An experimental investigation of the effects of thawed soil depth on rill flow velocity     

Xiaofeng Gao  Xiaonan Shi  Tingwu Lei  Huaqing Liu  Jiahui Yang 《水文研究》2021,35(2):e14043

Water flow velocity is an important hydraulic variable in hydrological and soil erosion models, and is greatly affected by freezing and thawing of the surface soil layer in cold high-altitude regions. The accurate measurement of rill flow velocity when impacted by the thawing process is critical to simulate runoff and sediment transport processes. In this study, an electrolyte tracer modelling method was used to measure rill flow velocity along a meadow soil slope at different thaw depths under simulated rainfall. Rill flow velocity was measured using four thawed soil depths (0, 1, 2 and 10 cm), four slope gradients (5°, 10°, 15° and 20°) and four rainfall intensities (30, 60, 90 and 120 mm·h⁻¹). The results showed that the increase in thawed soil depth caused a decrease in rill flow velocity, whereby the rate of this decrease was also diminishing. Whilst the rill flow velocity was positively correlated with slope gradient and rainfall intensity, the response of rill flow velocity to these influencing factors varied with thawed soil depth. The mechanism by which thawed soil depth influenced rill flow velocity was attributed to the consumption of runoff energy, slope surface roughness, and the headcut effect. Rill flow velocity was modelled by thawed soil depth, slope gradient and rainfall intensity using an empirical function. This function predicted values that were in good agreement with the measured data. These results provide the foundation for a better understanding of the effect of thawed soil depth on slope hydrology, erosion and the parameterization scheme for hydrological and soil erosion models.  相似文献   

Continuous real‐time analysis of the isotopic composition of precipitation during tropical rain events: Insights into tropical convection          下载免费PDF全文

Shaoneng He  Nathalie F. Goodkin  Dominik Jackisch  Maria Rosabelle Ong  Dhrubajyoti Samanta 《水文研究》2018,32(11):1531-1545

To investigate stable isotopic variability of precipitation in Singapore, we continuously analysed the δ‐value of individual rain events from November 2014 to August 2017 using an online system composed of a diffusion sampler coupled to Cavity Ring‐Down Spectrometer. Over this period, the average value (δ¹⁸O_Avg), the lowest value (δ¹⁸O_Low), and the initial value (δ¹⁸O_Init) varied significantly, ranging from ?0.45 to ?15.54‰, ?0.9 to ?17.65‰, and 0 to ?13.13‰, respectively. All 3 values share similar variability, and events with low δ¹⁸O_Low and δ¹⁸O_Avg values have low δ¹⁸O_Init value. Individual events have limited intraevent variability in δ‐value (Δδ) with the majority having a Δδ below 4‰. Correlation of δ¹⁸O_Low and δ¹⁸O_Avg with δ¹⁸O_Init is much higher than that with Δδ, suggesting that convective activities prior to events have more control over δ‐value than on‐site convective activities. The d‐excess of events also varies considerably in response to the seasonal variation in moisture sources. A 2‐month running mean analysis of δ¹⁸O reveals clear seasonal and interannual variability. Seasonal variability is associated with the meridional movement of the Intertropical Convergence Zone and evolution of the Asian monsoon. El Niño–Southern Oscillation is a likely driver of interannual variability. During 2015–2016, the strongest El Niño year in recorded history, the majority of events have a δ¹⁸O value higher than the weighted average δ¹⁸O of daily precipitation. δ¹⁸O shows a positive correlation with outgoing longwave radiation in the western Pacific and the Asian monsoon region, and also with Oceanic Niño Index. During El Niño, the convection centre shifts eastward to the central/eastern Pacific, weakening convective activities in Southeast Asia. Our study shows that precipitation δ‐value contains information about El Niño–Southern Oscillation and the Intertropical Convergence Zone, which has a significant implication for the interpretation of water isotope data and understanding of hydrological processes in tropical regions.  相似文献   

新疆哈密2018·7·31特大暴雨山洪汇水量估算与应用研究          下载免费PDF全文

王梅霞  张太西  余行杰  张连成  张旭 《干旱区地理》2020,43(4):939-945

在干旱少雨的山区开展小流域的暴雨山洪预报预警关键技术研究,对防灾减灾意义重大。2018年7月31日新疆哈密北部山区出现特大暴雨,发生罕见的山洪灾害,致使射月沟流域水库漫坝溃口,下游受灾严重。射月沟流域气象观测站点少且缺乏水文监测资料,为客观定量分析射月沟流域大暴雨面雨量、形成的洪水汇水量以及致灾水库过程。通过采用空间插值法和多源融合逐时降水资料（CMPAS）计算了射月沟水库上游面雨量并进行检验分析。根据不同面雨量驱动Floodarea模型得出射月沟水库上游累计汇水量,结果表明：多源融合降水产品估算所得最大洪峰流量和累计汇水量与水利部门事后调查数据较吻合,最大洪峰量为1 756 m³·s^-1,精确性达到调查值的95%,射月沟水库上游暴雨山洪总量为2.64×10⁷ m³,远超该水库的防洪库容和溢洪道承载能力。  相似文献   

