乌梁素海湖冰晴天反照率日变化特征的统计模型比较和分析

乌梁素海湖冰晴天反照率日变化具有双峰特征,利用当地太阳高度角同经纬度和儒历的关系,归一化到北京时,依此表达湖冰反照率日变化规律.基于具有指数函数形式的拉普拉斯、高斯、耿贝尔和柯西4种概率密度分布函数建立线性组合模型,对日出后到日落前太阳高度角大于5°时段内的反照率日变化数据进行拟合,发现拉普拉斯密度分布函数组合是最佳统计模型.它既能拟合太阳高度角大于5°时间范围内反照率日变化曲线的双峰特征,又能反映太阳高度角大于15°时间范围内反照率日变化曲线双峰之间的U型分布.该模型不仅形式简单,而且意义明确：尺度参数约为日长的一半,双峰位置与日出时刻关系密切;同时能体现2个反照率峰值的不对称性.为发展不同地区湖冰反照率日变化参数化方案奠定基础.     

冰川均衡调整对南极冰质量平衡监测的影响及其不确定性

本文研究了新的全球冰川均衡调整(GIA)模型对南极冰盖质量平衡监测的影响,考虑现有冰川负荷模型和地幔黏滞度模型的差异,完整评估了结果的不确定性,最后结合GRACE和卫星测高的结果进行了对比分析.结果表明,GIA对GRACE监测的等效水柱变化有重大影响,较大的GIA影响出现在西南极,沿罗斯冰架-卡姆布冰流-罗尼冰架-南极半岛分布,最大值在卡姆布冰流,达到29.8 mm/a;GIA对南极整体冰质量平衡的影响达到134±28 Gt/a.在不确定性的方差中,西南极和东南极分别以冰负荷模型差异和地幔黏滞度差异影响为主,对整个南极,冰模型差异影响占88.4%;在一些典型地区,GRACE监测的等效水柱在扣除GIA前后分别是,卡姆布冰流~32.8 mm/a和~6.3 mm/a,阿蒙森海湾~-95.3 mm/a和~-102.5 mm/a,Enderby Land~13.6 mm/a和~8.1 mm/a.整个南极冰盖总质量变化在扣除GIA贡献后为-82±29 Gt/a,该估计与卫星测高结果较吻合.此外,GIA对卫星测高监测的冰面高程变化的影响一般不超过8%.本研究为空间大地测量监测南极冰质量平衡提供了新的改正模型.     

南极涛动的年际变化及其对东亚冬春季气候的影响

研究了南极涛动的年际变化及其对冬春两季东亚气候的影响, 结果表明, 南极涛动强年不利于东亚冬春两季冷空气的活动. 通过平均经圈环流分析发现, 在南极涛动异常年有从南极到北极分布的经向遥相关, 并且该遥相关具有正压的结构. 此遥相关冬季在欧亚地区显著, 春季在太平洋地区显著. 研究还表明, 南半球高纬的平均纬圈西风, 在冬季与欧亚西风有显著的正相关关系, 因而在一定程度上证实了冬季经向遥相关的存在; 在春季, 则与太平洋北美型遥相关有显著的反相关关系. 因此, 局地经向遥相关是冬、春两季中南北半球中高纬大气环流相互作用的一个可能途径.     

近20 a色林错湖冰物候变化特征及其影响因素

湖冰作为湖泊-大气界面能量和物质交换的结果,其物候变化对揭示区域气候变化和湖泊响应过程具有重要意义.本研究基于2000-2020年色林错边界矢量数据、Terra MODIS和Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像并结合气象数据及湖泊资料,利用RS和GIS手段综合分析了色林错湖冰物候变化特征及其影响因素.结果 表...     

南极涛动异常及其对冬春季北半球大气环流影响的数值模拟试验

利用IAP9L-AGCM模式考察了模式中与南极涛动异常相关的海温敏感区,发现南半球高纬海温异常能够强迫出南极涛动异常,而赤道东太平洋海温异常与太平洋南美型密切相关.研究了南极涛动异常对冬春季北半球大气环流及亚洲北部气温的影响,结果表明,南极涛动加强,能够引起北半球高纬环流异常和欧亚西风加强,以及亚洲北部地表气温和850 hPa气温显著增温.数值模拟支持了已有的诊断结果,也证实了冬春季节南极涛动异常下两半球高纬间的经向遥相关存在.     

