港湾中海啸流的模拟及其时空演变特征对输入条件不确定性的响应分析          下载免费PDF全文

王培涛  闪迪  侯京明  王岗  高义  任智源  范婷婷  王宗辰  王君成 《地球物理学报》2018,61(4):1325-1340

一直以来，海啸波特征作为表征海啸潜在破坏性的参数指标得到了广泛应用，特别是针对近场极端海啸事件造成的灾害来说，这种表征具有较好的适用性.然而总结分析历史海啸事件造成的损失发现：在远场近岸及港湾系统中，海啸诱导的强流却是造成损失的主要原因.陆架或港湾振荡导致海啸波幅快速升降诱发强流，可能促使港工设施受到威胁及损害，进而对海啸预警服务及海事应急管理提出了新的挑战.因此，全面理解与评估海啸在港湾中诱发的灾害特征，探索港湾中海啸流的数值模拟方法，发展针对港湾尺度的海啸预警服务指导产品尤为迫切.受限于海啸流验证数据的缺乏及准确模拟海啸流技术方法的诸多不确定性，大部分海啸数值模拟研究工作主要是针对水位特征的研究及验证，可能导致对港湾中海啸灾害危险性认识的曲解与低估.本研究基于非线性浅水方程，针对夏威夷群岛三个典型港湾建立了精细化海啸数值模型（空间分辨率达到10 m），并联合有限断层破裂模型计算分析了日本东北地震海啸在三个港湾及其邻近区域的海啸特征，波、流计算结果与实测结果吻合较好，精细化的海啸港湾模型模拟结果可信.模拟发现港湾中较小的波幅，同样可以产生强流.综合分析日本东北地震海啸波、流特征对输入条件不确定性的响应结果发现：港湾中海啸波-流能量的空间分布特征差异较大，这与港湾系统中海啸波的驻波特性相关；相比海啸波幅空间特征，海啸流特征具有更强的空间敏感性；海啸流时空分布特征对输入条件的不确定性响应比海啸波幅对这些不确定性的响应更强，海啸流的模拟与预报更有挑战性；不确定性对海啸流计算精度的影响会进一步传导放大港湾海啸流危险性的评估及对港工设施产生的应力作用的误差，合理的输入条件对海啸流的精确模拟至关重要.最后，希望通过本文的研究可以从海啸波-流特征角度更加全面认识近岸海啸灾害特征，拓展海啸预警服务的广度与深度，从而为灾害应急管理部门提供更加科学合理的辅助决策产品.  相似文献   

Consistency of precipitation products over the Arabian Peninsula and interactions with soil moisture and water storage     

Youssef Wehbe  Marouane Temimi  Dawit T. Ghebreyesus  Adam Milewski  Hamid Norouzi  Elsy Ibrahim 《水文科学杂志》2018,63(3):408-425

The regional-scale consistency between four precipitation products from the GPCC, TRMM, WM, and CMORPH datasets over the Arabian Peninsula was assessed. Their macroscale relationships were inter-compared with soil moisture and total water storage (TWS) estimates from AMSR-E and GRACE. The consistency analysis was studied with multivariate statistical hypothesis testing and Pearson correlation metrics for the period from January 2000 to December 2010. The products and GRACE estimates were assessed over a representative sub-domain (United Arab Emirates) with available in situ well observations. Next, geographically temporally weighted regression (GTWR) was employed to examine the interdependencies among the peninsula’s hydrological components. The results showed GPCC-TRMM recording the highest correlation (0.85) with insignificant mean differences over more than 90% of the peninsula. The highest GTWR predictive performance of TWS (R² = 0.84) was achieved with TRMM forcing, which indicates its potential to monitor changes in TWS over the arid peninsular region.  相似文献   

Evaluation of snow water equivalent datasets over the Saint‐Maurice river basin region of southern Québec          下载免费PDF全文

Ross Brown  Dominique Tapsoba  Chris Derksen 《水文研究》2018,32(17):2748-2764

A 10‐km gridded snow water equivalent (SWE) dataset is developed over the Saint‐Maurice River basin region in southern Québec from kriging of observed snow survey data for evaluation of SWE products. The gridded SWE dataset covers 1980–2014 and is based on manual gravimetric snow surveys carried out on February 1, March 1, March 15, April 1, and April 15 of each snow season, which captures the annual maximum SWE (SWEM) with a mean interpolation error of ±19%. The dataset is used to evaluate SWEM from a range of sources including satellite retrievals, reanalyses, Canadian regional climate models, and the Canadian Meteorological Centre operational snow depth analysis. We also evaluate a number of solid precipitation datasets to determine their contribution to systematic errors in estimated SWEM. None of the evaluated datasets is able to provide estimates of SWEM that are within operational requirements of ±15% error, and insufficient solid precipitation is determined to be one of the main reasons. The Climate System Forecast Reanalysis is the only dataset where snowfall is sufficiently large to generate SWEM values comparable to observations. Inconsistencies in precipitation are also found to have a strong impact on year‐to‐year variability in SWEM dataset performance and spread. Version 3.6.1 of the Canadian Land Surface Scheme land surface scheme driven with ERA‐Interim output downscaled by Version 5.0.1 of the Canadian Regional Climate Model was the best physically based model at explaining the observed spatial and temporal variability in SWEM (root‐mean‐square error [RMSE] = 33%) and has potential for lower error with adjusted precipitation. Operational snow products relying on the real‐time snow depth observing network performed poorly due to a lack of real‐time data and the strong local scale variability of point snow depth observations. The results underscore the need for more effort to be invested in improving solid precipitation estimates for use in snow hydrology applications.  相似文献   

