长江流域旱涝急转演变特征及其社会经济暴露度

旱涝急转是指干旱和洪水之间的快速转变,对农业生产和人类安全造成巨大威胁。本研究基于月尺度的旱涝急转量级指数,分析了长江流域历史和未来四种旱涝急转事件,并通过滑窗法构建了旱涝急转量级的时变函数,揭示了未来旱涝急转风险变化。同时,结合共享社会经济路径量化了人口和经济受旱涝急转风险变化影响的程度。结果显示,历史时期长江流域中下游旱涝急转事件频发,旱–涝和涝–旱事件每10年发生10~12次,而旱–涝–旱和涝–旱–涝事件每10年发生3~4次。未来旱–涝–旱和涝–旱–涝事件预计大幅增加,其中长江上游部分地区增长了约7倍。对于历史基准期50年一遇的旱涝急转事件,未来发生概率将增加5~10倍,给长江流域的人口和经济带来重大影响。

土壤呼吸对降雨响应的研究进展

土壤呼吸是当前区域碳收支及全球变化研究中的一个热点问题。降雨作为一个重要的扰动因子,对准确估算土壤呼吸具有重要影响,这在干旱和半干旱地区尤为明显。尽管关于土壤呼吸对降雨响应过程与规律的研究已取得了较大进展,但是对于其机制的解释仍然存在较大的争议,集中体现在对"Birch效应"(降雨强烈激发土壤呼吸的现象)的解释上,即到底是"底物供应改变机制"还是"微生物胁迫机制"在调控该过程。该文综述了土壤呼吸对降雨事件、降雨量及降雨格局的响应过程与规律;阐述了土壤呼吸各组分对降雨响应的差异,分析了雨后物理替代与阻滞、底物供应、根系和微生物活性、微生物群落结构与功能等一系列过程引起土壤呼吸改变的机制;重点阐述了微生物对土壤水分波动的响应与适应机制。在此基础上提出了今后需重点关注的4个方面:1)"底物供应改变机制"与"微生物胁迫机制"的区分;2)土壤呼吸各组分对降雨响应的差异;3)不同时空尺度上土壤呼吸对降雨响应的模拟与估算;4)降雨带来的外援N和H+的作用。

淮河流域主汛期降水气候特征及“旱涝急转”现象

淮河流域地处南北气候的过渡地带,主汛期降水变率大,旱涝灾害频繁。利用淮河流域126个地面气象站降水资料,采用EOF分解、线性变化趋势、Mann-Kendall突变检验等方法,对主汛期降水的时空分布特征、典型旱涝年降水特征以及"旱涝急转"气候特征进行了分析。结果表明:淮河流域主汛期的降水量空间分布呈现南部多于北部、山区多于平原、近海多于内陆的特征,并且旱、涝均主要是以南部为主发生;降水量有明显的年际变化特点,尤其是最近10a的年际变率在增大,集中强降水主要出现在7月上旬;淮河流域"旱涝急转"现象频繁发生,尤其是2000年以来频次显著增多,对农业生产造成严重不利影响。

加碳方式对磷酸铁锂动力学及电化学性能的影响

以FeSO4.7H2O和NH4H2PO4为原料,以H2O2为氧化剂,通过液相沉淀法制得前驱体FePO4,然后通过碳热还原反应制得LiFePO4。采用2种加碳方式:方法一是先制得FePO4,然后加入乙炔黑混合后高温合成LiFePO4;方法二是先把乙炔黑分散在液相中,然后通过液相沉淀制得含碳的FePO4,再高温合成LiFePO4。研究结果表明:采用方法二合成的LiFePO4动力学及电化学性能比方法一合成的优。采用方法二所制备的LiFePO4样品以0.1C的倍率放电,其比容量达149 mA.h/g;当放电倍率为1C时,其比容量为124 mA.h/g,且循环性能良好。

2011年初夏我国长江中下游降水的气候特征及成因

文章主要分析了2011年初夏长江中下游降水的气候特征及其成因。结果表明:2011年5月长江中下游降水异常偏少,6月转为异常偏多,出现了明显的旱涝转换。长江中下游地区的旱涝转换主要受南海季风、东亚季风强度以及西太平洋副热带高压(副高)的异常快速北跳的影响。研究还发现,6月亚洲中高纬长期维持两槽一脊的环流形势,东北冷涡活动频繁,多次引导冷空气南下。同时,副高异常偏北、偏西,并出现多次西伸过程。由于冷涡的加强南压与西伸的副高相互作用,促使长江以南地区西南气流明显增强,使得冷暖空气在长江中下游地区交汇,最终导致该地降水偏多。

