中俄原油管道工程(漠河-大庆段)沿线气温、地表和浅层地温年际变化特征

分析了中俄原油管道(漠河-大庆段)沿线自建站至2005年的月平均气温和地温观测资料,并通过插补建立了1961-2005年漠大沿线各站各季及年平均温度资料完整序列.结果表明:各站年平均气温具有很好的相关性,近40多年年平均气温在20世纪60年代最低,70年代略有回升,80年代后气温逐渐升高,进入90年代后期升温有所减缓;沿线各站的年平均地表温度也是20世纪70年代最低,70年代进入80年代升温最明显.气温升温最显著的是冬、春季,升温率分别达到0.71 ℃·(10a)-1和0.48 ℃·(10a)-1,夏季升温率只有0.27 ℃·(10a)-1.年平均气温和地表温度的升温率分别为0.45 ℃·(10a)-1和0.27 ℃·(10a)-1,气温的升温比地表温度要快.年平均地表温度要比年平均气温高,深层地温的变化趋势与气温基本一致,在位相上有1～2 a的差异.     

1981-2010年三江平原40～320cm深地温变化特征

利用1981-2010年黑龙江佳木斯气象站40～320cm逐月平均地温观测资料,研究了三江平原地温变化规律、气候突变、异常年份及冻融特征等.结果表明:40～320cm年平均地温呈极显著升温趋势,升幅为0.496～0.574℃.(10a)-1,其中夏季升幅最大;月平均地温呈波形变化,振幅随深度增加而减小;1月随着深度的增加地温逐渐增大,7月地温随深度增加而减小,维持正梯度.除秋季40cm和80cm,冬季320cm平均地温变化相对平稳,未出现地温突变现象,其他各层年、季平均地温均发生了突变;40cm和80cm年平均地温在1981年出现了异常偏冷,320cm年平均地温在20世纪90年代末出现了异常偏冷,40cm和160cm年平均地温在2004年出现了异常偏暖;80cm土壤较40cm冻融时间出现晚,冻结期缩短18d左右,土壤的冻结过程比消融过程要快.     

中俄原油管道工程(漠河大庆段)沿线气温、地表和浅层地温年际变化特征

分析了中俄原油管道(漠河-大庆段)沿线自建站至2005年的月平均气温和地温观测资料,并通过插补建立了1961—2005年漠-大沿线各站各季及年平均温度资料完整序列.结果表明:各站年平均气温具有很好的相关性,近40多年年平均气温在20世纪60年代最低,70年代略有回升,80年代后气温逐渐升高,进入90年代后期升温有所减缓;沿线各站的年平均地表温度也是20世纪70年代最低,70年代进入80年代升温最明显.气温升温最显著的是冬、春季,升温率分别达到0.71℃.(10a)-1和0.48℃.(10a)-1,夏季升温率只有0.27℃.(10a)-1.年平均气温和地表温度的升温率分别为0.45℃.(10a)-1和0.27℃.(10a)-1,气温的升温比地表温度要快.年平均地表温度要比年平均气温高,深层地温的变化趋势与气温基本一致,在位相上有1～2a的差异.     

1961-2010年西藏季节性冻土对气候变化的响应

利用西藏1961-2010年17个站点最大冻土深度、 土壤解冻日期等资料, 采用气候倾向率、 累积距平、 信噪比和R/S分析等方法, 分析了近50 a西藏季节性冻土的年际和年代际变化特征, 预估了未来50 a和100 a最大冻土深度变化. 结果表明: 近50 a林芝最大冻土深度以1.4 cm·(10a)^-1的速度增大, 其他站点均呈减小趋势, 为-0.7~-21.3 cm·(10a)^-1, 以那曲减幅最大. 近30 a来大部分站点最大冻土深度减幅更大, 为-0.92~-37.2 cm·(10a)^-1, 并随着海拔升高, 最大冻土深度减幅在加大. 近40 a来当雄、 江孜和林芝土壤解冻日期表现为推迟趋势, 为2.1~5.2 d·(10a)^-1, 其他站点呈提早趋势, 平均每10 a提早1.8~12.7 d. 在10 a际尺度变化上, 近40 a大部分站点年最大冻土深度呈逐年代变浅趋势, 土壤解冻日趋于提早. 那曲、 安多和泽当年最大冻土深度分别在1984、 1987年和1979年发生了突变, 从一个相对偏深期跃变为一个相对偏浅期. 近40 a来各站点年最大冻土深度的Hurst值均大于0.5, 说明未来大部分站点年最大冻土深度仍将变薄. 如果未来气候按升温率0.044 ℃·a^-1变化, 50 a后西藏最大冻土深度减小1.1~77.3 cm, 未来100 a可能减小1.2~91.4 cm; 气候按升温率0.052 ℃·a^-1变化, 50 a后最大冻土深度减小2.1~155 cm, 未来100 a可能减小2.5~183 cm. 最大冻土深度变浅显然与气温、 地温的显著升高直接有关.     

