1958—2017年江西省水稻需水量与有效降雨量耦合关系分析

基于江西省15个气象站点1958—2017年逐日气象数据,利用Penman-Monteith方法、Mann-Kendall趋势检验、气候倾向率和ArGIS空间插值分析等方法,分析了早稻和晚稻生育期内有效降雨量(P_(e))、需水量(ET_(c))及需水量与有效降雨量耦合度(λ)时空分布特征。结果表明:江西省早稻和晚稻生育期内平均有效降雨量分别为186.69和119.26 mm,早稻和晚稻有效降雨量分别以1.00和1.31 mm/10a的平均速度增加,赣北有效降雨量及其上升趋势均大于赣南;早稻和晚稻生育期多年平均需水量分别为335.77和381.20 mm,早稻和晚稻需水量最大值均出现在赣州、吉安站附近区域,最小值均出现在庐山、修水站附近区域,早稻需水量和晚稻需水量变化趋势分别为-3.09和-7.95 mm/10a;早稻和晚稻需水量与有效降雨量耦合度多年平均值分别为0.57和0.33,早稻和晚稻耦合度均以0.01/10a呈不显著增加趋势。早稻和晚稻耦合度最大值均出现在庐山站,早稻和晚稻耦合度较小值均在赣州、吉安、南昌和波阳站,总体上,早、晚稻耦合度及耦合度倾向率均为赣北大于赣南,赣南地区水稻缺水情况比赣北更严重,尤其要关注赣南地区晚稻缺水情况,并做好水资源规划及制定灌溉措施。

降雨量对苕子花蜂蜜产量影响的调查研究

为研究降雨量对苕子花蜂蜜产量的影响,采用微信小程序设计问卷调查向2022年和2023年在泸西县转地放蜂的养蜂员进行调研,发放问卷14份收回14份。结果表明,养蜂员年龄最小为35岁,最大年龄58岁;蜂龄大于21年的7人,小于4年的1人,5~20年有6人。放蜂点集中在白水镇,占放蜂总数的64.28%。2023年降雨量显著低于2022年,71.43%养蜂员认为2023年苕子种植面积狭窄,57.14%认为2023年苕子花泌蜜差;2023年群产量同比2022年降低62.8%,但2023年收割的苕子花蜂蜜浓度较2022年高。从本次调查来看,前往泸西县转地的养蜂员是资深的职业养蜂者,并且交通便利是决定放蜂点的主要因素,降雨量对养蜂业产生了显著影响。

降雨量与脑卒中入院的关联性:基于分布滞后非线性模型

背景脑卒中是严重危害人类健康的主要慢性病,降雨量与脑卒中发病的关系尚未明确。目的分析南昌市降雨量与脑卒中入院的关联性,为制定脑卒中综合防治策略和措施提供科学依据。方法收集江西省卫生健康委员会信息中心DRGs管理系统中南昌市2015—2019年脑卒中入院数据及全国城市空气质量实时发布平台大气污染物和南昌市气象基站数据,分析脑卒中入院患者、大气污染物及气象因素的基本特征。采用Spearman秩相关分析探究脑卒中入院例数与大气污染物和气象因素的相关性,利用分布滞后非线性模型分析降雨量与脑卒中入院的关系,并按照性别、年龄(<65岁和≥65岁)进行分层分析,lag代表滞后天数。结果2015—2019年南昌市脑卒中入院患者79523例,其中男性(49072例,61.71%)、年龄≥65岁(48092例,60.48%)的患者所占比例较大,冬(12月~次年2月)、春(3~5月)季脑卒中入院例数分别为20065例(25.23%)、20358例(25.60%)。降雨量与脑卒中入院呈非线性关系,并存在一定的滞后效应。降雨量对脑卒中入院的效应在lag1、lag2的RR值均为1.009,95%CI分别为1.000~1.019、1.001~1.016。分层分析显示:较高降雨量对男性脑卒中入院例数的主要效应为lag6,RR值为1.003;对女性脑卒中入院例数的主要效应为lag1和lag2,RR值分别为1.018(95%CI=1.004~1.031)、1.020(95%CI=1.009~1.031);对65岁以下缺血性脑卒中入院例数的主要效应为lag1(RR=1.016,95%CI=1.003~1.030)、lag2(RR=1.018,95%CI=1.007~1.029)。结论短期暴露于较高降雨量可增加脑卒中入院风险,女性、65岁以下人群对降雨暴露更为敏感,应加强对该人群的防护。