酸-碱交替沉淀法制备铜基甲醇合成催化剂

采用酸-碱交替沉淀法（AP法）制备了一种新型的低压甲醇合成催化剂. 研究了母液pH值和交替次数对催化剂性能的影响. 结果表明, pH值交替范围为5.0～9.5, 交替次数为3时制备的催化剂活性最好. 与其它制备方法相比, AP法制备的催化剂具有最高的活性和耐热性,耐热后活性保留率达88%, 比其它催化剂高8%～20%, 而且耐热后活性甚至高于其它催化剂的初活性. X射线衍射（XRD）、热重分析、低温N2吸附和扫描电子显微镜等结果表明, AP法制备的催化剂的XRD谱中铜和锌的特征峰最为宽化、弥散, CuO与ZnO 峰交织在一起,峰强度最弱;同时催化剂的粒度较小,粒径尺寸分布较均匀,结晶度相对较低;而且催化剂的还原温度最低,铜锌组分间的协同作用最强. 这表明AP法制备的催化剂具有高活性、高耐热性和易还原的主要原因是该制备方法使催化剂中的铜锌组分形成了无定形状态的铜锌固溶体,提高了活性组分的分散度和比表面积.

贵阳烟草生长期内旱涝急转特征分析

【目的】探究贵阳市烟草生长期内旱涝急转特征,为防旱抗涝提供依据。【方法】利用贵阳市1951-2017年烟草生长期内逐日降水资料,以及贵州省灌溉试验中心站修文灌溉试验基地土壤墒情数据,通过定义连续无有效降水时间与涝期累计有效降水量,全面分析了贵阳市烟草生长期旱涝急转特征。【结果】在烟草生长期内,完全有可能发生2次以上旱涝急转,但强度较低。在烟草伸根期,不发生旱涝急转;在烟草旺长期,以低强度的旱涝急转为主,旱涝急转强度和频率都有增加趋势;在烟草成熟期,旱涝急转强度波动较大,旱涝急转强度和频率都有增加趋势。【结论】采用土壤墒情数据验证,基于连续无有效降水时间和涝期累计有效降水量能准确描述烟草生育期内旱涝急转演变规律。

山东雨季季内降水分型及旱涝并存与急转——气候特征

采用1965—2007年山东省地面测站的逐日降水量和同期NCEP日平均再分析资料,运用统计学方法,探讨了季内降水分型、季节内振荡及旱涝突变的气候特征。结果表明,主要分为全省一致Ⅰ、东西反相Ⅱ、南北反相Ⅲ三种类型。他们的季内旱涝急转显示了典型的气候意义,Ⅰ型在6月下旬旱涝急转、8月中旬后期和9月初涝旱急转,与山东"夏季"雨季开始、结束时间的关键期是一致的。分型不仅限于山东,而是有着更广的旱涝区域。当Ⅰ型正相位时500 hPa高度场对应亚欧-北太平洋中高纬度为正距平,Ⅱ型表现出西北太平洋西岸的PJ波列,Ⅲ型对应着从西太沿岸-美洲西岸的类PNA型遥相关。

典型背景点降水化学组份的分析

全球背景降水划分为海洋型、内陆型和海洋与内陆相间型三种.以太平洋的Amsterdam和大西洋的St.Georges为例,研究了海洋型背景降水受海洋大气环流控制,化学组份来源于海洋气溶胶.分析了澳大利亚Katherine海洋与内陆相间型,背景降水化学组份主要来源于海洋气溶胶和内陆大气污染物传输两者的相关性.而内陆丽江大气背景降水化学组份主要来源于扬尘和内陆大气传输,与海洋气溶胶无显著相关性.

