特征具有较好的一致性,预示太湖流域未来发生洪水的可能性将增大,将增加未来防洪工作的难度和强度.     

北京平原地下水流数值模拟情景分析

在非稳定流模型(1995~2014年)基础上设计5个情景:现状(A)、回灌(B)、沉降中心停采(C)、沉降中心部分减采(D)及不同沉降中心不同减采比例(E),对北京平原2015~2030年地下水可持续利用进行分析。结果表明:(1)现状条件下,由于连续干旱及应急水源地的投入运行,北京平原地下水储存量被持续大量消耗,地下水位快速下降;(2)预测期内平均来说,A和B分别消耗1.16×108、0.28×108m3/a的地下水储存量,而C、D、E储存量分别恢复3.52×108、1.18×108、2.83×10~8m~3/a;(3)设计合理情景F:5区(八仙庄)、6区(天竺)和7区(王四营)的工业和城市生活用水分别减采0.51×108、0.12×108、1.76×108m3,总开采量19.28×10~8m~3,F是北京平原未来应采取的最优开采情景。     

基于不同气候变化情景的东江流域水资源量预测研究

采用半分布式水文模型HSPF,结合1978-1998年东江流域实测气象数据和5个气候模式在3种RCP气候情景(RCP8.5,RCP4.5,RCP2.6)下基准期(1960-2000年)和未来时期(2020-2070年)降水、蒸发情景模拟结果,在对东江流域径流模拟检验基础上,对2020-2070年东江流域水资源量做了深入分析。结果表明,HSPF模型能很好模拟东江流域年、月径流以及洪水期径流变化,博罗站的NASH系数均超过0.81,PBIAS低于10%,RSR低于0.45;所选取气候模式能很好的反映研究流域气象数据在年内分布情况。对未来气候和东江流域水资源量模拟结果表明:1 2020-2070年不同气候变化情景下东江流域降水及蒸发量在RCP2.6和RCP4.5情景下均呈上升趋势,而在RCP8.5情景下,东江流域蒸发量则呈现下降趋势;2未来东江流域多年月均径流量呈增加趋势;3未来东江流域不同频率下的洪水和枯水流量均呈不同程度的增长。相对于基准期,未来时期的洪水天数呈增长趋势,洪水灾害有加剧态势。     

全球变暖背景下内蒙古地区沙尘暴频次变化的预估

构建一个基于BP神经网络的统计模型, 利用CMIP5模式中历史情景和未来情景的预估数据, 重建1860—2100年内蒙古地区春季沙尘暴频次(分辨率达到日尺度)序列。在此基础上, 研究内蒙古地区沙尘暴未来长期变化特征。结果表明, 在未来情景RCP2.6 和RCP8.5中, 与历史时期(1860—2005年)相比, 内蒙古地区沙尘暴频次持续减少; 影响范围较大的沙尘暴事件占比也持续减少; 在增温更多的RCP8.5情景中, 沙尘暴的减少更加显著; 春季沙尘暴的季节性锁相特征(4月沙尘暴频次达到峰值)不随全球变暖而变化。     

Analyses of the predicted changes of the global oceans under the increased greenhouse gases scenarios

A new climate model (ECHAM5/MPI-OM1) developed for the fourth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) at Max-Planck Institute for Meteorology is used to study the climate changes under the different increased CO2 scenarios (B1, A1B and A2). Based on the corresponding model results, the sea surface temperature and salinity structure, the variations of the thermohaline circulation (THC) and the changes of sea ice in the northern hemisphere are analyzed. It is concluded that from the year of 2000 to 2100, un- der the B1, A1B and A2 scenarios, the global mean sea surface temperatures (SST) would increase by 2.5℃, 3.5℃ and 4.0℃ respectively, especially in the region of the Arctic, the increase of SST would be even above 10.0℃; the maximal negative value of the variation of the fresh water flux is located in the sub- tropical oceans, while the precipitation in the eastern tropical Pacific increases. The strength of THC de- creases under the B1, A1B and A2 scenarios, and the reductions would be about 20%, 25% and 25.1% of the present THC strength respectively. In the north- ern hemisphere, the area of the sea ice cover would decrease by about 50% under the A1B scenario.     