人工培育生物结皮形成和发育对单次降雨量变化的响应

人工生物土壤结皮(BSCs)是目前沙化土地治理的新方法和新模式,播撒天然BSCs碎片是培养人工BSCs的有效方法之一。降雨显著影响人工BSCs的拓殖和发育,已有的研究多集中于探讨降雨总量和频次对单一类别的人工BSCs的影响。而单次降雨量如何影响不同类别的人工BSCs生长发育,仍鲜见报道。以腾格里沙漠东南缘的天然藓类(N-M)、天然蓝藻-地衣(N-CL)、天然蓝藻(N-C)和人工蓝藻(A-C)结皮碎片作为培养人工BSCs的材料,探讨了1 mm、2 mm和5 mm的单次降雨量与不同类别BSCs碎片对人工BSCs的影响。结果表明,在3种单次降雨量处理下使用3种天然BSCs碎片和A-C结皮碎片均可成功培养人工BSCs,2 mm单次降雨量处理下人工BSCs的发育效果最好,而N-C和A-C较其他类别在培养早期具有较高的盖度(32.5%)和叶绿素a含量(11.39μg/cm2)。回归分析发现,人工BSCs的盖度与单次降雨量呈二项式相关;N-M和N-CL的厚度与单次降雨量呈二项式相关,N-C和A-C与单次降雨量呈对数相关;N-C的叶绿素a含量和单次降雨量呈线性正相关;N-M的松散结合胞外多糖含量和单次降雨量呈线性负相关;N-M和A-C的紧密结合胞外多糖含量和单次降雨量分别呈线性负相关和指数相关(P<0.05)。研究证明了单次降雨量和BSCs类别显著影响人工BSCs的拓殖和发育。同时发现A-C较N-C发育更稳定。因此,建议在使用人工BSCs进行大规模生态恢复时,应选择适宜的BSCs类别并优先选择人工BSCs碎片作为培养材料。

基于VMD-PSO-LSSVM的降雨量预测研究

降雨事件具有高度随机性,为了对复杂的降雨量进行科学有效地预测,提出VMD-PSO-LSSVM的降雨量预测模型。首先利用VMD方法分解原始降雨量序列;然后运用粒子群算法优化最小二乘支持向量机的关键参数,使用精准构建的预测模型对一系列子序列进行预测;最后合成所有的预测子序列,获得最终预测结果。仿真结果表明,VMD-PSO-LSSVM模型预测结果误差更小,准确度更高,可以成为有效的降雨量预测工具,为农业和水利部门制定水资源管理决策提供参考,降低旱涝灾害的风险。

西南地区气温和降雨量空间预测的插值方法比较

以西南地区483个气象站点近20年间的数据资料为基础,引入坡度、海拔作为回归因子,选用普通克里金、协同克里金、回归克里金、经验贝叶斯克里金、贝叶斯回归克里金和地理权重回归法等6种插值方法,对西南地区的温度、降雨量进行空间插值比较,以此进行年平均温度、降雨量的空间预测。随后采用交叉验证法对6种插值方法的预测精度进行比较,从而选择适合西南地区的插值方法。结果表明,精度最高的插值方法为贝叶斯回归法,西南地区的年均温度和降水量从西北向东南逐步上升且受海拔的影响较大。