底泥就地稳定化中零价铁(Fe⁰)对有机污染物的作用及其对上覆水体水质的影响     

章萍  相明雪  马若男  刘强  葛刚  钱光人 《湖泊科学》2018,30(5):1218-1224

在实验室模拟静态湖泊体系条件下,通过向实际底泥中投加零价铁(Fe~0),考察反应前后底泥中有机物数量、种类、总有机质含量以及上覆水体溶解氧(DO)浓度、氧化还原电位(Eh)、pH和化学需氧量(CODCr)浓度等指标的变化,探讨Fe~0对底泥有机物的降解效果以及对上覆水体水质的影响.结果表明,投加Fe~0处理80 d后,(1)经GC-MS检测出底泥中易被降解的小分子有机物(分子量小于200)数量明显增多,底泥总有机去除率为44%.(2)上覆水体的DO浓度、Eh和pH都有不同程度的变化.DO浓度从6.6 mg/L迅速下降至0.2 mg/L,Eh从150 mV左右下降至74 mV,pH升高至8.4,此体系易形成厌氧环境;且上覆水体中CODCr低于纯底泥-水体系,上覆水中DO浓度、Eh及pH与CODCr浓度具有一定相关性.综上,底泥中投加Fe~0可有效降解有机物,且不会对上覆水体产生持久、较大的影响.  相似文献   

黑河中游夏季昼夜水汽同位素特征及水汽来源分析          下载免费PDF全文

孟鸿飞  张明军  王圣杰  邱雪  杜铭霞  张亚宁  余秀秀  周苏娥 《干旱区地理》2020,43(2):360-370

基于2012年6~8月的实测水汽同位素数据及相关气象数据，对黑河中游夏季昼夜的同位素基本特征、水汽来源方向及潜在蒸发源地进行了研究。结果表明：空气水汽线斜率白天大于夜晚和水汽过量氘值白天大于夜晚，综合说明白天局地蒸发较夜晚强烈；夏季受西风水汽影响显著。其中，6月主要受西风水汽和北冰洋水汽影响，7、8月主要受西风水汽和东南方向水汽影响，且8月受东南方向水汽影响最为明显；水汽运移路径上下垫面地形和气压带移动会影响水汽后向轨迹高度，西北方向上水汽输送通道较顺畅，风速较大，有利于水汽的输送；水汽蒸发源地主要集中在研究区周围及以东、以北部，其次是西北部。绿洲是主要的水汽蒸发源地，其次是城市和河流，白天较夜晚局地蒸发强烈且面积大。  相似文献   

生物土壤结皮对风沙土和黄绵土膨胀特性的影响     

王国鹏  肖波  李胜龙  姚小萌  孙福海 《中国沙漠》2020,40(1):97-104

作为重要的土壤物理性质，膨胀性在影响土壤导水性、持水性、抗蚀性以及土壤结构的形成和发育等方面发挥着重要作用。为了探讨生物土壤结皮（BSCs）土壤的膨胀特性及其主要影响因素，针对黄土高原风沙土和黄绵土两种典型土壤，利用膨胀仪测定并比较了有、无藓结皮及其在不同因素（初始含水量、干湿循环、冻融循环、温度）下膨胀率的差异，分析了BSCs对土壤膨胀性的影响及其与环境因素和BSCs性质的关系。结果显示：风沙土上藓结皮的膨胀率为1.93%，较无结皮增加了8.65倍；而黄绵土上藓结皮的膨胀率为2.05%，与无结皮相比降低了76.68%。藓结皮的生物量和厚度与其膨胀率在风沙土上均呈线性正相关关系（P < 0.05），在黄绵土上分别呈二次函数（P=0.02）和线性正相关关系（P=0.02）。初始含水量同时影响了土壤最大膨胀率和稳定膨胀时间，影响程度风沙土远大于黄绵土（包括藓结皮和无结皮）；干湿循环次数对无结皮土壤膨胀率的影响程度大于藓结皮土壤，其中风沙土和黄绵土上无结皮的膨胀率分别是50.00%~620.00%和-2.28%~10.81%，而两种土壤上藓结皮的膨胀率分别是-5.70%~10.88%和-10.24%~-21.46%；冻融循环下4种土壤的膨胀率均有不同程度的降低，降幅为0~18.54%。黄绵土无结皮的膨胀率受温度影响程度较大，50℃下黄绵土无结皮的膨胀率分别是25℃和35℃下的1.17倍和1.21倍。BSCs显著地改变了风沙土和黄绵土表层的膨胀性，其影响的程度和方向取决于土壤类型。同时，BSCs的膨胀性受含水量、温度、干湿以及冻融循环等关键因素影响。  相似文献   