1961—2017年辽宁省旱涝急转现象时空演变特征

利用1961—2017年辽宁省61个气象站逐月降水数据,以5—8月为研究时段建立旱涝急转指数(drought-flood abrupt alternation index,DFAI)序列,采用线性倾向法、趋势分析、阶段性分析、T检验、ArcGIS空间插值等方法对辽宁省降水集中期的旱涝急转现象进行时空特征分析。结果表明:1961—2017年辽宁省降水集中期DFAI总体以-0.7/(10 a)的速率下降,有13 a出现旱转涝,有19 a出现涝转旱;DFAI强度以0.1/(10 a)的速率略呈上升趋势。近57 a,辽宁省旱转涝多发生在20世纪60年代,涝转旱多发生在20世纪70年代和20世纪初之后,1989年出现了涝转旱的突变,发生频率呈增多趋势,1994年又出现旱转涝的突变,发生频率呈减少趋势。典型旱转涝年(2013年),DFAI的高值区分布在中、西部地区;典型涝转旱年(2014年),DFAI绝对值的高值区分布在东北部和中西部地区。DFAI变化率在空间分布上具有明显的中、北部增多,东、西部减少的趋势差异。

酸-碱交替沉淀法铜基甲醇合成催化剂的优化制备与表征

采用酸-碱交替沉淀法制备了Cu基甲醇合成催化剂放大样(500 g),并用X射线衍射、低温N2吸附和扫描电子显微镜等对催化剂进行了表征,系统考察了制备条件(搅拌速度、溶液滴加速度、盐和碱溶液浓度等)对催化剂性能的影响.结果表明,采用酸-碱交替沉淀法制备的Cu基甲醇合成催化剂中,Cu和Zn组分以无定形的CuO-ZnO固溶体存在,使得CuO和ZnO的晶粒减小,导致催化剂的晶粒度较小,粒径尺寸分布较均匀,结晶度相对较低,有利于提高催化剂的比表面积.采用酸-碱交替沉淀法制备的Cu基甲醇合成催化剂具有较高的Cu分散度和较大的Cu比表面积.在优化条件下制备的催化剂的活性和耐热性均比国内外工业催化剂高.

低渗透非均质多层储层CO_(2)驱油效果评价及储层伤害特征

CO_(2)在低渗透非均质多层储层中的驱油特征与在单层储层中存在差异。为明确非均质多层储层CO_(2)驱油特征,通过三管并联平行长岩心驱替实验,模拟低渗透非均质多层储层注CO_(2)驱替过程,评价非混相和混相压力下连续CO_(2)驱和水气交替驱后高、中、低渗透层的驱油效率,明确沥青质沉淀对非均质多层储层的伤害特征。结果表明,在非混相或混相压力下连续注入CO_(2),均会在高渗透层中快速突破,且混相压力下CO_(2)突破时间早于非混相压力下。突破后高渗透层对总采收率的贡献率大于91.7%,非混相和混相的中渗透层贡献率分别为5.6%和2.1%,低渗透层为0。CO_(2)突破转水气交替驱后,CO_(2)波及体积明显增大,中、低渗透层采收率大幅提高,然而中、低渗透层仍然是后期挖潜的主要方向。混相压力下沥青质沉淀对非均质多层储层的伤害主要在高渗透层后部,靠近出口端附近;而非混相压力下沥青质沉淀对储层的伤害主要在高渗透层前中部,靠近注入端附近,但伤害程度低于混相压力下。

湖北省降雨和洪涝特征时空变化规律分析

为揭示降水变化波动与区域旱涝灾害特性间的关系,采用降水集中指数(PCI)、降水异常指数(RAI)、标准化降水指数(SPI)、降水集中度(PCD)、降水集中期(PCP)和夏季长周期旱涝急转指数(LDFAI)等表征降水特性和旱涝急转特征的多个指标对湖北省区域内旱涝急转特性和降水时空变化特征进行了研究,并对其旱涝发生规律和年代际变化进行了系统探讨.研究结果表明:区域降水具有季节性,主要表现为PCI值一般介于11～19,个别年份大于20,RAI值高低值分别发生在7月份和12月份左右;受气候变化等因素影响,省内和不同分区内近年SPI呈现波动和上升趋势,旱涝灾害发生具有持续性;全省及各区PCI,PCD值偏大,PCP值越大即雨季出现越早,则越容易发生洪涝灾害,指示洪涝灾害风险不断增加,尤其鄂西南最为突出;全省年代际变化特征明显,全省按旱涝急转频率及强度各年代际结果依次为1960s,2010s,1970s,2000s,1990s,1980s,同时与夏季降水百分率结果表现一致.文中所得的研究成果对了解区域旱涝灾害变化特性和防治自然灾害具有重要的理论借鉴和实践参考意义.