北半球春季平流层最后增温过程及其年际和年代际变化特征

利用1979～2010年NCEP-DOE 2逐日再分析资料,以北半球春季平流层极夜急流核心纬带(65°～75°N)纬向平均纬向风最后一次转为东风的日期定义为春季平流层最后增温事件(SFW)的爆发日期,研究发现,SFW事件平均在4月中下旬发生,且由平流层高层向低层依次滞后,10 hPa的SFW爆发平均超前50 hPa约13天;爆发当日伴随纬向风场时间变率和行星波辐合的最大值,平流层环流实现由冬向夏的季节转换;过去32年以来SFW的爆发早晚具有显著的年际变化,最早的SFW事件发生在3月中旬,最晚的SFW事件在5月下旬才出现.合成分析表明,SFW爆发偏早(晚)年的春季,纬向风场由西风向东风的转变更为快速(缓慢),爆发前5天至爆发后5天,30 hPa纬向风减小约20 m s-1(5 m s-1),伴随的平流层行星波活动也相对较强(弱);表现在环流异常场上,SFW爆发前后平流层极区环流异常呈反(同)位相分布,表明发生较早的SFW事件主要受波强迫驱动而伴随爆发性增温,而发生较晚的SFW事件则更反映了极涡的季节变化特征.无论SFW偏早还是偏晚年,爆发后极区平流层与对流层温度异常之间均呈反位相关系,反映了SFW爆发事件中的平流层-对流层动力耦合特征.另外,在20世纪90年代中期前后,SFW爆发日期还存在明显的年代际转折,90年代中期之前SFW平均发生日期较之后约偏早11天;与之相联系的是冬末、春初行星波活动在90年代中期之前偏强,而在90年代中期之后有偏弱趋势.     

热带季节雨林碳通量年变化特征及影响因子初探

为深入分析西双版纳热带季节雨林碳通量年变化特征及其与各种因子的关系,通过西双版纳主要自然生态系统(热带季节雨林)2003～2004年林冠-大气间和近地层的碳通量以及不同覆盖状况下的地表碳通量(土壤呼吸)的长期观测,并结合植物光合作用、叶面积指数、凋落物和凋落物分解速率以及温度、辐射等常规气象的测定,对热带季节雨林碳通量的年变化特征及其影响因子进行了综合的分析与研究.结果表明热带季节雨林的碳通量表现出和其它热带雨林不同的特征,在干季(11～4月)的林冠-大气间碳通量为负值,森林生态系统呈现碳汇效应;而在雨季(5～10月)表现出较弱的碳源效应;森林生态系统碳通量具有明显的日变化特征,在白天呈现碳汇效应,而夜间为碳源效应,并且干季昼间碳通量较大;雨季较小;夜间则呈现相反趋势.林冠植物在昼间具有较强的光合作用,对昼间林冠-大气间碳通量有较大的贡献;林冠和植物林内低矮植物的光合速率均与林冠-大气间碳通量有显著的相关关系,而林内低矮植物的光合速率与林内近地层碳通量仅在于热季存在显著的相关关系.林内不同覆盖状态的地表碳通量具有明显的季节变化;林冠-大气间碳通量与地表碳通量同样具有较好的相关性,地表碳通量是导致热带季节雨林生态系统碳通量呈现特殊分布的主要因子;另外,林冠-大气间碳通量与凋落物量、凋落物分解速率、降水量、土壤含水率和土壤温度均表现出较好的相关性.初步的统计表明,西双版纳热带季节雨林林冠-大气间碳通量在不同季节呈现不同的汇/源效应,在总体上表现为一个较弱的碳汇.     

