Intercomparison of measurements of bulk snow density and water equivalent of snow cover with snow core samplers: Instrumental bias and variability induced by observers     

J. Ignacio López-Moreno  Leena Leppänen  Bartłomiej Luks  Ladislav Holko  Ghislain Picard  Alba Sanmiguel-Vallelado  Esteban Alonso-González  David C. Finger  Ali N. Arslan  Katalin Gillemot  Aynur Sensoy  Arda Sorman  M. Cansaran Ertaş  Steven R. Fassnacht  Charles Fierz  Christoph Marty 《水文研究》2020,34(14):3120-3133

Manually collected snow data are often considered as ground truth for many applications such as climatological or hydrological studies. However, there are many sources of uncertainty that are not quantified in detail. For the determination of water equivalent of snow cover (SWE), different snow core samplers and scales are used, but they are all based on the same measurement principle. We conducted two field campaigns with 9 samplers commonly used in observational measurements and research in Europe and northern America to better quantify uncertainties when measuring depth, density and SWE with core samplers. During the first campaign, as a first approach to distinguish snow variability measured at the plot and at the point scale, repeated measurements were taken along two 20 m long snow pits. The results revealed a much higher variability of SWE at the plot scale (resulting from both natural variability and instrumental bias) compared to repeated measurements at the same spot (resulting mostly from error induced by observers or very small scale variability of snow depth). The exceptionally homogeneous snowpack found in the second campaign permitted to almost neglect the natural variability of the snowpack properties and focus on the separation between instrumental bias and error induced by observers. Reported uncertainties refer to a shallow, homogeneous tundra-taiga snowpack less than 1 m deep (loose, mostly recrystallised snow and no wind impact). Under such measurement conditions, the uncertainty in bulk snow density estimation is about 5% for an individual instrument and is close to 10% among different instruments. Results confirmed that instrumental bias exceeded both the natural variability and the error induced by observers, even in the case when observers were not familiar with a given snow core sampler.  相似文献   

Beaver dam analogues drive heterogeneous groundwater–surface water interactions     

Jeffrey Wade  Laura Lautz  Christa Kelleher  Philippe Vidon  Julianne Davis  Julio Beltran  Casey Pearce 《水文研究》2020,34(26):5340-5353

Beaver dam analogues (BDAs) are a cost-effective stream restoration approach that leverages the recognized environmental benefits of natural beaver dams on channel stability and local hydrology. Although natural beaver dams are known to exert considerable influence on the hydrologic conditions of a stream system by mediating geomorphic processes, nutrient cycling, and groundwater–surface water interactions, the impacts of beaver-derived restoration methods on groundwater–surface water exchange are poorly characterized. To address this deficit, we monitored hyporheic exchange fluxes and streambed porewater biogeochemistry across a sequence of BDAs installed along a central Wyoming stream during the summer of 2019. Streambed fluxes were quantified by heat tracing methods and vertical hydraulic gradients. Biogeochemical activity was evaluated using major ion porewater chemistry and principal component analysis. Vertical fluxes of approximately 1.0 m/day were observed around the BDAs, as was the development of spatially heterogeneous zones of nitrate production, groundwater upwelling, and anaerobic reduction. Strong contrasts in hyporheic zone processes were observed across BDAs of differing sizes. This suggests that structures may function with size-dependent behaviour, only altering groundwater–surface water interactions after a threshold hydraulic step height is exceeded. Patterns of hyporheic exchange and biogeochemical cycling around the studied BDAs resemble those around natural beaver dams, suggesting that BDAs may provide comparable benefits to channel complexity and near-stream function over a 1-year period.  相似文献   