1961-2015年山东省济宁市地温与气温变化的相关分析

土壤温度直接影响着作物的生长,在气候变暖的大背景下,研究地面浅层下温度的变化,对指导农业生产意义重大。利用1961-2015年济宁国家级气象站气温和0～20cm地温资料,采用气候倾向率、累积距平、信躁比、蒙特卡罗检验等统计方法,对气温和地温的年、季变化和气候突变及异常特征进行相关分析。结果表明：年、季平均气温和地温均呈极显著增温趋势,增幅为0.18～0.58℃·（10a）^-1,地温增幅小于气温,地温春季增幅最大,气温冬季增幅最大。年平均地温与气温呈极显著正相关,相关系数均在0.87以上,其中20cm地温与气温的相关系数最大为0.93,5cm最小为0.87,春季最大,冬季最小。气温极值的变化与地表温度极值的变化相关性极为显著,平均最低值的相关系数最高。年平均气温和15cm、20cm平均地温在1986年、0cm平均地温在1993年发生了突变,突变前为冷期,突变后为暖期,自20世纪80年代末以来,气温与20cm地温的变化规律最为接近。四季中,气温与0cm地温的异常年份具有较好的一致性;春、夏、秋三季地温和气温分别在2014年、2013年、1998年异常偏高,冬季地温异常年份受气温异常的影响最小。     

新疆43a来夏季0℃层高度变化和突变分析

采用1960-2002年新疆11个探空站逐日观测资料,按气候特点和径流情况把新疆划分为阿尔泰山西坡,天山北坡,天山南坡,昆仑山北坡,北疆西部5个区域,分析了43a来新疆夏季0℃层平均高度变化趋势和空间分布差异.结果表明:新疆夏季0℃层平均高度43a来总体呈上升趋势,20世纪60年代经历了一个明显下降的阶段,70年代变化相对平缓,80年代初开始上升,90年代初以后上升明显,表现为突升,但均未发生显著气候突变.新疆除了昆仑山北坡0℃层下降外,其余均为明显升高;升幅从南向北、从西向东增加.尽管各地变化不尽相同,但80年代初至今的上升趋势和90年代初期开始的涌升现象较为一致.0℃层高度的上升意味着高空中低层大气气温在升高,说明新疆近年来不仅近地面气温在升高,高空同样气温在变暖.     

青藏高原河源区气候变化特征分析

利用1954-2007年青藏高原河源区(包括长江、黄河、澜沧江、怒江和雅鲁藏布江)30个气象站的年平均气温和降水量,通过计算气候倾向率和距平小波分析(墨西哥帽小波函数)等方法分析了近54 a来青藏高原河源区的气候变化特征.结果表明:青藏高原河源区年平均气温变化在7~-3℃之间,由东南向西北逐渐减少;并呈现逐年上升的趋势,自20世纪90年代以来升温更为强烈.年降水量的分布大致是由东南向西北逐步减少,在同一纬度上,东部的降水量多于西部,2001-2005年的多年平均降水量达到历史最大值.年平均气温和降水的周期振荡在高频区振荡频繁,有多个突变点,中低频区则较平缓.不同河源区的气温增温率具有显著的区域性差异,雅鲁藏布江源区最大(0.54℃.(10a)-1),黄河次之(0.31℃.(10a)-1),澜沧江和怒江最小(0.17℃.(10a)-1).除少数气象站外,区域内各站的年平均气温也普遍升高.澜沧江源区是整个青藏高原河源区降水量升幅最大的地区,而雅鲁藏布江源区为降水量升幅最小的区域.从整个青藏高原来看,温度和降水均普遍升高,整个区域呈现暖湿化趋势,但降水量的增加较微弱.     

