瑞典南部集水区氮素迁移和持留的建模

波罗的海正在经受富营养化的危害,人们正在设法降低营养物质负荷。本文以瑞典南部(145 000km^2)氮素迁移为核心提出了模型方法(HBV-N),该模型已经用于国家的决策过程,以获得最佳管理措施。本文计算了1985～1994年间淡水系统的氮素淋溶量和持留量,向海洋的净迁移量,以及源的比例分配。输入数据是采用GIS处理的,还包括来自SOIL-N和MATCH的结果。对3725个子流域进行了逐日模拟,并对722个地点就测定时间系列进行了标定。扩散源污染通常在进入河网之前有10%～25%被持留。湖泊通常能减少湖区30～40kg/hm^2·a的氮素迁移量。平均而言,年毛负荷量的45%在迁移过程中被减少了,但时间和空间变化很大。进入海洋的有75 000t N/a。

瑞典区域气候模拟计划(SWECLIM)综述

瑞典区域气候模拟计划(SWECLIM)是一个历时6年半的国家研究网络计划,该研究网络主要涉及区域气候模拟、区域气候变化预测以及水文影响评估,并且为广大的利益相关人士提供相应信息。大部分研究活动主要针对北欧区域气候系统。最终促使建立一个先进的大气-海洋-水文相耦合的区域气候模型系统和一套区域气候变化预测体系,并促成了相关数据的积累和相关过程研究的进步。反过来,作为对不同社会部门影响分析的一个起点,这些也可以用来作为信息源和为教育服务,而且还为国际气候研究做出了贡献。

瑞典近期温湿年份与长期观察记录及未来气候变化的相关性

本文将瑞典近期温和而湿润的年度与温度、降水量和径流量的长期观察数据相对比,构建和分析了1901～2002年间瑞典南北方的空间平均数据系列。在此期间,降水量明显增多,但温度和径流增加不大。就全国平均来讲,1991～2002年和1901～1990年之间的差异为温度+0.7℃,降水量+11%,径流+7%。温度和降水在5%的水平上差异显著,但径流的差异不显著。但是,20世纪30年代天气同样温和,径流在20年代亦多。过去10年的典型特征是高温、高降水和高径流的结合。最近10年与以前年份之间的明显差异与瑞典气候情景预测的结果相一致,但在季节格局上不尽相同。

气候变化对水质的影响:瑞典南部的模型预测结果

基于6种区域气候变化情景,用模型方法对伦讷(Rnnea)河流域的农田土壤氮淋溶量、水流量和氮的持留量进行了模拟。另外,利用模型对富营养化的灵湖(Lake Ringsjn)的生物学响应进行了研究。将模拟结果与其他流域类似的研究进行了比较。不同气候变化情景对于水质有相似的影响,但影响程度有所不同。但是,由于在水文上缺乏明显的季节变化,在一种情景下出现了与其他各种情景不同的转移模式。就平均情况来看,研究结果表明,在未来的气候条件下,可能出现如下结果:1)农田土壤根系区及河水中的氮浓度都会明显增加,分别增加+50%和+13%;2)由于冬季径流量明显增加,每年由陆地向海洋输送的氮量也会明显增加(+22%);3)湖泊的生物化学过程发生明显变化,总磷和总氮的浓度都明显增加,分别增加50%和20%,同时,浮游藻类(如蓝藻细菌)增加80%。

流域养分减排的综合模拟:不同情景的效果、潜力和措施成本

对瑞典南部的伦讷(Rnnea)河流域(1900km^2)应用水力模型HBV-NP分析了目前养分负荷情况的详细特征和改善处理措施或减少土壤淋溶的可能性。对几种不同的情景进行了模拟,以求找到实现瑞典环境目标的策略,其目标为将人类产生的氮的输送量减少30%,磷的输送量减少20%。可以通过不同的方法达到目标,这些方法将会影响不同的污染者和社会部门。然而,没有任何一种单一措施是足够的。相反,为了达到预期的目标,采取综合措施是必要的。氮的减排目标最难以实现。为了更达到更为经济的目的,这些措施应该应用于对于减少净的海洋负荷影响最大的地区。与在整个流域采取措施相比,这一策略能够使成本减少70%～80%。综合流域模型对于减少环境控制项目的成本来说是有用的工具。

用HBV-NP模型估计流域营养流:对输入数据的敏感性

动态流域模型HBV-N通过增加磷输送的程序已得到进一步开发,现被称为HBV-NP模型。现已证明,该模型能够令人满意地模拟伦讷(Rnnea)河流域(1900km^2)的营养动力学。检验了该模型对输入数据的敏感性,结果证实,与流域尺度相比,在子流域尺度上,其对输入数据的选择的敏感性提高。在某些子流域,土壤和土地利用数据库的选择被认为是关键的,但在流域水平则没有显著的影响。尽管对点源和农村家庭排放的污染物采用样板和概括的方法在流域尺度上是可以接受的,但与利用更详细的当地信息相比,这种方法则显著地降低了该模型在某些子流域的性能。把流域分成64个子流域的做法对在流域出口处产生的模型性能与集总做法的效果类似。根据子流域水的平均渗滤量调整地区农田氮淋溶的输入矩阵对模型性能不会产生显著的影响。

应用多光谱卫星观测估算高纬度云量

云在气候系统中发挥着重要作用,并极大地影响着大气圈中和地球表面的辐射情况。现行估算表明,大气圈中云的净效应表现为冷却功能,且强度比大气圈中CO_2浓度翻番所产生的温室效应要高出数倍。因此,当研究云在可能的气候反馈机制中的作用时,区域性和全球云况监测是必不可少的。本文介绍了一种应用多光谱卫星数据估算北欧地区云况(云量)的方法。根据极地轨道NOAA卫星的高分辨率影像资料,我们采用一种云分类体系来计算1993年夏季的月云频。估算结果与现有地表观测资料具有很好的一致性。云况对地球表面的特征高度敏感。陆地和海洋之间的差异很大,在初夏尤其如此。波罗的海上空的云频明显地低于其周围的陆地区域。相反,山区的云频比其周围区域要高得多。