福建李坊重晶石矿床中硅质岩硅、氧同位素组成及成因意义          下载免费PDF全文

陈宪  黎敦朋  崔碧云 《地质找矿论丛》2020,35(2):154-160

福建李坊大型重晶石矿床围岩中发育层状硅质岩,为了研究硅质岩的成因,本文对14件硅质岩样品进行了硅、氧同位素分析。结果表明:δ(~(30)Si)分布范围为-0.3×10~(-3)～+0.1×10~(-3),平均值为-0.1×10~(-3);δ(~(18)O)分布范围为10.6×10-3～18.9×10-3,平均值为14.7×10~(-3)。基于该层状硅质岩的δ(~(30)Si)和δ(~(18)O)分布范围特征,结合野外地质调查研究工作的认识,该硅质岩应为原生沉积成因,二氧化硅来源于热水沉积;根据燧石-海水氧同位素地质温度计估算石英的形成温度为100.2℃—198.7℃,平均值为146.0℃,即该硅质岩形成于热水沉积,暗示李坊重晶石矿床形成于热水沉积作用。  相似文献   

基于“情景-应对”的矿井水灾事故应急决策机制     

连会青  杨俊文  韩瑞刚  孟璐  韩永 《煤田地质与勘探》2020,48(1):120-128

为解决矿井水灾事故应急快速反应、高效决策的现场需求，针对矿井水灾事故的不确定性、复杂性和紧迫性等特点，运用多案例分析法，解析了11起典型矿井水灾事故，提出了判别“情景”和事故“情景”两个关键概念，定义了集合{突水水源，突水通道，采掘方式，出水量，淹没范围，生存空间}为矿井水灾事故的情景，并运用AHP分析法计算了6个情景要素各自的权重。确立了“情景-应对”应用在矿井水灾应急决策领域的实现途径，详细阐述了构建情景库、案例库、对策库的方法以及“情景-应对”型矿井水灾应急决策方案的生成过程，并提出了以“黄金72小时” “8天8夜”为时间节点的多阶段矿井水灾事故应急决策机制，案例推演应用表明，该应急决策机制不仅规范了事故应急流程，而且实现了精准、快速、高效的目标。   相似文献   

强人类活动驱动下珠江磨刀门河口径潮动力的季节性异变特征     

张先毅  杨昊  黄竞争  傅林曦  王恒  刘俊勇  欧素英  刘锋  蔡华阳  杨清书 《海洋与湖沼》2020,51(5):1043-1054

人类活动对河口环境影响巨大,揭示在强人类活动驱动下河口径潮动力非线性相互作用的异变特征,有利于了解人类活动影响河口动力地貌的机制,对河口区水利工程建设及环境保护等具有重要指导意义。基于1960—2016年珠江磨刀门河口沿程潮位站(甘竹、竹银、灯笼山、三灶)的逐月高、低潮位数据及马口水文站的月均流量数据,统计分析了磨刀门河口在强人类活动驱动下月均水位、潮波振幅及其空间梯度(即月均水位坡度和潮波振幅衰减率)的季节性异变特征。结果表明,1990年和2000年为磨刀门河口径潮动力的异变年份, 1990年前为自然演变阶段, 2000年后为恢复调整阶段,1990—2000年为过渡阶段;高强度采砂导致的河床下切使磨刀门河口月均水位及月均水位坡度显著减小,夏季减小幅度最为明显,沿程平均分别减小0.53m和8.93×10~(-6);月均水位坡度减小导致潮波衰减效应减弱,进而使沿程潮波振幅增大,多年平均增大0.071m;磨刀门河口径潮动力相互作用具有明显的季节性差异,夏季月均水位坡度随流量增大在上游抬升明显,冬季月均水位坡度在上游显著减小,但在下游略有抬升;随着流量的增大潮波振幅的衰减作用增强,但当流量超过阈值20000m~3/s时,月均水位坡度引起的底床摩擦增大效应不足以抵消横截面积辐散效应,潮波衰减效应略有减弱。  相似文献   

