中国南北过渡带范围的地理表达及定量探测

气候变化下中国南北过渡带的动态变化及地域范围探测是识别农业生产敏感区、研究农业适应行为的基础。前人基于“自上而下”或“自下而上”的方法,采用不同的划界指标对中国南北过渡带的范围进行了探索,但对气候变化下南北过渡带范围的地理表达及其地域范围的定量探测较少涉及。采用1951—2018年2400多个国家气象站点气温和降水的逐日观测数据,以800 mm等降水量线、1月0℃均温、日均温≥10℃积温、日均温≥10℃日数和干燥度指数0.5为划界指标,运用ArcGIS栅格计算和均值-标准差对中国南北过渡带进行地理表达。结果表明,中国的南北分界是一条宽窄不一的过渡带,各划界指标的等值线在气候变化下变动明显,各气象要素的大致变动范围西南段较东北段更为稳定,日均温≥10℃积温和干燥度指数的变化幅度大于800 mm等降水量线和1月0℃均温。确定的中国南北过渡带的极端最北界自西向东依次穿过礼县、耀县、韩城、安泽、涉县、静海县;极端最南界自西向东依次穿过北川、宁强、西乡、房县、淅川、罗山、商城、定远、临安县。该范围内提取的637个县域中,位于南北过渡带气候变化稳定区的县域256个,位于气候变化敏感区的县域187个。研究可为中国南北过渡带农业生产适应气候变化提供科学依据。     

固体颗粒表面吸附水层厚度实验研究

以玻璃微珠为对象，探索堆积固体颗粒表面吸附水层厚度随驱动压力梯度的变化规律。结果表明：完全浸润的堆积固体颗粒之间存在3种不同性质的水，因其受表面作用力的大小不同，可用离心法加以区分。随着离心力的增加，依次驱替出自由水、毛管水和吸附水层水。结合重量分析，用离心法可得到不同驱动压力梯度下的吸附水量及吸附水层厚度。吸附水层厚度是水动力学条件的函数，其随驱动压力梯度的变化规律为解释多孔介质中水相的渗流特性提供依据。     

开封黄泛地层全新世中晚期碳密度和碳储量研究

开封古城相对完整的黄泛沉积序列为探索历史时期碳密度及储量提供了难得的研究载体。以开封城区（师专、医专和明伦）和郊区（金明）4个25 m岩芯为研究对象,通过对861个岩芯样品的容重、有机碳和黑碳分析测试,开展地层有机碳和黑碳密度及储量分析。结果表明：地层有机碳和黑碳含量垂直分布特征基本一致,高值主要集中在地表1 m范围内,其次是各朝代文化层附近,城区地层含量明显高于郊区。地层0~25 m黑碳密度均值为24.67 kg/m²,黑碳储量为11.30 Tg,分别占总有机碳密度和储量的24.26%和21.75%。表明地层黑碳碳库在总有机碳库中占有较大比例,在计算土壤或沉积物碳密度和碳储量时,应将黑碳也考虑在内。老城区0~25 m地层黑碳储量占比高出新区10%以上,主要与老城区受历朝人类活动影响强度较大及煤炭的广泛使用有关。研究结果可为寻找“遗失的碳”、精确计算碳循环和平衡提供参考。     

中国大陆海岸线随机前分形分维及其长度不确定性探讨

一个国家或地区海岸线长度的确定,应首先计算其标度区和分维,然后选用标度区下限附近的量测尺度进行量算。以1∶50万电子地图为基础,在Arc GIS技术支持下选用33种尺度研究中国大陆海岸线的标度区及其盒计维,用手工作业法量测海岸线的量规维,并对中国现行大陆海岸线长度的可靠性进行讨论。结果表明:中国大陆海岸线的标度区在400~0.1 km之间。海岸线量规维和盒计维分别是1.2004和1.0929,量规维比盒计维更能精确表征海岸线不规则程度。杭州湾以南和以北海岸线的量规维分别是1.2565和1.1204。当量测尺度为0.1 km时,中国大陆海岸线的长度约21900 km;当尺度为0.25 km时,长度为18214 km,接近现行海岸线长度。     

黑碳在开封古城黄泛地层沉积旋回划分中的指示意义

多次黄河泛滥使现今开封城市地面以下叠置数座古城,出现"城摞城"奇观。泛滥之后的城市重建等人类活动常常扰动正常的沉积层序,给粒度旋回划分带来巨大困难,因此需要寻找其他代用指标。分别在"城摞城"中心区(ZKsz)和郊区(ZKjm)获取25 m连续岩芯,以10 cm间隔分样;用激光粒度法结合筛分开展沉积物粒度分析,用Lim法(1996)测定黑碳含量,用小波分析划分沉积旋回。结果表明:ZKjm岩芯的粒度旋回界线大多与黑碳旋回一致,表明黑碳含量可以作为划分沉积旋回的代用指标。ZKsz钻芯深度8.8~23.5 m之间的地层,粒度旋回和黑碳旋回的数量及其界限基本相同;北宋以后地层(深度0.3~8.8 m)的粒度旋回只有2个,而黑碳旋回有7个,表明黑碳含量适用于城市扰动地层的沉积旋回划分。     