黄河上游近60年水沙变化特征及其影响因素

由于受人类活动及气候变化影响,黄河上游干流水沙特征发生显著变化。为探究黄河上游水沙变化情况,基于黄河上游5个水文站1964-2019年水沙、遥感影像等数据,利用Mann-Kendall检验法、滑动t检验法、累积距平曲线和双累积曲线等突变检验方法和小波分析法,对黄河上游水沙变化特征进行研究。利用水沙关系曲线及线性回归法等方法估算人类活动和气候对水沙变化的贡献率,并着重讨论梯级水库建设及土地利用变化对水沙的影响。结果表明:1)黄河上游玛曲-小川段流域内降雨量和径流量变化幅度不明显,贵德站、循化站、小川站1986-2019年年均输沙量分别减至1964-1985年的9.8%、24.6%、38.8%,输沙量大大减少。黄河上游玛曲-小川段径流量突变多在1986年,输沙量突变多在1969、1986、2004年,径流量存在8、16、22 a周期,输沙量存在4~8、18~21、27 a周期。2)1969年后,河流输沙能力增强,水沙关系显著改变。在不同时段内,人类活动对径流量变化在1987-2019年贡献率为66.3%,对输沙量变化在1970-1986、1987-2004、2005-2019年的贡献率为72.96%、70.73%、69.7%。人类活动对黄河上游干流水沙影响占据主导因素。3)刘家峡水库淤积最为严重,单库运行期水库淤积量为2.39亿t,排沙比变化范围为1.39%~10.7%。梯级水库联调使得径流量在1964-2004年间减少47.8%,1964-2019年间梯级水库减沙94.8%,梯级水库对输沙量影响远大于对径流量的影响。4)1980-2020年间,草地面积增加了1880.03 km²,增幅3.1%,有利于减少输沙量,草地拦沙效益大于截流效益。     

变化环境下珠江流域洪水频率变化特征、成因及影响(1951-2010年)

气候变化和人类活动导致珠江流域水文变化,变化前后洪水频率分布显著不同.运用滑动秩和(Mann-Whitney U test)结合Brown-Forsythe、滑动T、有序聚类和Mann-Kendall检验法,并用累积距平曲线法获取年最大流量序列详细信息,综合确定样本最佳变化节点,并对水文变化成因做了系统分析.在此基础上,对整体序列、变化前后序列用线性矩法推求广义极值分布参数以及不同重现期设计流量.结果表明:(1)西江大部以及北江流域最佳变化节点在1991年左右;东江流域最佳变化节点与该流域内3大控制性水库建成时间基本吻合;(2)变化后,西江、北江年最大流量持续增加,洪峰强度增大,尤其是西江干流年最大流量显著增加;东江流域年最大流量显著减小,洪峰强度降低;(3)变化后,西江与北江洪水风险增加,尤其是下游珠三角地区本身受人类活动显著影响,加之西江与北江持续增加的洪水强度,珠三角地区发生洪水的强度及频次加剧,而东江洪水风险减小.此研究对于珠江流域在变化环境下的洪水风险评估与防洪抗灾具有重要意义.     

2010年青海玉树MS7.1地震序列ETAS模型参数及其变化特征研究

采用时间序列的“传染型余震序列”（ETAS）模型和最大似然法对2010年4月14日青海玉树M_S7.1地震序列的参数进行了估计。为考察其结果的稳定性,设定不同的截止震级和不同的拟合截止时间分别进行序列参数估算。选用截止震级M_C=M_L1.5对玉树M_S7.1地震序列整体的参数进行拟合,计算获得α=0.948 2,p=1.059 6和b=0.817 3。与中国大陆M>7.0地震序列的平均序列参数相比较表明,玉树M_S7.1地震序列表现为触发次级余震的能力较弱,序列衰减速率较快。研究表明,截止震级M_C对α、k和p值有一定的影响。随截止震级逐渐增大,参数k值逐渐减小,α值总体上有增加的趋势,而对p值的影响较小。在地震序列的早期阶段,ETAS模型参数中的p值和α值在震后14天内随时间的变化幅度较为明显,其后各参数变化相对平稳。     

DMSP and DMS in coastal fast ice and under-ice water of Lützow-Holm Bay, eastern Antarctica

