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渭河流域未来降水的预测与评估

更新时间:2009-03-28

1 绪 论

渭河流域是典型的干旱、半干旱地区,区域占比达到80%以上,经济快速发展的同时生态环境问题却非常严峻。该区域导致干旱的原因通常是以下2方面:①水文因素包括气候、气象,降水量的分配和区域分布等;②人类活动造成的生态平衡破坏,乱砍乱伐现象导致的自然植被的破坏,土地荒漠化等[1]

干旱的频发不仅对国民经济带来不小的损失,同时导致自然生态破坏、水资源短缺、荒漠化加剧等不利影响,在干旱半干旱的渭河流域地区,这种现象越发的突出。减少地区未来干旱带来的诸多危害是一个城市可持续发展中很重要的因素,所以客观任认知环境变化下的水文序列演变,探索其规律,研究其未来的发展趋势,并对未来干旱的特征和可能性进行预测是对该地区水资源的可持续利用、水利工程的高效运行等具有非常深远的意义。

在并购的过程中,支付方式是影响收购企业的资本结构的一个重要因素,是并购双方需要重点考虑的问题。目前的支付方式主要有:现金支付、股票支付、资产置换支付、债权支付以及混合支付等方式。与此同时,中国的并购市场在进行着不断的创新,2016年2月,中国证监会以书面形式传达了未来并购重组监管的五大方向,其中之一就是“支持并购重组创新,研究并购重组支付创新方式,引入优先股和私募可交换债等方式”。由此可见,支付方式的多元化已经成为不可逆转的趋势。

2 模式集合对未来降水的预估

2.1 CMIP5试验

CMIP5模式分析中有全球碳循环和动态植被过程,相比其他分析方法,优势在于海洋和大气分析模式的水平分辨率的增大,对大气环流动力结构的改变,造成通量处理方案对流层和平流层的气溶胶处理措施的改良,模式结果的种类相应提高到>50,是现行模拟分析预测较为前沿的一种分析方法[2]

边缘缺陷的预处理过程如图3所示。对采集的原图像进行灰度化处理,转化为256级的灰度图,分别采用图像增强来提高勺子和背景的对比度,图像二值化方法来分割出金属餐具,图像滤波法滤除图像中的噪声点,边缘检测法检测金属餐具的边缘。

从图4可以看出,排放情景的与否对未来3个时期的多年平均降水影响几乎一致,计算值和基准期实测值相比增加不多,尤其是在2080s,增长的速率最显著,增幅也最明显。RCP4.5和基准期实测值相比增大85mm,RCP8.5和基准期实测值比较增大65mm。而且温室气体排放不断增加,地区降水量反而不断减小。

文章使用中等排放(RCP4.5)和高等排放(RCP8.5)两种温室气体浓度的排放程度,其中的20个气象因子来预测未来2006-2099年的渭河流域月平均降水情况。未来100a稳定浓度用单位面积辐射强迫表示,故在2100年所能达到的辖射强迫分布大致在2.6、4.5、6.0、8.5W/m2,RCPs特征如表2。

 

1 CMIP5NCEP在再分析资料因子对比表

  

模式CMIP5NCEP在再分析资料物理含义变量名称变量名称850/500hpa气温ta85000/50000/KAir850/500/℃850/500hpa位势高度zg85000/50000/mHgt850/500/m850/500hpa空气压力朗格朗日趋势wap85000/50000pa/sOmega850/500hpa/s850/500hpa相对湿度hur85000/50000/%Rhum850/500/%850/500hpa纬向风速uas85000/50000/m·s-1Uwnd850/500/m·s-1850/500hpa经向风速vas85000/50000/m·s-1Vwnd850/500/m·s-1表面气温/tsKAir/℃地表大气压力ps/paPres/hpa海平面压力psl/paSlp/hpa地表纬向风速ua/m/sVwnd/m/s地表经向风速va/m·s-1Uwnd/m·s-1地表风速sfcwind/m·s-1Wspdm/s对流层温度tatrop/KAirtrop/℃对流层大气压力Pstrop/paPrestrop/pa