An Investigation of the Factors Affecting Saline Ice Melting Processes and Desalination          下载免费PDF全文

Yue Zhang  Jingsong Yang  Rongjiang Yao 《洁净——土壤、空气、水》2018,46(8)

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1901—2018年三江源地区大气冻融指数变化特征     

陈方方  罗栋梁  刘磊  金会军  李超 《冰川冻土》2021,43(2):417-426

三江源地区是我国重要生态安全屏障,冻土是其高寒生态系统的重要组成部分,冻土的变化深刻影响高寒生态系统固碳及水源涵养。基于英国东英吉利大学（University of East Anglia,UEA）气候研究中心（Climatic Research Unit,CRU）月平均气温再分析资料,利用线性倾向法和滑动平均法并结合GIS空间分析和制图,计算并分析了三江源地区1901—2018年冻融指数变化趋势及其空间分布特征。结果表明：三江源地区冻结指数在1901—2018年整体以-1.1 ℃·d·a^-1的斜率呈波动减少趋势,经历了三个波动变化阶段：1901—1943年的下降（-3.4 ℃·d·a^-1）、1943—1966年的升高（8.8 ℃·d·a^-1）、1966—2018年的再次下降（-4.3 ℃·d·a^-1）。融化指数与冻结指数的变化相反,整体以0.34 ℃·d·a^-1的斜率呈波动上升趋势,呈现升高（1901—1943年,3.3 ℃·d·a^-1）、下降（1943—1981年,-3.1 ℃·d·a^-1）、再次升高（1981—2018年,2.9 ℃·d·a^-1）的趋势。在空间分布上,自西向东随海拔和多年冻土连续性降低,冻结指数由3 400 ℃·d递减到600 ℃·d,融化指数由接近0 ℃·d增加到1 800 ℃·d。长江源区冻结指数最大,融化指数最小;黄河源区冻结指数最小,融化指数最大。研究成果可为三江源地区冻土变化及其对高寒生态环境的影响研究提供科学借鉴。  相似文献   

2010—2016年江西省暖季短时强降水特征分析   总被引：2，自引：0，他引：2  

付超  谌芸  朱克云  单九生  曾智琳 《气象》2019,45(9):1238-1247

利用江西省2010—2016年5—9月1597个观测站逐小时降水资料对江西省短时强降水进行统计分析。采用REOF将降水场划分为5个区域：赣北南部（Ⅰ区）,抚州市及赣州中部（Ⅱ区）,赣北北部（Ⅲ区）,赣南南部、北部（Ⅳ区）以及赣中西部（Ⅴ区）。短时强降水高频区主要分布在山地及河谷附近,分别为湘赣交界罗霄山脉东侧、武夷山西侧、信江河谷、乐安河谷和昌江河谷。河谷附近短时强降水频次以昌江河谷最高（16.9次/a）,山地附近最高在罗霄山脉东侧（12.6次/a）,极端短时强降水分别位于上饶市东北部山区（3.7次/a）及九岭山南侧的锦江河谷（3.3次/a）。短时强降水主要发生在5月第3候,6、7月第3~4候以及8月第2~3候。Ⅳ、Ⅴ区具有单峰型的日变化特征;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区具有双峰型的日变化特征。主峰基本集中在下午17时;次峰在上午08—10时。短时强降水对暴雨贡献率基本在40%以上,Ⅰ、Ⅱ区的暴雨天气过程将近一半是由短时强降水贡献的。信江河谷是暴雨雨量中心,但并不是短时强降水雨量中心;昌江河谷与武夷山西麓既是暴雨中心也是短时强降水中心。  相似文献   

我国中东部平原地区临界气温条件下降水相态判别分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

陈双  谌芸  何立富  郭云谦 《气象》2019,45(8):1037-1051

基于2001—2013年地面观测和探空资料,对地面气温位于0～2℃(以下称临界气温)我国降雪的时空分布及其与降雨的垂直热力特征进行了研究,引入了决策树判别方法对上述条件下雪和雨进行了判别分析,结果表明:临界气温下降雪出现频率总体高于降雨、雨夹雪出现频率,且在我国华北南部至江南北部的中东部地区分布较多,年均可达7.69～15.38站次;临界气温下,降水相态为雨或雪对应的平均温度廓线最大差异位于650 hPa附近,且地面气温较低时,平均温度差异更明显,平均湿度廓线差异则主要位于低层,且在地面气温较高时,平均湿度差异更明显;临界气温下,降水相态为雨时,地面上空存在暖层样本占比,较降水相态为雪时更高,且降雨时暖层主要位于中层,降雪时暖层则主要位于低层,降雨时其暖层强度显著大于降雪时暖层强度;在临界气温下雨雪判别分析中,地面气温能显著提升判别准确率,湿球温度能在一定程度上提升判别准确率,基于云顶温度、中层融化参数、低层湿球温度构建的决策树判别模型,判别准确率达到91.86%,能较好地解决临界气温下雨和雪的判别问题。  相似文献   