气候变化对东北大西洋渔获物组成、多样性和营养级的影响     

陈爽  陈新军 《海洋学报》2020,42(10):100-109

东北大西洋是世界上重要的捕捞海域，气候变化对该海域捕捞产生了重要的影响。本文基于联合国粮农组织所提供的1982?2016年东北大西洋渔获产量数据，对该海域渔获物组成、多样性、平均营养级及主成分变化特征进行时间序列上的分析，并结合东北大西洋海域气候、环境因子，应用广义可加模型探究渔获物组成与气候变化之间的关系。结果显示:渔获物多样性的变化总体上呈下降趋势，2002?2010年间处于较低水平；平均营养级在2002年之前呈平缓下降的趋势，2002年之后开始波动上升，相关性分析表明这两个指标与海域环境因子的变化较为相关。对渔获物组成进行主成分分析显示，第一主成份变化的方差解释率达到35.3%，且与海域气候、环境因素有较高的相关性，第一主成分变化能够较好地表征气候影响下渔获物组成变化的情况。广义可加模型分析结果显示，渔获物组成变化的影响因素按解释率由高到低分别为:海表温度、海平面高度、盐度、海冰和北大西洋涛动指数。该研究有助于认识气候变化对海洋渔业资源及其结构组成的影响。  相似文献   

长江感潮河段潮波传播变化特征及影响因素分析     

黄竞争  张先毅  吴峥  刘锋  蔡华阳  杨清书 《海洋学报》2020,42(3):25-35

径潮相互作用是感潮河段水动力变化的典型特征，受其影响潮波传播具有明显的洪枯季及沿程变化。本文基于长江感潮河段天生港、江阴、镇江、南京、马鞍山及芜湖6个潮位站2002?2014年连续高低潮位资料及大通站月均流量数据，统计分析长江感潮河段潮波振幅衰减率、潮波传播速度及余水位坡度等传播特征值的洪枯季及沿程变化特征，并探讨这些潮波传播特征的变化规律及其主要影响因素。结果表明，潮波传播特征的洪枯季差异自上游至下游逐渐减小，其分界点位于天生港与江阴之间（其中，天生港和江阴站的多年平均洪枯季潮差差值约为0.01 m和?0.04 m）；径流动力对潮波衰减的影响主要位于江阴以上河段，江阴以下河段主要受潮汐动力控制；径流驱动下余水位坡度引起的余水位及水深增加，导致潮波传播的有效摩擦减小，当流量超过某个阈值时潮波振幅衰减反而减弱，特别是上游马鞍山-芜湖段最为明显，统计结果表明该河段流量阈值约为33 000 m3/s。本文分析结果作为前人研究的重要补充，可为长江河口感潮河段径潮相互作用机制研究及河口治理等提供基础参考。  相似文献   

长江口咸潮入侵变化特征及成因分析     

李文善  王慧  左常圣  董军兴  徐浩  潘嵩  金波文  高通 《海洋学报》2020,42(7):32-40

本文基于海洋站潮位观测数据、海平面变化影响调查信息以及长江口水文站径流量数据等，重点分析了2009?2018年长江口咸潮入侵的变化特征及其影响因素，分析结果表明:(1)长江口咸潮入侵季节变化特征明显。咸潮一般从每年的9?10月开始入侵，翌年4?5月结束。3月咸潮入侵次数最多，达12次。2009?2018年，长江口咸潮入侵次数和咸潮持续时间均呈下降趋势，2009年长江口咸潮入侵次数最多，达13次，时间均发生在10月至翌年的4月；咸潮持续时间年际变化较大，2011年咸潮入侵持续时间最长，累计为55 d。2015?2018年，咸潮入侵次数和入侵持续时间均明显减少，2018年没有监测到咸潮入侵过程。(2) 1?4月，长江口处于季节性低海平面期，且同期径流量少，但是受东亚季风影响，持续的增水过程使得增减水?径流量综合影响指数明显偏高，其中1月、2月、3月的影响指数分别为1.5、1.9和1.6，该时段长江口的咸潮入侵过程主要受增减水的影响。5?7月，长江口径流量明显增加，海平面?径流量综合影响指数均小于0，径流的作用强于海水上溯。8月，长江口径流量开始下降，虽然季节海平面较高，但是长江口呈现明显的减水过程，海平面?径流量和增减水?径流量的综合影响指数分别为0.1和?1.6，基本不会发生咸潮入侵。9月，长江口处于季节高海平面期，并且以增水为主，海平面?径流量和增减水?径流量的综合影响指数较大，分别为1.2和1.0，易发生咸潮入侵。10月、11月长江口海平面?径流量的综合影响指数分别为1.5和0.8，径流影响弱于海水上溯，易发生咸潮入侵。(3) 2009?2018年发生的48次咸潮入侵过程有2/3恰逢天文大潮。在某些年份长江口沿海基础海平面偏高，若持续增水恰逢天文大潮，则加剧咸潮入侵的影响程度。  相似文献   