黑龙江省春季浅层(0～20cm)地温变化特征及预报

利用1981-2012年黑龙江省74个气象观测站的气温、0 cm、10 cm、20 cm地温春季(3-5月)逐日资料,分析了黑龙江省春季浅层地温、气温变化特征.结果表明:0 cm地温年际间波动大,全省平均1987年最低,2008年最高;全省变化存在明显的空间一致性;尽管气候变暖使1990年代以后春季0 cm地温偏低年出现相对减少,但是出现春季浅层地温偏低的年份比例仍超过三分之一,并具有南部、北部反向变化的特征,2005年以后南北差异有减小的趋势.各地3月份开始解冻,主要农区10 cm地温稳定通过6℃的日期主要集中在4月中下旬.以10 cm地温为预报量,利用黑龙江省逐日气温、20 cm地温资料建立春季浅层地温预报模型,回代和2013年预报检验平均绝对误差平均为1.05℃,绝对误差最大值为1.9℃,4月份的预报结果要好于3、5月,可以应用于业务指导.     

东北地区地温和冻结深度时空特征的细化分析

根据东北地区144个国家气象站1951—2016年的地温和土壤冻结深度资料,采用实测资料统计及统计建模推算的方法,对东北地区地温和冻结深度时空特征进行了细化分析。结果表明：东北地区地温整体由南到北逐渐降低,冻结深度逐渐增大。各层年平均地温呈向北2个纬度降低1 ℃左右,年平均最大冻结深度为向北2~3个纬度加深30 cm左右,极端最大冻结深度为向北2个纬度加深30 cm左右。地温和冻结深度与纬度关系显著,与经度和海拔也有一定相关性,但在东北北部的多年冻土区基本不受后两者影响。不同深度的地温季节特征不同,地表温度季节特征与气温一致,160 cm以下深度四季温度从高到低为秋、夏、冬、春。地表夏季与冬季温差达到33.5 ℃,而320 cm深处最热季与最冷季的温差仅为7 ℃。气候变暖使得东北地区各层地温升高、冻结深度减小、冻结期缩短,尤其在多年冻土区及其临近的高纬度季节冻土区更为显著。相对于下层土壤,地表升温最大。伊春地表升温趋势达到1.16 ℃?（10a）^-1,40~320 cm土层升温趋势为0.60 ℃?（10a）^-1左右,冻结深度减小、冻结期缩短趋势分别达到 23 cm?（10a）^-1、8 d?（10a）^-1,大幅升温不利于多年冻土的存在。     

青海湖北岸土壤温度变化特征

利用1981-2008年刚察站0～320cm逐月平均土壤温度资料和2001-2008年逐日土壤温度观测资料,分析了青海湖北岸土壤温度变化特征、气候突变和异常年份.结果表明:各层年、季平均土壤温度呈现为极显著的升高趋势,升温率为0.25～0.91℃.(10a)-1;月平均土壤温度呈波形变化,位相随深度增加而滞后;日平均土壤温度呈正弦曲线变化;1月和10月随着深度的增加,土壤温度逐渐增大,4月和7月土壤温度随深度增加而减小;14:00时土壤温度随着深度增加逐渐下降,2:00时、8:00时和20:00时土壤温度随着深度增加而升高;除冬季5cm和15cm,秋季40cm平均土壤温度变化相对平稳,未出现突变现象外,其余各层年、季平均土壤温度均发生了突变;15cm、20cm、40cm、160cm和320cm年平均土壤温度均在20世纪80年代出现了异常偏冷,春季平均土壤温度出现了异常偏暖现象,其余各季和年平均地均表现为异常偏冷.     

浅谈如何倡导敬业精神

本文从人生信念、道德境界以及我国传统美德等方面阐述了敬业精神对当今激烈的市场竞争中的重要作用,并推出大力倡导敬业精神,纠正行业不正之风的基本途径和方法。     

Farewell to Wynand Kleingeld (1946 to 2020)

Mathematical Geosciences -     

矽卡岩化作用排碳到大气中的途径SCIEI北大核心CSCD

鉴于大陆岩浆弧上盘广泛分布有碳酸盐岩,岩体上升侵位过程使其碳通量明显的高于洋内岛弧,从而有可能影响着地质历史长时间尺度(百万年)的气候变化。陆弧碳的排放可分为两部分,一部分是与喷出岩相关的火山作用,另一部分是与侵入岩相关的脱碳过程。侵入岩的体量一般是喷出岩体量的10倍以上,由此与侵入岩有关的脱碳作用释放的碳通量不可忽视,可能类似与喷出岩有关的火山作用释放的碳通量甚至更大。火山作用能够将气体直接排入大气中,因此在以往的工作中研究较为充分。但与侵入岩相关的脱碳过程如:矽卡岩化,发生在地下,关于地下脱碳过程如何将碳释放到大气中还缺少详细的工作。本文,通过对比研究火山地区和非火山地区与侵入岩相关的深部脱碳过程,发现深部碳可以通过区域断层系统、地下水系统和热泉、火山通道、隐爆角砾岩筒、高频率的岩浆热液事件等途径瞬时地释放进入大气。通过初步估算,发现单个矽卡岩矿化事件所产生的二氧化碳通量(0.02~0.2Mt/yr)能够与目前地球绝大部分的普通单个火山的碳通量(<0.5Mt/yr)类比。因此岩浆深部脱碳过程对大气的影响至少与火山相当,其对气候的影响不可忽视。     