基于SWAP和SRI的汉江流域旱涝急转时空特征分析

汉江流域受亚热带季风影响,易旱易涝,旱涝急转事件时有发生,灾害突发、抢险难度大,对社会发展易造成重大威胁。以汉江流域为研究对象,采用SWAP和SRI指数分析和研究汉江流域的旱涝演变及旱涝急转变化规律。结果表明:①SWAP和SRI指数均能对旱涝急转事件作出合理诊断,具有良好的适用性。②干旱及旱涝急转事件频次均呈现从汉江上游的西北地区到下游的东南地区先逐渐减少后增加的趋势;洪涝事件频次呈从北到南逐渐增加的趋势;旱涝急转事件平均强度呈现从上游的西北地区到下游的东南地区逐渐增大的趋势。③干旱事件在任意时间段均可能发生,洪涝事件和旱涝急转事件主要集中在夏季,且旱涝急转事件发生的时间短且急,强度较高,更具威胁性。

2011年初夏长江中下游地区旱涝急转前后环流和水汽条件分析

利用地面观测站降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,对2011年初夏(5-6月)发生在长江中下游地区旱涝急转前后的降水异常及相应的环流和水汽条件进行分析。结果表明,在旱涝急转前,中国整个东部均无明显降水;急转后沿长江以南降水异常偏多,而长江以北和华南等地降水偏少。旱涝急转前后东北地区的冷涡由偏西移动到偏东,西太平洋副热带高压由偏弱转变为偏强,脊线由西伸偏南转为东退北抬;长江中下游地区低层先受西北气流控制,随后在东北冷涡的作用下,受西北干冷气流和西南暖湿气流共同影响,为洪涝的发生提供有利的水汽条件;高层200 hPa上,长江中下游地区逐渐由急流出口转变为急流入口。在高低空急流的耦合下,对流层中层的上升运动明显,上升速度最大值位于500 hPa附近,为持续降水的发生提供动力条件。

1951—2015年洞庭湖区旱涝演变及典型年份旱涝急转特征分析

旱涝灾害是制约洞庭湖区经济发展的重要因素,为预测湖区旱涝灾害变化趋势,该文选取1951-2015年洞庭湖区及其周边地区35个气象站点的逐月降水量数据,利用标准化降水指数和夏季长周期旱涝急转指数,辅以小波分析方法,分析近65 a来研究区域的旱涝演变及典型年份旱涝急转特征。结果表明:该区旱涝事件发生的频率高,不同时间尺度旱涝事件发生的平均频率为42.62%。在季节尺度上,夏季洪涝事件发生的频率最高,为33.33%,冬季干旱事件发生的频率最高,为41.54%;在年代际尺度上,20世纪70年代干旱事件发生的频率最高,为25.83%,其次是2001-2015年,频率为22.99%,90年代洪涝事件发生的频率最高,为30%。该区域旱涝变化有4个特征时间尺度,分别为4、10、25和31 a,预测湖区在未来几年降水偏多。洞庭湖区3个区域的旱涝变化大抵一致,但在不同时期仍存在一定的差异。湖区近65 a来有15 a的LDFAI绝对值大于1,旱涝急转现象较频繁,不管是旱涝变化还是旱涝急转变化,东、西洞庭湖区的变化趋于一致,南洞庭湖区与东洞庭湖区旱涝急转变化差异较大。

华南汛期旱涝急转及其大气环流特征

利用国家气象信息中心提供的1960~2015年中国753站汛期(4~9月)逐日降水资料,对华南地区汛期旱涝急转现象进行了分析,定义了一个旱涝急转评价指标,分析了旱涝急转事件的特点及其大气环流特征。结果表明:华南在56年汛期中共发生了17次旱涝急转事件,发生频率由1960年代的3次下降到1970年代、1980年代的1次,后迅速增加到1990年代的4次、21世纪初的8次。将其按急转时间分为春末初夏旱转涝事件和盛夏涝转旱事件。春末初夏旱转涝事件,旱期西太平洋副热带高压主体偏南,中国东部主要受干冷高压脊控制,华南低层负涡度发展伴随着辐散、下沉运动的加强和水汽输送的减弱,降水偏少;涝期西太平洋副热带高压北抬,孟加拉湾南支槽异常偏强,华南位于副热带高压西侧和南亚高压东南侧,低层正涡度发展伴随着辐合、上升运动和水汽输送的加强,降水偏多。盛夏涝转旱事件,涝期西太平洋副热带高压主体偏西,华南处于副热带高压西北侧和南亚高压东南侧,低层水汽输送、辐合和上升运动均加强,正涡度发展,降水增多;旱期西太平洋副热带高压显著北跳,南亚高压向东向北扩展至长江中下游地区,华南为西太平洋副热带高压和高空东风急流所控制,低层水汽输送减弱,辐散和下沉运动加强,负涡度发展,干旱少雨。