贵州夜郎湖表层水体地球化学昼夜变化及其影响因素     

王家录  任娟  王勇  李维杰  娄昭  陈佳 《热带地理》2020,40(2):335-345

为探究岩溶水库水文地球化学行为过程,对贵州普定夜郎湖表层水体进行了为期3 d的高分辨率昼夜监测。结果表明：1）多变的天气和水文条件叠加导致水体离子指标昼夜变化不显著,规律性较差。而水温、DO、pH值、SpC、SIc、pCO₂等常规理化指标受水温变化和生物作用表现出明显的昼夜波动。2）利用亨利常数和主成分分析,得到温度变化、生物作用、人类活动、水库的蓄水与放水对夜郎湖水库水文地球化学特征变化的贡献率分别为21.66%、17.28%、14.08%和10.22%,说明作用于水库水文地球化学行为的因子具有多元性。3）δ ¹⁸O表现出与DO一致的波动趋势,即白天上升,晚上下降,反映在短时间尺度上,氢氧稳定同位素变化受控于生物过程（主要是呼吸作用过程）;而对比水库水体和大气降水的d-excess（d值）发现,水库水体的d值（8.21‰）显著偏低于当地大气降水的d值（9.64‰）,说明在长时间尺度上,主要受蒸发效应引起的不平衡分馏影响。  相似文献   

Simulating cross-sectional geometry of the main channel in response to changes in water and sediment in Lower Yellow River     

Wang  Yanjun  Wu  Baosheng  Zhong  Deyu 《地理学报(英文版)》2020,30(12):2033-2052

Journal of Geographical Sciences - To understand the non-equilibrium morphological adjustment of a river in response to environmental changes, it is essential to (i) accurately identify how past...  相似文献   

基于地理探测器的干旱区内陆河流域产水量驱动力分析 ——以疏勒河流域为例          下载免费PDF全文

郑续  魏乐民  郭建军  周妍妍  陈冠光  岳东霞 《干旱区地理》2020,43(6):1477-1485

明确干旱区产水量的驱动因素，能为区域水资源优化和可持续发展提供科学依据。基于 MODIS 植被指数、HWSD 的土壤数据集以及气象要素数据，采用 InVEST 模型和地理探测器探究疏 勒河流域多年平均产水量的空间分布，揭示不同空间尺度上产水量的单因子及双因子交互驱动机 制。结果表明：疏勒河流域多年平均产水量呈现南部>北部>中部。流域尺度上，产水量空间格局 的主导驱动力为降水，坡度与降水交互驱动作用最为显著。区域尺度上，南部山区、北部马鬃山地 区和中部平原区的主导驱动力各不相同，分别为日照时数、人为干扰强度、降水，双因子交互作用 显示人为干扰强度与其它因子的交互最为显著。不同土地利用类型中，耕地产水量的主导驱动力 为坡度，而其它地类产水量的主要影响因子为降水。各地类中降水与其他因子的交互均大大增强 了单因子驱动力。因此，干旱区产水量多尺度驱动机制研究对区域水资源可持续管理至关重要。  相似文献   

环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境质量协调度     

孜比布拉·司马义  杨胜天  杨晓东  王蕾  肖合来提·巴义 《中国沙漠》2020,40(1):88-96

解决好新疆环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境质量之间的关系，对"一带一路"倡议顺利实施及新疆社会稳定具有十分重要的作用。基于2004-2017年环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境变化状况，构建城市发展与水环境质量的综合评价模型及二者的协调度模型，以探讨环塔里木盆地绿洲城市发展、水环境质量变化及二者的协调关系。结果表明：2004-2017年，（1）环塔里木盆地绿洲城市发展综合指数呈现出逐年稳定上升的趋势，经济发展和城镇空间规模扩大是环塔里木盆地绿洲城市发展的主要形式；（2）环塔里木盆地绿洲城市的水环境质量综合指数呈现出逐年降低的趋势，水环境质量形势严峻；（3）环塔里木盆地绿洲城市发展-水环境质量系统的协调度呈现倒U型的稳定发展趋势，但总体上两者的协调度较低，城市发展和水环境质量之间的矛盾日益突出。  相似文献