九龙江口营养盐的分布、通量及其年代际变化

于2008年4月至2011年4月对九龙江河口的营养盐进行了8个航次的调查,包含丰水期(5～9月)和枯水期(10月～次年4月).结果表明,九龙江口上游营养盐浓度很高(硝酸盐NO3-N120～230μmol/L,亚硝酸盐NO2-N5～15μmol/L,氨氮NH4-N15～170μmol/L,磷酸盐SRP1.2～3.5μmol/L,硅酸盐DSi200～340μmol/L),且枯水期高于丰水期.NO3-N是溶解态无机氮(DIN)的主要组分,枯水期NO3-N可占DIN的55%～72%,而丰水期该比例则高达67%～96%.NO3-N和DSi在盐度1～32的河口混合区基本呈现保守混合行为.SRP在盐度1～25的区域浓度变化很小(1.0～2.0μmol/L),在盐度>25的区域则被相对低营养盐的近海海水所稀释.利用高分辨率的径流量资料和淡水端实测营养盐浓度,计算出九龙江DIN,SRP和DSi的入河口通量分别为34.3×103tN/a,0.63×103tP/a和72.7×103tSi/a;而通过将营养盐在高盐段的保守混合规律外推至零盐度估算河口输出有效浓度的方法,估算出九龙江口营养盐的入海通量分别为34.8×103tN/a,0.82×103tP/a,71.6×103tSi/a.利用LOICZ推荐的营养盐收支模式方法,估算调查期间九龙江口对SRP的添加量为0.16×103tP/a.与世界其他河流对比,九龙江流域单位面积上的NO3-N产率处于较高水平.与历史数据相比,近10余年来九龙江口上、中游NO3-N和SRP的浓度增加2～3倍,而DSi浓度在九龙江口盐度梯度上的分布则改变不大.这种营养盐年代际变化与密西西比河DIN和SRP升高而DSi浓度大幅度下降的变化特征很不相同.     

中国梅雨雨带年代际尺度上的北移及其原因

分析了1979~2007年中国梅雨雨带移动特征及其与东亚副热带地区环流变化的关系. 研究发现, 20世纪90年代末中国梅雨雨带呈明显北移的趋势, 1999年以前梅雨雨带主要位于长江及其以南地区, 1999年以后雨带明显北移到了长江以北的淮河流域. 同时发现, 由于江淮梅雨期东亚中纬度地区对流层明显增暖, 平流层明显冷却, 使得东亚副热带对流层高层等压面向上突起, 对流层顶升高, 从而导致东亚副热带大气的扩张. 伴随副热带地区大气扩张出现的是东亚副热带急流北移, Hadley环流圈拓宽北伸和中纬度西风带北移. 东亚副热带大气扩张使得梅雨雨带向北移动, 导致长江以南降水减少, 长江以北降水增多.     

江淮梅雨期各类持续性降水频数年代际尺度上的变异及其可能原因的探讨

围绕1960～2007年江淮地区梅雨期各类持续性降水,展开了各类持续性降水年代际变异的研究,并从低层大气季节内扰动的角度,着重探讨了持续5d及以上降水频数年代际变异的特征及可能原因.研究发现,气候平均而言,随着持续时间的增加,总频数逐渐减少,并且频发区从江淮的北部地区逐步向南部地区移动.各类持续性降水频数年代际趋势揭示出2000年后长持续时间降水明显减少的事实,随之增加的是位于长江流域的持续2d的降水过程以及长江以北地区的持续3～4d的降水.同时发现,低层风场季节内扰动的增加和减少直接与持续较长时间降水频数的年代际变异相关,尤其是在2000年后,季节内扰动信号明显减弱,持续时间较长的单峰低频信号逐渐被持续时间较短的多峰结构所取代,从而导致近年来(2000～2007年)长持续时间降水显著减少.并且,低层斜压性的年代际差异也与长持续性降水频数的异常相吻合.近年来,江淮地区斜压性明显减弱也为持续5d及以上降水的减少提供有利的背景场.     

21世纪10年代初中国东部夏季小雨频次地形效应的趋势转折

利用中国东部地区1979～2019年9个山地站及相邻的27个平原站逐日降水资料,分析了夏季不同等级降水地形效应的变化特征,并探讨了相关气象因子的可能影响.统计显示,近40年来小雨频次地形效应于21世纪10年代初发生了显著的趋势转折,1979～2010年时段呈显著下降趋势(-2.24％/10a,P＜0.1),之后则为显著...     