An extension to the DRASTIC model to assess groundwater vulnerability to pollution: application to the Haouz aquifer of Marrakech (Morocco)

An extension to the DRASTIC model is proposed in order to assess aquifer vulnerability to pollution. In contrast to the DRASTIC model, which considers the unsaturated and saturated zones together and computes a global intrinsic vulnerability index, the suggested approach discriminates between the aquifer vertical vulnerability (a concept related to the pollutant percolation) and the groundwater susceptibility (a concept that depends on the behaviour and uses of the groundwater). This approach is applied to the Haouz aquifer (Morocco) that supplies water to the Marrakech area. This aquifer is widely overexploited and there is evidence that the groundwater quality is threatened by various sources of pollution. Evaluation of the vertical vulnerability indicates that the aquifer mainly presents a moderate-to-weak vertical vulnerability. The zones potentially most favourable to pollutant percolation are mainly located in Central Haouz, along or near the surface wadis. The aquifer susceptibility is high in places located near the N’Fis, Baaja and Issil wadis. Everywhere else, low-to-moderate susceptibility is observed. This new approach therefore enables areas of vertical vulnerability and areas of susceptibility to be delineated separately. As a result, it constitutes a valuable decision-making tool for optimising the management of aquifer water resources and land-use planning.     

Metal ions bound to colloids from database to field systems

Nowadays, environmental problems related to soil pollution with heavy metals are numerous, therefore, it is important to understand metal behavior in aquatic sediments and soils and to appreciate their transfer. The fate of the metals in the environment is closely related to their interactions with the major reactive compartments （organic matter, iron and manganese oxides, clays）. The objective of this work is to develop an approach based on the combination of several models to study metal ion speciation in different environmental systems. Models used to describe the interactions of metals with the main reactive phases in the soil are CD-MUSIC （amorphous and crystallized iron oxides）, NICA-Donnan （organic matter and manganese oxides）, and cationic ion exchange model （clays）. Firstly, this work implies the definition of generic parameters to describe the interactions of the studied metals with iron and manganese oxides, a part of this information is missing in the literature. Then, after the validation of the approach by comparison with analytical results, this multi-surface model is applied to test sites corresponding to a soil and to two riverine environments. These new models give good predictions of the behavior of major and trace metal ions even in heterogeneous system characteristics of the natural environment. The measured free metal concentrations in the solution are in agreement with those obtained from model calculations.     

Modelling intra-dependencies to assess road network resilience to natural hazards

Natural Hazards - Estimating the resilience of a road network (one of the essential critical infrastructures in times of crisis) to natural hazards is crucial in achieving the goals of disaster...     

Metal ion binding to colloids from database to field systems

Nowadays, environmental problems related to soil pollution with heavy metals are numerous, therefore, it is important to understand metals behaviour in aquatic sediments and soils and to estimate their transfer. The fate of metals in the environment is closely related to their interactions with the major reactive compartments (organic matter, iron and manganese oxides, clays). The objective of this work is to develop an approach based on the combination of several models to study metal ion speciation in different environmental systems. Models used to describe the interactions of metals with the main reactive phases in the soil are CD-MUSIC (amorphous and crystallized iron oxides), NICA-Donnan (organic matter and manganese oxides) and cationic ion exchange model (clays). First, this work implies the definition of generic parameters to describe the interactions of the studied metals with iron and manganese oxides and part of this information is missing in the literature. Then, after a validation of the approach by comparison with analytical results, this multi-surface model is applied to test sites corresponding to one soil and two riverine environments.These new models give good predictions of the behaviour of major and trace metal ions even in heterogeneous systems characteristic of natural environment. The measured free metal concentrations in the solution are in agreement with those obtained from model calculations. In the case of the soil test site, the soil solution composition and speciation are predicted using the soil major constituents characteristics.