概念文件通用的雨水收集系统存储—可靠度—产量关系.PDF

  中国水利水电科学研究院主办 总第 158 期 2014 年第 15 期 主编：孟志敏 2014 年 8 月 25 日 责编：孟 圆 王妍炜 王 莹 高继阳 Tel E-mail：internews@ 理解降水的变化； 在 2025 年之前消除饥饿：非洲着眼更高的目标； 气候变化的人类动力学； 斯德哥尔摩世界水周； 水与灾害专题会—概念文件 全球会议纵览 通用的雨水收集系统存储—可靠度—产量关系 雨水收集系统的储水空间往往很难设计，因为集水系统必须针对当地的降雨模式而 专门设计。我们在此介绍的是一种估算所需储水空间的通用方法，采用地区回归方程来 解释全美大陆的雨水收集系统因气候原因产生的不同表现。我们对有连续日降水记录的 231个站点进行了一系列模拟，建立了储水量—可靠度—产量关系模型（SRY模型），模 型的可靠度分别为 0.8、0.9、0.95 和 0.98。多元对数线性回归可以得出包含需求、集 水面积和当地降水数据在内的储水量方程。仅使用两个降水参数时，大陆回归方程即表 现出卓越的拟合优度(R2 0.96 —0.99)，当考虑具有更多同类降雨参数的三个地理区域 时，符合度更高。 基于预期产量和可靠性、集水面积和当地降雨量统计数据，SRY 模型可以对美国几 乎所有地方集雨罐的规模做出初步估计。我们的方法可以推广到世界其他地区，本文提 供的方程也可用于探究雨水收集系统对气候变化的反应。这一模型还可用在地区规划研 究中，用于评估广泛使用雨水收集系统以满足供水需求所产生的净收益。我们列出了此 项工作许多的扩展应用领域。这些广泛应用充分证明了我们的雨水收集系统初级通用 SRY模型的价值。 摘自： /1748-9326/9/7/075007 1      第二版 专题报道 理解降水的变化 随着气候变暖，我们预计全球降水量会增加。但直至 20 世纪末，许多气候模型 都没有显示出这种增长。为了理解这种不一致，来自英国气象局的研究人员开始回 归基础进行探索。  利威亚·索普（Livia Thorpe ）和蒂莫西·安德鲁（Timothy Andrews ）研究了大 气层中的辐射强迫对降水的直接影响。这种强迫由于温室气体和气溶胶等物质数量 的变化而导致，一般使降水量减少。温室气体和黑碳等气溶胶浮在大气层上部，改 变大气层的温度，进而使大气层的结构和动力学发生变化。与之相反，地球表面温 度的升高会使降水增加。  “黑碳对降水的影响如此之大，这一发现令人意外，”安德鲁对环境研究网表 示，“它的影响远超表层温度升高的效果。目前还不清楚具体的原理，可能与吸收 大气层的日光，改变大气稳定性和循环机制有关。”  索普和安德鲁利用一个简单的能量守恒模型分离出表层温度升高和辐射强迫的 对立效应，并将这个简单模型计算的降水变化与更复杂的大气海洋环流模型 （AOGCMs ）模拟的历史和21 世纪情景进行比对，结果匹配度很好。  “这样的结果支持了我们对降水改变驱动因素的理解，”索普说，“我们的方 法也显示出，在认识温度升高多少的同时，还要认识造成温度升高的原因，因为不 同的因素影响降水的方式各不相同。”  最大的挑战之一是计算出大气层中每个强迫介质—温室气体、气溶胶等的直接 影响。索普和安德鲁不掌握更复杂模型的大气辐射强迫，所以改为对其进行独立估 算。  “我们选取了大气顶部的辐射强迫时间序列，能够告诉我们进入和离开大气层 的能量差值，通过进一步计算我们能够估算大气层吸收了多少能量，那么其余的能 量被地球表面吸收。”索普表示。 两位研究人员还研究了全球降水变化的规律以及表