基于最大熵Copula方法的古黄河宿迁段流域月降雨量模拟

为了解决Copula函数方法在拟合过程中要先选择函数类型和多变量水文模拟中保留相关性的问题,基于最大熵原理(POME),直接构建Copula函数,而无需进行Copula函数类型的优选,简化了联合概率分布函数的拟合过程。以古黄河宿迁段流域的皂河站、金锁站和泗阳站3个雨量站点39年(1980~2018年)的月降雨量实测资料为研究对象,进行实例分析。通过建立不同站点间的降雨量联合分布,检验最大熵Copula方法的有效性,并利用Gibbs采样法对月降雨量进行随机模拟。结果表明,基于最大熵Copula方法能保留各站点降雨序列的统计特性,以及不同站点间的降雨相关性,验证了该方法的有效性,可为流域多站点间的降雨量相关性分析和水资源规划与利用提供参考。

襄阳市汉江流域总磷浓度与降雨量相关性分析

通过使用SPSS软件进行相关性分析,探究了2019—2021年汉江流域襄阳段7条主要河流水体中的总磷浓度与各自河流汇水范围内降雨量之间的关系。结果表明,唐白河、蛮河、汉江、北河、清河、滚河、南河水体中的总磷月均浓度与各自河流汇水范围内的月降雨量呈较明显的正相关关系,而南河水体中的总磷月均浓度与汇水范围内月降雨量的关系不大,最可能的原因是南河流域流经的大部分区域为山林,农业面源污染较轻。

短历时强降雨设计降雨量计算方法及应对体系探究--以北京市十三陵水库流域为例

在全球气候变暖与人类活动的双重影响下,极端降雨事件频发,短历时强降雨易引发洪涝灾害。传统的设计降雨量计算方法未考虑降雨特征变量之间的相依性,存在一定局限性。针对短历时强降雨防御的现实需求,构建了降雨历时和降雨量的二元分布,并计算了在不同重现期下的设计降雨量。结果表明,运用Copula函数可以较好地推求不同重现期下的设计降雨量,同时,提出了强降雨“四预”(预报、预警、预案、预案)应对措施。研究成果对洪水预报调度,降低极端降雨带来的洪涝风险有重要的理论意义和实践指导价值,也为数字孪生建设奠定了一定的基础。

朝阳县侵蚀性降雨量及降雨侵蚀力变化特征研究

以朝阳县及周边气象站点1991—2021年逐日降雨数据为基础,应用克里金插值、小波分析、趋势分析、线性回归等揭示降雨侵蚀力及侵蚀性降雨量时空变化特征。结果表明:朝阳县侵蚀性降雨量总体表现出波动上升趋势,多年平均值为271.82mm,其变化周期性有2~15a、15~22a和25~31a,并以26a为第一主周期,突变点出现在2016—2017年和2012年;从南到北降雨侵蚀力呈现递减趋势,1991—2000年、2001—2010年和2011—2021年降雨侵蚀力均值为1226.28、1271.40、1683.41MJ·mm/(hm^(2)·h·a),朝阳县降雨侵蚀力与降雨量存在显著正相关性。

考虑降雨量数值变化的山洪灾害动态预警方法研究

常规的山洪灾害动态预警方法主要使用静态预警评估因子计算致灾危险性,易受动态环境感知作用影响,导致有效预警子流域占比偏低,因此,需要考虑降雨量数值变化,设计一种全新的山洪灾害动态预警方法。即考虑降雨量数值变化,获取并修正山洪灾害预警数据,再确定山洪灾害动态预警等级,从而实现山洪灾害动态预警。实例分析结果表明,考虑降雨量数值变化的山洪灾害动态预警方法,在不同风险等级下的有效预警子流域占比均在93%以上,最高可达到96%,有效预警子流域占比较高,证明预警效果较好,具有应用价值。