The combined concentration of total dimethylsulfoniopropionate and dimethylsulfide (DMSP+DMS) were measured in Antarctic fast ice on the coast of Lützow-Holm Bay, eastern Antarctica. High bulk-ice DMSP+DMS and chlorophyll a concentrations were found at the bottom of the sea ice, and these concentrations were higher than those in the under-ice water. The bulk-ice DMSP+DMS and chlorophyll a concentrations were highly correlated (r²=0.68, P<0.001), suggesting that the high bulk-ice DMSP+DMS concentrations were caused mainly by the presence of algae assemblages in the ice. The calculated brine DMSP+DMS concentrations were as high as 1100 nM in the bottom ice layer, and the vertical profile patterns of brine DMSP+DMS concentrations were almost the same as for the bulk ice, mainly because of the small amount of variability in the vertical brine volume fraction. DMSP+DMS and chlorophyll a concentrations in the under-ice water increased, whereas the salinity of the under-ice water decreased, during the sampling period. These results reflect the supply of freshwater containing high levels of DMSP+DMS to the water just under the ice as the ice melted. These results suggest that sea-ice melting could be important to sulfur cycling in coastal ice-covered regions of the polar oceans.     

查干湖冰封期光谱特征及影响因素

湖冰光谱特征是湖冰遥感反演的物理基础,是研究湖冰光学特性和空间分布的理论依据。本文以查干湖为例,使用ASD Field Spec 4便携式地物光谱仪采集冰封期不同类型湖冰、积雪和水体光谱,利用Savitzky-Golay滤波法和包络线去除法分析白冰、灰冰、黑冰、雪冰、积雪和水体的反射光谱特征,探索气泡对湖冰反射光谱特征的影响。积雪和雪冰、白冰和灰冰、黑冰和水体的反射特征随着波长的变化特征基本一致,冰的反射率介于积雪和水体之间,其中白冰的反射率高于灰冰和黑冰,在包络线去除结果中,黑冰和水体在440 nm吸收谷处的吸收面积为5.184和10.878、吸收深度为0.052和0.106,雪、雪冰、白冰、灰冰在800和1030 nm吸收谷处的吸收面积和吸收深度的变化表现为雪<雪冰<灰冰<白冰。气泡是影响湖冰光谱特征的重要因素,气泡使白冰反射率减小和黑冰反射率增大,并且气泡使得白冰在800/1030nm和黑冰在440 nm处的吸收面积和吸收深度减小,其中气泡大小和疏密程度的不同会导致湖冰反射率的影响程度存在差异。同时,本文选取时间同步的Landsat 8 OLI遥感影像,在完成辐...     

寒区浅水湖冰生消特征及其影响因素

基于2019-2020期间在盘锦市含章湖利用浮式观测平台开展湖冰原型观测试验,分析不同因素对湖冰变化造成的影响.结果 表明:99 d冰期内湖冰的生消过程可概述为:湖泊封冻(3 a)-稳定生长(62 d)-冰厚稳定(7 d)-加速消融(24 d)—破碎分解(3 d).生长期冰厚的平均增长速率为0.4 cm/d,最大冰厚为...     

Biodegradative potential and characterization of psychrotolerant polychlorinated biphenyl-degrading marine bacteria isolated from a coastal station in the Terra Nova Bay (Ross Sea, Antarctica)

Antarctic marine bacteria were screened for their ability to degrade polychlorinated biphenyls (PCB) as the sole carbon and energy source at both 4 degrees C and 15 degrees C. PCB-degrading isolates (7.1%) were identified by sequencing their 16S rDNA as Pseudoalteromonas, Psychrobacter and Arthrobacter members. One representative isolate per genera was selected for evaluating the biodegradative potential under laboratory scale and phenotypically characterized. Removal of individual PCB congeners was between 35.6% and 79.8% at 4 degrees C and between 0.4% and 82.8% at 15 degrees C. Differences in the removal patterns of PCB congeners were observed in relation to the phylogenetic affiliation: Arthrobacter isolate showed similar biodegradation efficiencies when growing at 4 degrees C and 15 degrees C, while Pseudoalteromonas better degraded PCBs at 15 degrees C. No biodegradation was detected for Psychrobacter isolate at 4 degrees C. Results obtained highlight the occurrence of PCB-degrading bacteria in Antarctic seawater and suggest the potential exploitation of autochthonous bacteria for PCB bioremediation in cold marine environments.     