全新世中后期开封西郊黄泛沉积序列的孢粉记录

历史时期以来,黄河在开封市附近多次泛滥形成了相对完整的沉积序列。选取开封市西郊25 m岩芯（ZK_jm）为研究对象,通过孢粉分析,结合地层沉积旋回和历史文献资料,探讨了全新世中后期以来大洪水事件的孢粉记录。结果表明：黄泛地层中的孢粉含量及其组成很好地记录了大洪水事件,洪水沉积期的木本植物花粉含量高于其间断期,而人工禾本科花粉含量低于间断期。每个粒度旋回基本上都有与之对应的孢粉亚带,且其上下界限的吻合度较高,表明孢粉可作为划分沉积旋回的代用指标。岩芯孢粉亚带的数目（12个）多于粒度旋回数目（9个）,孢粉组合特征可以识别出规模较小的洪水或者一次洪水事件出现的多个短期洪水间歇期所形成的沉积,孢粉指标划分沉积旋回的精度高于粒度指标。     

开封市西郊地层“崇祯大旱”事件的孢粉记录

根据开封市西郊9 m岩芯样品的孢粉分析,结合AMS¹⁴C测年、粒度分析和历史文献,揭示区域植被对“崇祯大旱”事件的响应。结果表明,岩芯深度0~1.8 m为20世纪中叶的黄河灌淤层和近期堆垫层,1.8~4 m和4~7.8 m分别为1841年和1642-1644年的黄泛沉积;岩芯存在7.8~9 m、5~7.8 m、2~5 m和0~2 m等4个孢粉带,其中5~7.8 m的孢粉带记录了明末“崇祯大旱”事件。该层段下段（6.7~7.8 m）为黄泛早期沉积物,木本植物花粉减少至整个岩芯的最低值,而藜科花粉比例显著升高并占据绝对优势,同时还伴随有旱生植物白刺属和麻黄属花粉出现,蒲公英属和菊科等耐旱植物花粉含量也相对较高,指示一次干旱事件;上段（5~6.7 m）为黄泛后期沉积物,木本植物尤其是松属花粉含量较高,而藜科等旱生植物花粉相对较少,可能是由于松属等木本植物花粉悬浮能力强而被洪水携带至下游,在水流缓慢或近于滞流时沉积,再加上洪水过后黄泛地面接受当地源、区域源和区域外源花粉的缘故。     

1961—2018年太行山东西侧降水变化

太行山年降水量较少,周边人口密集用水量大,存在水资源短缺的问题.全球变暖影响太行山区水资源和生态环境,但现有研究并未涉及太行山脉两侧的降水变化的时空差异.本文基于1961—2018年太行山区109个气象站点的逐日降水数据,采用反距离权重插值法、线性趋势法、Mann-Kendall突变检验和Morlet连续复小波,探究太...     

开封古城不同朝代文化层重金属积累与污染分析

开封古城黄泛沉积形成的“城摞城”奇观为文化层重金属积累与污染分析提供难得的材料。在开封市城区（师专钻孔和医专钻孔）和郊区（金明钻孔）分别获取25 m连续岩芯,大部分按10 cm间隔分样,共获得657个沉积物样品。用ICP-MS和AFS方法测定样品Pb、Cd、Cu、Zn、Hg、As、Ni、Cr和Co含量。结合地层¹⁴C年代数据、考古发掘及历史文献记载,建立不同朝代文化层年代框架,开展文化层重金属积累与污染分析。结果表明：师专、医专和金明钻孔均存在战国、宋金、明早期、明中期、明晚期和清代6个文化层。文化层大部分重金属发生不同程度富集,以Hg富集最为明显,城区钻孔明早期以前文化层达到强富集至极强富集水平。绝大多数文化层发生了重金属轻度至中度污染,中度污染发生在城区钻孔的宋金文化层。城区钻孔的最主要污染重金属是Hg,其次是Cu、Pb和Zn;郊区钻孔的主要污染重金属是Cd、Cr、Hg和Pb。不同朝代文化层重金属污染程度与其人口密度呈正相关。明早、中、晚期文化层污染程度逐渐减轻的现象可能与明朝开封城复兴与频繁的黄河泛滥有关。