利用神经网络径向算法,根据CNRM-CM5在RCP8.5、RCP4.5两种情景下的输出来预测渭河流域未来的降水。基准期为1971-2000年,30年的时段时间区段划分未来为2020s(2011-2040)、2050s(2041-2070)、2080s(2071-2100)三个时期进行分析研究。具体见图4。

1 两种模式与necp再分析资料网格空间分辨率对比图

  

2 CNRM-CM5/CanESM21970-1990/1990-2010年与GPCP降水差值分布图

2.2 CMIP5模式排放情景

The RCPs既包括了温室气体和大气污染物排放,对土地利用带来的未来气候变化,是近些年气象分析中的新模式,还包括大气排放情景的大小最值,较清晰的分析气候条件的缓解情景。

在市政道路中,城市快速路与高速公路基本都以交通功能为主,因此,设置的标线主要有车道分界线、出入口标线和导流线(见图1)。低等级城市道路的功能和交通参与者较为复杂,主干路和次干路中除了设置车道分界线,还需要增设引导公交车停车的港湾式停靠站标线,在红绿灯路口还需设置相应的人行横道线和导向箭头;城市支路在与主干路、次干路相交道路口需设置人行横道线,如果道路宽度超过2个车道,需再增设车道分界线和导向箭头等(见图2)。二级、三级公路的标线基本只有车道分界线、导向箭头、出入口导流标线和车种专用车道线。四级公路甚至农村道路对标线的要求更为简单,只需设置让行标线。

RCPs的土地利用格网信息中包括短期的气候驱动因子,如硫酸盐气溶胶等,还包括长期的温室气体。依据4个超长时期(2006-2300年)历史资料,能够比较准确的预测未来超长时期的气候气象变化情况。IPCC AR4中的模拟试验IPCC5的排放情景中,分析出6种常用到的排放情景。变暖典型浓度的未来情景试验包含RCP2.6、CP4.5、RCP6.0、RCP8.5四个指标见图3。

  

3 不同情境模式下未来100a典型路径浓度特征

1.牛传染性鼻气管炎。肉用牛多见,其中又以20日龄的犊牛最为易感,病死率也比较高;其次是奶牛。病牛为主要传染源,通过空气经呼吸道传染、胎盘侵入胎儿引起流产,应激状态会激活病毒导致发病。

 

2 两种情景下典型浓度路径特征

  

名称路径形式辐射强迫相当浓度RCP4.5没有超过目标水平达到稳定2100年后稳定在4.5W/m2≈650CO2-eqRC8.5持续上涨2100年后稳定在4.5W/m2≈1370CO2-eq

3 基于CNRM-CM5模式降尺度预估降水

文章使用耦合模式中精度较高的CNRM-CM5和CanESM2两种模式情景下(RCP4.5,RCP8.5)的月平均分析资料,CNRM-CM5模式分辨率为128×256,网格空间分辨率为1.4×1.4。CanESM2模式分辨率为64×128,网格空间分辨率为2.8×2.8。利用距离倒数权重插值法,将网格分辨率调整和NCEP再分析数据一致的分辨率见图1。两种模式在1970-1990/1990-2010年与GPCP降水差值分布见图2。

 

4 两种排放情景下CNRM-CM5对未来90年渭河流域降水的模拟

CMIP5模式是在历史降水序列降尺度模型的基础上建立并进行预估,输入ncep再分析资料,分析资料和CMIP5输出的气象因子物理含义和单位不同,表1为necp再分析资料和CMIP5输出资料20个因子对比表[3]

在RCP4.5排放情景下,未来90a内的降水量呈现逐渐增大,3个时期的增长率分别为1.35、0.47、1.74,结果和基准期相比分别增大44.3mm、85.2mm、113.8mm。

RCP4.5排放情境下,未来3个时期, 2020s春夏秋三季降水和基准期比较,数值降低,冬季降水反而略有增加,2050s四个季节降水都增大趋势,2080s仅夏季降水比例降低,其他三个季节都增大;比较三个时期的降雨量结果,春季和秋季一直是增大,夏季先增大、后减小,冬季降水也是一直增加。分析得知:降水量最大的月份是基准期7月,三个时期都是9月,降水最大月份有向后推移的趋势,各时期9-10月的降水量增大趋势明显,6-8月份降水量明显减少,年内降雨分配均匀,两种情景下的CNRM-CM5模拟效果对比见表3。