云南程海浮游植物初级生产力的时空变化及其影响因子

2016年4月-2017年2月,采用黑白瓶法研究了云南程海单点（码头点位）浮游植物初级生产力的垂直分布及其季节变化,同时基于全湖9个点位的现场调查和生产力垂向归纳模型（VGPM）估算并探讨了程海浮游植物初级生产力的时空变化及其主要影响因子.结果显示,码头点位的年均（均值±标准误）水柱（0~3 m）总初级生产力（GPP_C）、净初级生产力（NPP_C）和呼吸消耗量（R_C）分别为5.40×10³±0.64×10³、2.36×10³±0.63×10³和3.06×10³±0.82×10³ mg O₂/（m²·d）;不论春夏季（4-8月）、秋冬季（9月-次年2月）还是全年,码头点位的单位生物量GPP（GPP/Chl.a）和单位生物量NPP（NPP/Chl.a）的最大值和最小值均分别出现在水下0.5 m和3.0 m处.经VPGM估算,程海全湖的初级生产力（PP_eu）年均值为6.54×10³±0.30×10³ mg C/（m²·d）（2.74×10³~18.62×10³ mg C/（m²·d））.PP_eu的时空变化方面,春夏季是PP_eu快速上升的时节,秋冬季PP_eu的月变化则呈波动状态,春夏季与秋冬季PP_eu无显著性差异;PP_eu整体空间异质性较弱,仅在降水最为充沛的7、8月表现出南北向的异质性,这与降水条件和流域营养盐输入的空间异质性有关.回归分析发现,虽然程海PP_eu的主要影响因子具有季节异质性,但不论春夏季、秋冬季还是全年,浮游植物生物量均是重要的影响因子,水温亦是春夏季的重要影响因子.     

Hummock corridors in the south‐central sector of the Fennoscandian ice sheet,morphometry and pattern

Subglacial conditions strongly influence the flow of ice‐sheets, in part due to the availability of melt water. Contemporary ice sheets are retreating and are affected by increased melting as climate warms. The south Swedish uplands (SSU) were deglaciated during the relatively warm Bølling‐Allerød interval, and by studying the glacial landforms there it is possible to increase the understanding of the subglacial environment during this period of warming. Across the study area, vast tracts of hummocks have long been recognized. However, recent mapping shows a pattern of elongated zones of hummocks radially oriented, hereafter referred to as ‘hummock corridors’. Morphometric parameters were measured on the hummock corridors using a 2 m horizontal resolution digital elevation model. Corridor width varies between 0.2 and 4.9 km and their length between 1.5 and 11.8 km. A majority of hummock corridors are incised in drumlinised till surfaces. The pattern of hummock corridors shows a clear relation to the overall ice‐flow. Further, hummock corridors do not follow topographic gradients, and in at least one place an esker overlies hummocks on the corridor floor. The lateral spacing of hummock corridors and corridor morphology are similar to tunnel valleys, eskers and glaciofluvial corridors reported elsewhere. Such relationships support a subglacial genesis of the corridors in the SSU by water driven by the subglacial hydraulic gradient and that hummock corridors are forms that can be identified as tunnel valleys and glaciofluvial corridors (GFC). Ages were assigned to hummock‐corridor cross‐sections from a deglacial reconstruction of the Fennoscandian Ice Sheet. By comparing the frequency of corridors per age interval with climate variations from a Greenland ice core, we hypothesize that an increase in the number of corridors is related to the Bølling‐Allerød warming, indicating a higher rate of delivery of surface melt water to the bed at this time. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