1961-2019年中国西南地区夏季长周期旱涝急转与大气环流特征

利用西南121站1961-2019年的逐日降水观测资料,根据降水的REOF正异常区将西南分为西南Ⅰ区、西南Ⅱ区和西南Ⅲ区共三个区域,对3个分区的旱涝急转特征进行分析。结果表明:西南地区夏季旱涝急转存在明显的地域差异和相似性。Ⅰ区强旱涝急转事件较少,强的旱涝急转事件主要发生在2000年以前;Ⅱ区1961-1990年旱涝急转指数存在较明显的年代际振荡,1961-1970年旱转涝事件偏多,1971-1980年涝转旱事件较多,1980-1990年旱涝急转强度较小,1990年后逐渐转为年际振荡;Ⅲ区旱涝急转指数整体偏低,1975-2000年间存在较明显的年际振荡,2010年后旱涝急转事件呈增多增强的趋势。对各区典型旱涝急转年的大气环流特征进一步研究发现,三个区的旱期,中高纬度高空西风强,盛行纬向气流,中低纬度西太平洋副高偏西偏强,南海-太平洋和印度洋-孟加拉湾水汽输送弱,低层盛行下沉气流,导致降水偏少。三个区的涝期环流形势复杂,其中Ⅰ区涝期,中高纬环流呈“-+-”的纬向波列,乌拉尔山高压脊加深,西太平洋副高偏东偏北,孟加拉湾水汽输送增强,上升运动增强,降水偏多。Ⅱ区涝期,中高纬环流呈“-+”的纬向波列,鄂霍次克海高压脊加强,西太平洋副高偏东偏北,南支槽较明显,太平洋和印度洋水汽输送增强,降水偏多。Ⅲ区涝期,中高纬环流呈“+-+-”的纬向波列,乌拉尔山高压脊与贝加尔湖低压槽增强,西太平洋副高偏东偏北,孟加拉湾-印度洋水汽增强,降水偏多。

皖北地区旱涝演变及急转特征

根据皖北及其周边的16个气象站点1961～2013年每日降水数据,利用SSPI指数和夏季长周期旱涝急转指数,分析了皖北年降水量时空变化、旱涝发生频率的空间分布特征及旱涝急转规律。结果表明,皖北的年降水量呈微弱的减少趋势,呈现出从西北向东南递增的趋势;皖北干旱与洪涝在不同时间尺度下分布较为均匀,呈现出反复交替出现的情况。从时间尺度看,秋季为旱涝高发时期;从空间尺度看,淮北、宿州、蚌埠为秋季干旱高发区,阜阳、宿州为春季洪涝高发区;旱涝急转事件均为旱转涝事件,在2000年之后旱涝急转事件具有更高的发生频率,占53年中旱涝急转次数的40%。

重庆多历时极值降水的概率型优选及应用

基于重庆34个国家气象站1981—2016年5 min,24 h至3 d的过程最大雨量共18个年极值降水序列,利用线性矩法计算6种常用概率分布函数的模型参数,通过备选最优模型筛选法客观选取各站各历时极值降水的最优概率模型,并将优选结果应用于重庆不同历时百年重现期降水的计算。结果表明:模型优选方法得到的重庆各站不同历时极值降水的最优线型略有差异,广义极值分布占比最大,三参数Weibull分布次之,三参数对数正态分布第三,皮尔逊Ⅲ型和Gumbel分布相当,指数分布最差。最优线型计算的重庆不同历时百年重现期降水的空间分布大值区由短历时的点状分布向长历时的片状分布转变,渝东北的大值中心受地形影响不断向北移动。基于线性矩法的概率模型参数估计及客观的线型优选过程具有较强的可操作性和适应性,可应用于其他工程气象参数的推算中。