基于季节ARIMA模型和LSTM模型的西宁市降雨量预测研究

西宁市是我国降雨量变化较大的城市。为了掌握该市降雨量趋势并为有关部门提供科学有效的降雨量信息,本文采用季节ARIMA (差分自回归移动平均)模型和LSTM模型对西宁市2009年~2021年月降雨量趋势进行拟合分析。西宁市年降雨量总体趋势呈现出明显的季节性,夏季降雨量最大。通过对模型参数的选择和设置,建立了西宁市降雨量的季节ARIMA预测模型ARIMA(2,1,1)(0,1,1)和LSTM模型,最后对2022年12个月的降雨量进行预测。预测结果如下:季节ARIMA模型对2022年前4个月的预测值较为准确,但随着预测步长的扩大,模型的预测精度会降低。LSTM模型则凭借其处理长期依赖性和复杂非线性关系的能力,在降雨量预测中表现出了不错的性能。使用季节ARIMA模型和LSTM模型能够较好地预测西宁市未来短期的降雨量变化。The city of Xining is the city with larger rainfall variation in our country. In order to grasp the trend of rainfall in the city and provide scientific and effective rainfall information for relevant departments, this paper uses seasonal ARIMA (differential autoregressive moving average) model and LSTM model to fit and analyze the monthly rainfall trend of Xining City from 2009 to 2021. The overall trend of annual rainfall in Xining city shows obvious seasonality, with the highest rainfall in summer. Through the selection and setting of model parameters, the seasonal ARIMA prediction model of rainfall in Xining City ARIMA(2,1,1)(0,1,1) and LSTM model are established, and finally the 12-month rainfall in 2022 is predicted. The prediction results are as follows: the seasonal ARIMA model predicts relatively accurate values in the first four months of 2022, but with the expansion of the prediction step, the prediction accuracy of the model will decrease. The LSTM model has shown good performance in rainfall prediction by virtue of its ability to deal with long-term dependence and complex nonlinear relationships. The seasonal ARIMA model and LSTM model can better predict the short-term rainfall change in Xining city in the future.

1968-2018年班玛地区不同降雨量级的时空间变化特征分析

利用1968-2018年青海省班玛县气象局每日降雨资料,采用M-K检验、线性估计方法分析青海省班玛地区不同量级降雨量和降雨日数的演变规律。结果表明:班玛地区1968-2018年小雨日数呈缓慢下降的趋势,中雨日数和大雨日数呈缓慢上升的趋势;降雨量变化总体呈缓慢上升的趋势,不同量级降雨量总体呈缓慢上升的趋势,说明降水在随时间缓慢增加的同时,降雨强度也在缓慢增加,降水造成的洪涝灾害以及泥石流等次生灾害的风险增大。分析结果对于了解班玛地区不同降雨量级的时间变化特征、灾害防御以及对于横断山区水源涵养与生物多样性保护具有重要的现实意义。

气温和降雨量的年际变化趋势及影响因素分析

气候变化对地球环境及生态系统具有重大影响,其中,气温和降雨量作为主要的气象要素,其变化规律对理解和预测气候变化具有重要的参考价值。本文以气温和降雨量的年际变化趋势为重点,分析了气温和降雨量的年际变化规律。研究结果表明,近年来气温总体呈逐年升高趋势,降水量在年间交替呈现波动性增减,这一变化有其周期性,也受到不同地理和气候条件的影响。这些研究成果,不仅提供了关于我国气候变暖及其可能对降水量变化的影响的具体支持,同时也为相关政策制定者进行气候变化应对策略的制定提供了科学依据。

