Cross-correlation between WMAP and 2MASS: non-Gaussianity induced by the SZ effect

We study the non-Gaussianity induced by the Sunyaev-Zel'dovich (SZ) effect in cosmic microwave background (CMB) fluctuation maps. If a CMB map is contaminated by the SZ effect of galaxies or galaxy clusters, the CMB maps should have similar non-Gaussian features to the galaxy and cluster fields. Using the WMAP data and 2MASS galaxy catalogue, we show that the non-Gaussianity of the 2MASS galaxies is imprinted on WMAP maps. The signature of non-Gaussianity can be seen with the fourth-order cross-correlation between the wavelet variables of the WMAP maps and 2MASS clusters. The intensity of the fourth-order non-Gaussian features is found to be consistent with the contamination of the SZ effect of 2MASS galaxies. We also show that this non-Gaussianity can not be seen by the high-order autocorrelation of the WMAP. This is because the SZ signals in the autocorrelations of the WMAP data generally are weaker than the WMAP-2MASS cross-correlations by a factor f(2), which is the ratio between the powers of the SZ-effect map and the CMB fluctuations on the scale considered. Therefore, the ratio of high-order autocorrelations of CMB maps to cross-correlations of the CMB maps and galaxy field would be effective to constrain the powers of the SZ effect on various scales.

黄土高原不同密度刺槐(Robinia pseudoacia)林地水分生产力与土壤干燥化效应模拟

应用WinEPIC模型模拟研究了1957~2001年期间黄土高原半湿润区长武和半干旱区延安不同密度刺槐(Robinia pseudoacia)林地水分生产力演变规律和深层土壤干燥化效应。结果:(1)长武和延安高密度(6000株/hm2)、中高密度(4500株/hm2)、中低密度(3000株/hm2)和低密度(1500株/hm2)等4种处理刺槐林地逐年生物量模拟值均呈现快速增加、达到最大值后又逐年波动性降低的变化趋势,林地密度越高早期逐年生物量越高,后期逐年生物量差异缩小,两地均以低密度处理逐年生物量平均值和累积生物量模拟值最高;(2)4种密度处理45年生刺槐林地年均耗水量值基本相等,长武和延安分别为603mm和566mm,但生长前期年耗水量明显高于后期,并高于同期年降水量,林地密度越高前期耗水量越高,中期以后各密度处理耗水量基本接近且波动趋势基本一致,林地密度越高干旱胁迫程度越重;(3)模拟生长初期,4种密度处理刺槐林地0~10m土层逐月土壤有效含水量均呈现强烈的波动性降低趋势,长武各密度处理刺槐林地分别在7~23年生、延安分别在7~17年生之后逐月土壤有效含水量均在0~200mm较低水平上随降水量变化而波动..

黄土高原土壤干层评定指标的改进及分级标准

土壤干层是黄土高原普遍存在的特殊土壤水文现象,研究其现状、成因、防治、调控措施等对科学认识区域植被承载力、土地生产力以及低效林草改造和可持续植被建设等有重要理论与生产指导意义,而合理通用评判指标与分级标准是开展土壤干层研究的基础。目前黄土高原土壤干层尚无统一评判指标与分级标准,给区域土壤干层研究带来困难。本文在已有研究成果的基础上,提出用土壤有效水饱和度/不饱和度作为土壤干层评判指标,并给出其分级标准。该评判指标计算简单,具通用性和可比性,可望成为土壤干层的通用评判指标。

黄土高原典型小流域综合治理的水文生态效应(英文)

从流域产流规律及水土保持措施改变引起的土壤水分状况和流域蒸散发的变化等方面评价了黄土丘陵沟壑区泉家沟流域水土保持措施变化对流域水分生态环境的影响。结果表明:水土保持与生态建设过程改变了土地利用结构,对小流域水环境变迁具有很大的影响作用,主要表现在:减少地表径流量,径流模数1996～2000年平均较1980～1985年减少了36.1%;不同治理措施土壤水分状况不同,灌木林地、人工草地和乔木林地均存在深度和厚度不等的土壤"干层";不同地貌部位土壤储水差异很大,阴坡的水分环境优于阳坡,沟底优于峁顶,缓坡优于陡坡;林草措施对流域总蒸散量起着决定性作用,1991～1995年流域林草地面积达到最大,总蒸散量也达到最大,与治理初期相比,总蒸散量累计增加了56.3mm。

黄土塬区旱作农田高生产力的水分环境效应与产量波动性

以长武生态站水肥产量效应的长期定位试验资料为基础，结合模型预测的分析方法，揭示出黄土高原旱作塬区高产农田的水分环境效应在于过度消耗土壤水库，降低土壤含水量，使作物生长转而过度依靠年度降水，出现年际产量的高波动性。指出旱作高产高波动性具有可持续性，它是当前旱作农业的基本特点。

黄土丘陵区退耕地土壤水分入渗特征及影响因素

为评价退耕还林(草)工程的成效及认识下垫面改变对土壤水文过程的影响,采用圆盘入渗仪以4、6、8年退耕地为对象,长芒草草地为对照在黄土丘陵区分层(表层、20 cm、40 cm)研究退耕地土壤水分入渗特征,并探讨其影响因素。结果表明:1)较短年限退耕地表层土壤入渗能力较天然草地差,而下层入渗能力较天然草地强;2)退耕地下层的初始入渗速率是表层的1.2~1.4倍,稳定入渗率是表层的1.9~2.8倍,饱和导水率是表层的1.9~3.0倍;3)随着退耕年限增加,表层土壤入渗能力下降,而下层入渗能力增强;4)土壤结皮阻碍退耕地表层土壤的入渗。