地磁感应地电场时频变换快速计算方法

随着我国特高压输电线路的建设,我国电网建设遭受地磁感应电流（geomagnetically induced current , GIC）影响的风险将大大增加。基于大地电阻模型利用有限元计算地磁扰动感应地电场（geomagnetic disturbance, GMD）地电场的方法,建模复杂,利用有限元法计算感应地电场成本过高。地磁测深数据得到的视电阻率综合反映了大地的电性结构,文中提出基于视电阻数据及地磁台实测数据直接计算GMD地磁感应地电场的方法。仿真实验表明,该方法可以极大缩短计算时间,减小计算成本,对我国电网应对地磁暴侵害提供了有效算法。计算结果表明地磁暴对各地地电场的影响不均匀,与当地的地质电性结构有很大的关系,同时南北走向的电网将产生更大的GIC,更易受到地磁暴的侵害,应作为主要的关注对象。     

运转工况下风电塔抗震分析

为了研究运转工况下风电塔的地震响应及倒塔模式,使用风电塔设计软件FAST建立风电塔模型,比较停机和运转不同工况下的结构响应,并在运转工况下通过改变地震动输入方向研究不同风震组合角对结构响应的影响,得到最不利工况;使用ABAQUS建立风电塔的精细化有限元模型,将FAST计算的塔顶风荷载导入ABAQUS开展分析计算.将基于叶素理论计算的塔顶荷载与FAST计算结果进行对比,并进一步将弹性阶段ABAQUS与FAST模拟的塔顶位移进行对比,校验分析方法的合理性.利用ABAQUS模型将地震动调幅,开展倒塔模拟.研究结果表明运转工况下最不利风震组合角是90°,强震下塑性铰在塔身下部出现并向中上部发展,最终该风电塔在中上部发生破坏.     

辽宁省碳排放预测及最优情境选择

基于经济发展增速和节能减排约束,结合碳排放影响因素的LMDI分解模型,将经济社会发展变量和节能减排变量的相互不同模式组合为六种情境,运用扩展的SPIRPAT模型对各情境下的辽宁省2016—2040年的碳排放进行预测分析,得出“中增长强减排”情境是辽宁未来发展的最佳选择.在最优情境下,2020年辽宁较2015年的能源消费增量远低于3550万吨标准煤的约束标准;非化石能源比重在2020年完成省规划目标,在2030年完成国家规划目标;碳排放量降幅在2023年达到峰值,2020年和2030年较2005年的碳排放强度降幅超额完成国家规划目标.若能有效转变经济发展方式、调整产业结构尤其是降低工业比重、提升能源利用效率,加大清洁能源的开发利用,辽宁完全可以不以牺牲经济发展为代价而达到节能减排的目的.     

Analyses on the climate change responses over China under SRES B2 scenario using PRECIS

The global climate has been altered by the anthro- pogenic forcing due to greenhouse gases (GHGs) emis- sions. It is pointed out in the Third Assessments Report (TAR)[1] of Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) in 2001 that over the 20th centur…     

基于水文模型的缺资料流域设计洪水计算

从流域降雨径流物理机制出发，选取不同水文气象分区的4个缺资料小流域，基于暴雨衰减公式进行设计降雨过程计算，结合流域下垫面特征推求模型参数，构建流域水文模型实现设计洪水计算，并将水文模型法计算结果与推理公式法进行比较。结果表明：水文模型法得到的设计洪水与推理公式法相似(洪峰、洪量相对误差均不超过30%);水文模型法考虑了土壤下渗能力随着降雨过程的变化情况和流域内各点汇流过程的不确定性；水文模型参数的时空分布不均匀性更加符合流域实际的产汇流规律，提升了复杂情况下设计洪水计算的可靠性。     

超高压变电所电场分布的一种计算预测方法

本文提出了一种预测超高压变电所空间电场分布的方法。首先用模拟电荷法得出了能确定场强最大值的通用曲线,然后对最感兴趣的场强区的数值计算方法进行了分析,所得的结果与测量值进行了比较,最后提出一种对整个变电所的场强统计分布规律进行估算的方法:“所划为块——分块计数——查图修正——合成全所”,其结果已能满足工程上初步设计的要求。且为制订国家标准“超高压输电线路及变电所的静电感应”等提供了依据。