基于小波变换的郑州降雨量与太阳黑子活动关系分析

为探究太阳黑子活动与地区降雨量的关联性,采用连续小波变换方法,分析了1980年以来郑州地区(新郑站点)降雨量和太阳黑子数的数据变化,并对不同时段两者的相关性进行研究;进一步对两者进行交叉小波变换和小波相干谱分析,并根据两者关系通过太阳黑子数观测值对降雨量进行预测。结果表明:(1)不同时段降雨量和太阳黑子数的相关性存在正负差异的现象。降雨量的第一主周期尺度是21 a,在此主周期尺度下得到14 a主周期;太阳黑子数的第一主周期尺度是16 a,在此主周期尺度下得到11 a主周期(与经验值相符)。降雨量与太阳黑子数的主周期相差了3 a,因此导致两者的相关性在不同时段存在正负差异。(2)降雨量与太阳黑子数在1992—2008年的8~12 a时间尺度上关联性显著,且降雨量比太阳黑子数存在规律性的时间滞后,两者在2~4 a和7~10 a的时间尺度上关联性较好;降雨量比太阳黑子数分别在1991—2004年和2006—2013年这两个时间段上呈现规律性的滞后,两者在其他时间段的各时间尺度上关联性不明显。(3)根据延迟年数经验公式,由太阳黑子数观测值对降雨量进行预测,最近的降雨量峰年在2022年附近,与2021年郑州“7·20”特大暴雨的发生时间相近,而下一个降雨量极小年在2028年前后,且随着时间的推移极端旱涝情况可能会愈加严重。

基于有效降雨量的滑坡位移-降雨相关性研究

为揭示滑坡裂缝位移与降雨量之间的相关关系,探究衰减系数取值与滑坡位移的相关性,以典型降雨诱发滑坡小岩头滑坡为研究对象,采用Pearson方法对滑坡裂缝位移与日降雨量、前期降雨量和有效降雨量进行相关性分析,再基于线性拟合的Logistic回归模型,针对小岩头滑坡“阶跃”时间段的数据集进行拟合,建立不同衰减系数下滑坡位移-相关系数的逻辑回归方程。结果表明:①滑坡降雨有效作用期t最长为7 d,当有效降雨量达到116.9 mm时,其“阶跃”现象出现。②滑坡各阶段位移-降雨的相关系数r都随降雨衰减系数αi取值的增大而增大。当滑坡衰减系数取0.7时,位移随衰减系数增减而产生的变化最明显。③当相关系数在“斜率最大拐点”处的产生突变时,可根据衰减系数和相关系数的变化判定滑坡是否进入加速变形破坏阶段,可使雨量监测预警模型的精确度提高。

南昌市低影响开发设计降雨量的确定方法研究

海绵城市建设中,一般采用多年平均的方法确定标准年径流总量控制率下设计降雨量,该方法忽略了降雨的年际变异性,也未明确“年控制”的概念。为此,以南昌市为研究区域,分别采用多年平均法、年单样本方法推求低影响开发设施的设计降雨量,并将两种方法得到的不同标准控制率下的设计值与《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》(简称《指南》)中的同标准设计值进行对比。结果表明:《指南》的设计值反映多年平均降雨水平,该设计值仅有约60%概率实现年降雨总量控制目标;而年单样本方法考虑了降雨的年际变异性,能给出不同频率下的设计降雨量,实现统计意义上的“年控制”,可提高对城市的降雨控制水平的估计。