黄土塬区不同水分条件下冬小麦氮肥效应与土壤氮素调节

在黄土旱塬长期定位研究表明 ,根据小麦生育年降水量施用氮肥 ,将能更好地发挥肥料效益。丰水年、平水年氮肥增产效果极为显著 ,应加大施用量 ;干旱年氮肥效果受抑 ,应减少施用量。氮肥利用率受降水等因素影响 ,年际间变化幅度为 6.4%～ 58.6%。氮肥利用率亦随施用量的增加而降低 ,变化幅度为 2 5.4%～ 42 .9%,且其利用率与施肥利润的高低并不同步。施用有机肥或氮磷有机肥配施、轮作中增加豆科作物 (或牧草 )能有效地调节改善土壤氮素状况

一个改进的随机动力学水平衡模型及其应用研究Ⅱ.应用

本文用黄土高原长武农业生态试验站的冬小麦长期定位试验资料对改进的随机动力学水平衡模型进行了准确性检验 .从模型对参数反映的敏感性分析和模型计算值与数值模型WAVES的比较 ,以及模型对黄土区旱作高生产力的水分环境效应的评价结果 ,均证明改进的随机动力学水平衡模型能比较准确地预测一定生产力水平、特定生态系统平衡体系水均衡要素的定量分配和土壤含水量的动态变化 .

黄土高原土壤水分与水土保持措施相互作用

土壤水是重要的生态水源和水文要素之一 ,黄土高原位于干旱半干旱地区 ,降水量的年际变化大和季节分配极不均匀 ,土壤水资源对植物生长发育的影响尤为重要。同时 ,土壤水的数量及其分布也受人类活动影响。水土保持措施是黄土高原人类改造下垫面过程之一 ,这种改造会影响土壤水分的静态分布和动态过程。水土保持坡面工程措施能有效地提高土壤含水率。深根系人工林草植被使土壤含水率降低 ,甚至造成利用性土壤干层 ,影响人工植被的永续发展。尽管天然植被也有较高的生产力水平 ,但并未引起土壤水分状况的恶化 ,这是黄土高原植被营造及规划中值得注意和进一步研究的问题

黄土高原土壤水资源与植树造林

论文在对黄土高原土壤水分资源的赋存条件和土壤水分循环与平衡分析基础上， 讨论了人工林系统的土壤水文效应、 土壤干燥化──土壤干层的形成与植树造林问题。

旱作高产田产量波动性和土壤干燥化

根据旱地作物长期田间试验数据 ,论述了旱作农业生产中作物产量波动性是一个规律性现象 ,并用波动系数加以表述。研究结果表明旱作高产田与低产田相比 ,存在相似的产量波动性 ,区别是它在较高产量水平上波动。高产田作物耗水量较高 ,从而导致土壤相对干燥化。土壤干燥化是高产田产量产生波动性的直接原因 ;而低产田则因作物吸水能力低 ,土壤储水不能充分利用所致

黄土区渭北旱塬苹果基地对区域水循环的影响

通过对苹果地、农田和其他塬面主要土地利用方式的比较研究 ,发现苹果地土壤入渗速率大、降雨产流率低和存在生物利用型土壤干层。这些水文学性质将增强土壤 -植物 -大气间垂直水分交换 ,削弱降雨转化为地表径流和地下水的比例 ,最终影响区域地表和地下水资源的数量。另外土壤干层的出现还削弱了土壤水库对年际和季节性干旱的调节作用 ,导致苹果产量随降雨量的自然变化呈现较大波动

ANUDEM和TIN两种建立DEM方法的对比研究

针对流域水文和土壤侵蚀定量模拟分析需要,对基于TIN和Hutchinson方法建立的DEM表现地形形态和起伏的能力进行了对比研究。结果表明,基于TIN建立的DEM始终存在一些平顶现象,一些较小的侵蚀沟被忽略,其上提取的河流不完全连续,多处出现多重线条河流,因而不能如实地反映地形起伏的细部特征。而基于ANUDEM建立的DEM,其派生等高线的形状与输入等高线吻合较好,较好地表现了地形的形态和起伏,对地形和坡度的反映更加连续和光滑,其上提取的河流信息基本与地形图上的河流一致。

CLIGEN降水要素在黄土塬区的适应性评估

CLIGEN是目前较全面产生降水要素(降水量、历时、达到最大降水强度的时间与降水总历时的比率、最大降水强度与平均降水强度的比率)的天气发生器,其生成降水要素的质量直接影响水文和农业响应模型的输出结果。利用黄土高原长武1957—2001年的日气象观测数据、王东沟流域1988—2001年的降水要素数据和CLIGEN生成的100年日气象数据,对CLIGEN模型产生日、月、年降水量的均值和方差、概率分布、降水极端值和降水历时、强度进行评估。结果表明:CLIGEN对日、月和年降水量均值的模拟效果较好,相对误差都不大于1.0%;对标准差的模拟结果偏低,相对误差的绝对值小于6.6%;没有模拟出日降水量的概率分布,但是较好地模拟出了月和年降水量的概率分布;对日、月和年最大降水量的模拟误差较大,表明CLIGEN对极值的模拟精度有待提高。CLIGEN很好地模拟出连续降水的频率,但是连续干旱天数在20 d以内的累积频率的平均相对误差为8.9%;CLIGEN产生的最大降水强度与平均降水强度的比率高于实测数据;相对于实测数据,CLIGEN模拟的降水历时和降水量具有相同的趋势,对小降水量或短历时的模拟结果偏高,对大降水量或长历时的模拟结...

Effects of temperature change on water discharge, and sediment and nutrient loading in the lower Pearl River basin based on SWAT modelling

National Natural Science Foundation of China [U0633002, 30670385]