菲律宾海西北部岩芯记录的125 ka以来的地磁场强度及其影响因素

沉积物记录的地磁场强度首先提供了模拟地磁场演化的数据约束,其次提供了沉积物的年龄信息. 本文报道了菲律宾海西北部岩芯记录的地磁场相对强度,并结合岩石磁学和沉积学性质探讨了影响强度的各个因素. 除底部红粘土层的局部磁偏角偏转可能揭示了沉积后改造以外,磁化率各向异性和地磁场方向特征表明沉积物为原状沉积. 岩石磁学性质表明沉积物符合磁性均一性,可以记录可靠的地磁场强度. 由于红粘土层及其下部的磁偏角异常,本文讨论其上部约125 ka的结果. 常规归一方法获得的两个地磁场强度参数NRM/ARM(特征剩磁和非磁滞剩磁比值)和NRM/κ(特征剩磁和磁化率比值)与其它记录对比得到时间-深度对比点,对比点之间的年龄为线性内推或者外推. 地磁场强度时间模型上的岩芯氧同位素与全球氧同位素综合曲线一致证明强度结果的有效性和对比的正确性. 磁化率为归一参数的强度大多低于以非磁滞剩磁为归一参数的强度,频谱和相关分析证明NRM/ARM不与ARM和磁性矿物粒度(ARM/κ)相关,也没有轨道周期性,而NRM/κ却与κ和ARM/κ相关,而且有13~12 ka的周期. 由此我们认为NRM/ARM记录的地磁场强度比NRM/κ更好地消除了气候印记. 进一步探讨了超顺磁含量、碳酸钙含量、磁性矿物组成以及磁性矿物粒度变化与地磁场强度差值的关系,发现末次间冰期较高的超顺磁含量和磁性矿物粒度的较大范围变化造成了地磁场强度差值,后者至少造成了90%差异. 中等含量的碳酸钙和较小的磁性矿物组成变化不是磁场强度差值产生的原因. 如何校正磁性矿物粒度变化的影响将是下一步工作的重点.     

城市湖泊春季绿藻水华特征及其影响因素——以宁波月湖为例

城市湖泊富营养化问题日趋严峻,以往对水华的研究多集中于大型自然淡水湖库,而对小型城市浅水湖泊的水华动态相对较少.以宁波月湖为研究对象,探讨水华暴发期间浮游植物变化特征及与影响因子之间的关系,以期判别影响城市湖泊水华的主控因子.月湖水华期间营养盐水平处于中富营养至极端富营养之间,此次共检出浮游植物8门61属,藻种组成以绿藻门（51.79%）和硅藻门（21.43%）为主,各点位浮游植物生长主要受水温、光照驱动,经历了隐藻门→硅藻门→绿藻门→蓝藻门的演替.水华种为雷氏衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）,总藻密度最高达到1.55×10⁸ cells/L,水华暴发后各点位衣藻属比例升高（最高达到81.10%）,群落结构呈现单一化特征.通过Pearson相关性分析和RDA分析发现衣藻属生长与水温、pH、总磷浓度均呈显著正相关,春季气温回升、天气持续晴好,城市浅水湖泊高营养盐负荷、水体流动性差等特点为带鞭毛的衣藻属提供了适宜的生存条件,在环境条件均适宜的情况下拥有最大生长潜力的衣藻属在营养盐、光照等竞争中生长速率明显优于其他藻种,从而发生绿藻水华.     

大型深水湖库溶解氧时空变化及驱动因素：以江西仙女湖为例

为探究深水湖库溶解氧的时空分布规律及其主控因素,本文以南方亚热带大型深水湖库——江西省仙女湖为研究对象,基于2008—2021年仙女湖4个国控站点溶解氧的历史数据分析其年际变化的规律及原因;另于2016年水污染事件发生前(2014年5月—2015年4月)及水污染事件结束后(2018年1月—2018年12月)对仙女湖进行加密逐月监测,采用结构方程模型(SEM)分析仙女湖溶解氧的主要驱动因素。研究结果表明,2008—2021年仙女湖水体溶解氧浓度先下降后上升,变化范围为5.1～18.7 mg/L,季节均值为春季>冬季>秋季>夏季。水污染事件发生前高溶解氧区域多出现在舞龙湖湖心区及湖出口位置,水温、叶绿素a浓度和浊度是溶解氧浓度变化的主要驱动因素;水污染事件结束后高溶解氧区域多出现在钤阳湖及舞龙湖枝杈状湖湾位置,叶绿素a浓度及营养盐浓度成为溶解氧浓度变化的主要驱动因素;而pH与溶解氧主要是协同变化的关系。根据对仙女湖最深点(江口)的垂向监测结果,溶解氧的垂向差异为夏季>秋季>春季>冬季,夏、秋季在5 m以下出现低溶解氧(DO<5 mg/L)区域,且夏...