基于Himawari-8卫星的云参数和降水关系研究   总被引：1，自引：1，他引：0  

桂海林  诸葛小勇  韦晓澄  刘伯骏  唐志军  江琪 《气象》2019,45(11):1579-1588

基于日本Himawari-8卫星的云产品,对中国中东部地区2017年夏季(6—8月)每日08—17时的降水资料进行了分析,重点讨论了云光学厚度(COD)、云顶粒子平均尺度(CPS)、云顶温度(CTT)三个云参数与降水的关系。试验表明,降水概率与云参数相关性较高,存在随着COD增加、CPS增加、CTT减小而增加的明显趋势。但是,单个云参数与降水强度相关性则较低;COD、CPS、CTT与小时降雨率的相关系数分别为0.2315、0.1823、-0.2235,均为弱相关。如果综合考虑联合两个或三个云参数形成小时降雨率分布矩阵,则降水过程能得到更为清晰的体现。2017年8月28日的个例表明,相比纯粹基于红外的算法,三参数方法可以明显提高小时降雨率的估计精度。  相似文献   

闽中南罕见冬季锋前暴雨个例特征分析          下载免费PDF全文

陈健康  赵玉春  陈赛  黄惠镕  郑辉 《气象》2019,45(2):228-239

利用福建省逐小时加密自动站资料、风廓线、S波段双偏振雷达与雨滴谱等新型探测资料以及NCEP逐6 h的1°×1°大气再分析资料,分析了2017年2月21—22日福建中南部一次预报失败的冬季暴雨过程。结果表明:(1)此次暴雨过程类似于锋前暖区暴雨,自2000年以来仅此一例,十分罕见,是在低空急流偏强并长时间维持的背景下产生的,并未受到南支槽和冷空气的影响。(2)闽中大到暴雨带和闽南暴雨区的对流系统相互独立,有多个对流系统影响闽中地区,仅两个对流系统影响闽南地区。降水有较明显对流特征,属暖云弱对流降水,容易导致预报员对雨强估计不足。(3)此次冬季暴雨过程的水汽主要来自南海地区,低层水汽条件与汛期暴雨相当,但整层水汽条件较汛期略差;低空急流对暖湿气流的输送使暴雨区趋于不稳定,但对流不稳定度较汛期弱。(4)高空辐散低层辐合的配置为冬季暴雨带来了有利的动力抬升条件,但暴雨区涡旋性不强,无明显正涡度柱。其中,闽中大到暴雨主要与条件性对称不稳定有关,是在湿斜压作用下倾斜上升运动中产生,而闽南暴雨区既存在对流不稳定,也存在条件性对称不稳定。  相似文献   

2017年6月一次华南沿海强降水的对流性特征及热动力机制研究          下载免费PDF全文

曾智琳  谌芸  朱克云 《大气科学》2019,43(6):1295-1312

在华南北部或长江流域有锋面雨带活动时,华南沿海常常会出现对流性强降水,突发性很强,给预报造成很大的困惑。文章采用多种观测资料、ERA-Interim 0.125°×0.125°逐6 h再分析资料,对2017年6月15～16日华南北部的锋面雨带及沿海强降雨过程开展分析,对比了二者降水特征与环境条件,重点探讨了该次过程华南沿海强降雨的对流触发与维持,揭示了一种由边界层风切变强迫造成涡度持续发展的动力效应。结果表明:（1）锋面雨带与华南沿海强降雨在降水特征上有显著差异,并各有特点。锋面雨带以大尺度层状云降水和弱对流性降水为主,降水强度东段弱西段强。沿海强降雨以对流性降水为主,局地性强、落区集中、强降雨持续时间长、夜发性明显。（2）水汽方程诊断发现沿海强降雨在边界层水平水汽平流项、垂直水汽输送项比锋面雨带东段具有更大量级,大气层结反映出更深厚的暖层、湿层与对流不稳定,是二者降水强度及性质差异的主要原因。（3）莲花山、峨眉嶂造成气流侧向摩擦与正面阻挡促使漯河河谷内垂直涡度发展,暖湿空气堆积上升并达到自由对流高度,触发了华南沿海最初的降水。夜间建立的西南风急流使边界层垂直风速切变增强,水平涡度倾斜部分转化为垂直涡度发展,与风速水平切变造成的垂直涡度叠加,是强降雨持续时间长的动力机制。海陆边界摩擦差异造成水平、垂直两个方向的风切变增强,共同强迫垂直涡度发展是此次强降雨过程对流维持的动力效应。（4）方程诊断表明华南沿海强降雨由对流潜热释放造成的垂直上升速度占总垂直上升速度的39%～75%,持续、稳定的对流潜热释放是强降雨持续时间长的热力驱动因素。  相似文献