干旱荒漠区不同藓结皮斑块碳通量对降雨量变化的响应

藓结皮作为干旱区重要的地表覆盖物,主要呈斑块状分布,其大小能够明显改变土壤和藓类植物的含水量、蒸散量以及养分含量,对荒漠地表的稳定和碳循环具有重要作用。降雨是干旱荒漠区土壤水分的主要来源,能够直接影响藓结皮的生理活性,决定了藓结皮土壤的碳源-碳汇效应。然而不同大小藓结皮斑块碳通量对降雨的响应是否不同并不清楚。以古尔班通古特沙漠齿肋赤藓(Syntrichia caninervis Mitt.)斑块为研究对象,施加不同降雨量(0 mm、2 mm、5 mm、15 mm降雨),连续54 h测定不同大小藓结皮斑块(直径为:4.6 cm、5.6 cm、10 cm)碳通量。结果显示:(1)在2 mm和5 mm降雨量下,不同斑块大小藓结皮静碳交换速率连续54 h内的变化趋势相似,直径为4.6 cm和5.6 cm斑块累积碳通量呈负值,表现为碳固定,10 cm斑块则相反表现为碳释放,在15 mm降雨量下,不同斑块大小藓结皮碳通量均表现为碳释放,直径为10 cm的藓结皮斑块净碳交换速率随时间的变化趋势与直径5.6 cm和4.6 cm藓结皮斑块不同;(2)斑块大小和降雨量变化均显著影响藓结皮斑块碳通量,土壤含水量与静碳交换速率呈显著的正效应,且土壤含水量与静碳交换速率间斜率随斑块面积增加呈增加趋势,土壤温度低于25℃时,藓结皮斑块碳通量随土壤温度增加呈降低趋势,高于25℃时,土壤温度对藓结皮斑块碳通量无显著影响。因此,未来荒漠藓结皮碳通量研究中应考虑降雨量和斑块大小对藓结皮碳通量的影响;且从碳收支平衡解释小型藓结皮斑块对荒漠小降雨脉冲有较强的适应性,同时为评估未来荒漠降水格局变化下荒漠藓结皮斑块组成、分布以及荒漠生态系统碳循环研究提供科学理论基础。

基于有效降雨量的“阶跃型”滑坡递进式预警模型研究

湖北省郧西县枣树洼滑坡是一处典型的降雨诱发型堆积层滑坡,在降雨作用下位移变形呈现出“阶跃型”的动态演化特征,其变形破坏严重影响着当地交通和居民的生命财产安全。本文初步探讨了“降雨阶跃型”滑坡的变形曲线特征,选取有效降雨量判据建立滑坡临灾预警线,进而探讨滑坡递进式预警原理,以期实现早期预警。通过分析滑坡活动对降雨的响应关系,并结合滑坡变形发展的规律,建立了滑坡的递进式综合预警模型。结果表明:①枣树洼滑坡变形与季节性降雨具较好的一致性,目前处于间歇性蠕变状态,整体呈现台阶状变形特征;②滑坡的前期有效降雨期为8 d,前期有效降雨量和当期降雨量分别为38 mm、29 mm;③基于前期有效降雨量和当期降雨量达到阈值时为Ⅲ级黄色预警中心线,将有效降雨量阈值和过程预警判据有机结合,即可构建枣树洼滑坡的分级递进式综合预警模型。

海南不同降雨量地区桉树人工林与天然林及其他经济林分植被多样性差异研究

为探究降雨量和林分类型差异对植被多样性的影响,选取海南省年降雨量明显差异的3个地区设置植被多样性研究试验。经过2014—2019年连续5 a的调查发现,试验区天然林中现存植物种类共计45科58属61种,桉树人工林中有26科37属39种,芒果人工林、马占相思人工林、橡胶人工林由于频繁的人为经营管理,其植被多样性相对较低;不同降雨量地区天然林的物种多样性指数差异显著(P<0.05),桉树人工林则差异不显著;天然林和桉树人工林物种丰富度指数(R)随降雨量的增加而增加,天然林乔木层、灌木层的Shannon-Wiener多样性指数(H)、Simpson多样性指数(D)、Pielou均匀度指数(Jsw)随着降雨量增加而减小,草本层则与之相反;桉树人工林灌木层、草本层的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数则随降雨量增加而增加;物种多样性指数的时间动态变化在天然林和桉树人工林灌木层和草本层波动明显,乔木层的变化则较为平稳。通过分析表明,降雨量是造成地区物种多样性差异的主要原因,与天然林相比,桉树人工林乔木层生态位的缺失是造成其植被多样性较低的主要原因,其他经济林分加之频繁的铲草施肥等人为经营措施而导致物种多样性更低。基于此,营建人工混交林或异龄林改造现有纯林促进人工林乔木层生态位的释放,同时改变其他经济林分经营模式是提高人工林物种多样性的关键。