2018?2019年舟山近海浮游动物群落结构春季年际变化及其与水团的关系   总被引：1，自引：1，他引：0  

王慧君  许永久  俞存根  章寒  张洪亮  蒋日进  梁君  郭爱  朱文斌  徐开达  刘连为  王皓学 《海洋学报》2020,42(6):90-100

根据2018?2019年春季两个航次在舟山近海进行的浮游生物调查结果，对舟山近海的浮游动物群落结构(类群组成、优势种数量)年际变化进行了研究，利用典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis, CCA)研究了两年春季浮游动物类群组成差异、优势种变化的原因，初步探讨了春季浮游动物群落结构动态变化的机制。结果表明:根据表层温度(Sea Surface Temperature，SST)、表层盐度(Sea Surface Salinity，SSS)的聚类分析，将该区域分为3个水团:杭州湾内水团(I区)、舟山本岛上升流水团II区)、舟山近海水团(III区)。不同水团对浮游动物类群组成影响显著，引起2018年和2019年春季3个水团区差异的主要贡献种(贡献率>10%)均为中华哲水蚤，同一水团两年间年际差异的贡献种如下:I区为捷氏歪水蚤(56.91%)和真刺唇角水蚤(12.34%)；II区为中华哲水蚤(72.64%)、五角水母(13.35%)；III区为中华哲水蚤(41.93%)、夜光虫(22.94%)。CCA分析表明，第1 CCA轴(CCA1)和第2 CCA轴(CCA2)共解释了两年春季浮游动物优势种累计方差的46.14%和物种?环境累计方差的97.82%。CCA1主要反映了空间(近海水团和湾内水团)的差异。CCA2主要反映了2018年和2019年站位的年际差异。盐度是影响春季浮游动物群落结构空间差异的主要因素，而温度、叶绿素a浓度是春季浮游动物群落结构年际差异的主要因素。  相似文献   

南黄海物理-生物地球化学过程的时空异质性及内在关联和机制   总被引：2，自引：0，他引：2  

韦钦胜  王保栋  傅明珠  孙俊川  姚庆祯  辛明  于志刚 《海洋学报(英文版)》2020,39(10):11-26

研究多重物理过程控制下陆架边缘海生物地球化学过程的时空异质性及其生态响应，对于深入认识海洋生态系统具有重要的意义。基于相关历史观测资料和卫星遥感海表温度，本文综合分析了南黄海物理-生物地球化学过程的时空变化和空间异质性特征，探讨了该海域内部典型地理单元之间的内在关联和机制。结果显示，冷季沿岸流南向输送和暖季锋面上升流垂向输运的季节性交替是影响石岛外海与海州湾外侧海域生物地球化学和初级生产的重要物理过程。夏季苏北沿岸水的东北向扩展可形成浒苔离岸/跨区域输送的动力驱动。暖季水体层化显著影响着南黄海中部冷水团海域的生物地球化学过程，春至秋季冷水团海域底层水体中的营养盐逐渐累积，形成了营养盐的重要贮库；层化季节黄海冷水团边界锋区上升流系统的存在使得南黄海叶绿素a和初级生产力高值区位置同海表低温涌升流区总体相一致。冷季南黄海西部南下的冷水与中部北向入侵的暖水共同导致了“S”型锋面的形成；暖季黄海冷水团边界锋区的上升流系统是连接层化海域和近岸区的纽带，可实现对冷水团内部营养盐的提取，从而将冷水团内部和边界区的生物地球化学过程形成有机连接，并在成山角-石岛外海、海州湾外侧、苏北浅滩东部形成三个典型的物理-生物地球化学相互作用区。本研究细化和整合了南黄海区域海洋学研究，揭示了该海域物理-生物地球化学过程的空间异质性特征和不同地理单元之间的关联性及机制，获得了对南黄海水文-生物地球化学-生态过程的综合、系统认知。  相似文献