在RCP8.5排放情景下,未来90a内的降水量也是呈现出逐渐增大的趋势,三个时期的增长率分别为1.75、0.44、2.25,和基准期的结果比较增大42mm、73mm、89mm。

 

3 两种情景下CNRM-CM5模拟效果对比表

  

时间RCP4.5RCP8.5基准期均值之差/mm趋势基准期均值之差/mm趋势2020s3.61.35(增长)9.261.75(增长)2050s410.47(增长)210.44(增长)2080s671.74(增长)392.25(增长)2011-2100351.182(增长)170.77(增长)

根据全球气候模式CanESM2模式利用径向机神经网络算法,计算出的两种排放情景下CanESM2对未来90a渭河流域降水模拟如图5所示。

4 基于CanESM2模式降尺度预估降水

RCP8.5分布规律和RCP4.5类似,区别在于秋季的降水差别较大外,其他季节均和RCP4.5模拟值类似。

5 两种排放情景下CanESM2对未来90a渭河流域降水模拟

图5可看出,排放情景的不同,在未来3个时期的多年平均降水的模拟值和实测值比较,都呈现增大趋势,RCP4.5较基准期增大73mm,RCP8.5增大55mm。两种不同排放模式对比发现,未来渭河流域的降水量随着温室气体排放,呈现反比关系,但和基准年实测值比较一直增大。

在RCP4.5排放情景下,未来90a内的降水量一直增打,3个时期的增长率分别为1.3、0.73、1.86,分别较基准期增加了42mm、74mm、105mm。

采用主题词与自由词相结合的方式,计算机检索EMbase、PubMed,中国生物医学文献数据库(CBM)、中国学术期刊全文数据库(CNKI)、维普中文科技期刊数据库(VIP)和万方等数据库,收集卡贝缩宫素注射液对比缩宫素注射液用于预防产后出血的随机对照研究,检索时限均从2000年1月—2017年12月。中文检索词为:卡贝缩宫素,缩宫素,产后出血,不良反应,中国人群。英文检索词为:carbetocin,oxytocin,postpartum hemorrhage,ADR。

(8)孝昭始元中,汉官者梁成恢及燕王侯星者吴莫如,见蓬星西方天市东门,行过河鼓,入营室中。(班固《汉书.天文志》)

在RCP8.5排放情景下,2011-2040年期间降水量逐年减少,减小幅度是-0.7,和基准期降水量相比增大45mm。2050s降水量缓慢减少,减小幅度是-1.6,和基准期降水量相比增大51mm。第三时间段内的降水量缓慢增大,增长幅度2.21,多年平均降水量增大83mm。对比表见表4。

 

4 两种情景下CanESM2模拟效果对比表

  

时间RCP4.5RCP8.5基准期均值之差/mm趋势基准期均值之差/mm趋势2020s3.61.33(增长)9.261.73(增长)2050s410.73(增长)210.48(增长)2080s671.86(增长)392.28(增长)2011-2100351.18(增长)170.77(增长)

RCP4.5排放情境下,和基准期比较未来三时期的模拟结果中,2020s春冬两季降水有所增加,夏秋缓慢降低;2050s春秋冬三季降水均有所增加,但夏季减少;2080s仅夏季降水降低,其他三个季节都逐渐增大;三个时期相比较,春、秋两季一直保持增大趋势,夏季降水先增大而后减少,冬季降水一直增加。降水最大月份结果和CNRM-CM5一致,年内降雨分配均匀。

5 总 结

文章根据全球气候模式CNRM-CM5模式和CanESM2模式在RCP8.5、RCP4.5两种情景下的输出,基于径向基神经网络算法的降尺度预测渭河流域未来的降水情况。通过模拟结果和实测值对比分析认为相同模式不同情景预估的降水序列差异明显,相同情景下的不同模式预估值基本相同,与基准期相比,降水均有所增加。

参考文献:

[1]冯德光.干旱和旱灾研究中应更新的几个概念[J].海河水利,1998(06):35-36.

[2]张波,陈润,张宇.旱情评价综合指标研究[ J].水资源保护,2009,25(01):21-24.

 
吕高德
《黑龙江水利科技》 2018年第04期
《黑龙江水利科技》2018年第04期文献

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