中国月平均气温可预报性的时空特征及其年代际变化

利用中国1960~2011年资料比较完整的518站逐日气温观测资料,采用非线性局部Lyapunov指数(NLLE)和非线性误差增长理论,定量分析了中国区域月时间尺度平均气温可预报性期限(MTPL)的时空分布和年代际变化特征.分析发现:多年平均的MTPL空间分布存在明显的地域差异,总体来看,东北大部、云南西南部和西北地区东部为可预报性高值区,长江中下游地区及黄淮流域为可预报性低值区;MTPL在各月份的空间分布存在明显的季节变化,总体上表现为冬半年可预报性较低,而夏半年较高;MTPL还具有明显的年代际变化特征,就全国而言,从1970年以来,MTPL具有上升的趋势,在2000年前后出现下降的趋势,尤其是东北地区在1986年之后可预报性显著提高.西北、黄淮、东北MTPL的年代际变化可能与气温的持续性有关.进入21世纪,除南方地区外,大部分地区的MTPL有降低趋势.上述结果为进一步认识我国月尺度气温异常的机理奠定科学基础,并为提高月尺度气温预测能力提供参考.     

中国土壤湿度的变异及其对中国气候的影响

土壤湿度是气候系统中的重要参量,对地球系统中水分、能量以及地球生物化学循环都有重要影响。本文综述了关于土壤湿度对大气的影响,以及中国区域土壤湿度及其对中国气候影响的研究进展,分析了土壤湿度通过影响地表能量和水分平衡,进而影响大气的变化。现有研究表明：在中国东部春季,土壤湿度的气候分布表现为东北、长江中下游为高值区,华北较干,河套地区的土壤湿度最低;中国东部中纬度地区是土壤湿度年际变异最大的区域,并与东北区域呈反相变化;土壤湿度整体上呈现变干的趋势,深层土壤变干较浅层土壤显著,且东北和南方地区比中纬度地区的变干趋势显著。中国东部从长江流域到华北的春季土壤湿度偏高时,通过改变春末地表能量平衡可以导致东亚夏季风减弱,造成夏季华南和华北降水减小,长江中下游和东北降水增多。中国北方季风边缘区的土壤湿度对局地降水有显著影响,而土壤湿度对局地温度有显著影响的区域主要位于中国北方。     

南海北部造礁珊瑚氧同位素的年际和年代际趋势变化及其影响因素

从海南岛东岸采集了Porites lutea和P.lobata两种滨珊瑚个体，沿其生长轴线以每年25～28个样品的分辨率取样并进行氧同位素分析，目的是研究滨珊瑚骨骼氧同位素组成在季节、年际和年代际3个时间尺度上的变化与季风气候的联系．分析结果表明，滨珊瑚的δ^18O值季节和年际变化在冬季风盛行的季节里主要受表层海温（SST）控制，而在夏季δ^18O值与表层海水盐度（SSS）显示较好的相关性．海水的盐度和同位素分析结果显示，它们都与夏季风降水的大小相关，指示着夏季风降水对海水和珊瑚氧同位素组成年际变化决定性作用．冬、夏季风从时间上独立地对珊瑚氧同位素的控制，使我们可能通过同一序列的记录来重建冬、夏季风的变化．在年代际尺度的趋势变化上珊瑚万δ^18O值与大区域的盐度变化相一致，并且与当地降水关系不大，可能说明了珊瑚万δ^18O值年代际变化受大区域海洋环流和水文气候影响，是大区域季风降水、蒸发及其与太平洋海水交换等因素综合作用的结果．     

“世界屋脊”大地形坡面探测同化信息对下游天气的预警效应

采用WRF模式多时间层三维变分同化技术(3DVAR),将青藏高原及其周边地区AWS自动气象站观测网多要素资料同化进数值模式的初始场,对发生于2008年1月中国南方及长江中下游特大雪灾天气进行数值模拟试验.由于青藏高原具有极其陡峭的大地形坡面,且高耸于对流层中部,故分布于高原大地形"坡面"不同高度的自动站网观测要素,将与无线电探空探测获取的大气"廓线"信息存在着某种程度的关联性,其不仅在观测点高度、梯度特征,而且在观测时间频数、"定点"、"定高"及其同步性等方面均具有不同于平原自动站、常规探空的特殊功能优势.高原大地形坡面自动站网信息同化场亦可提供高原东部下游天气系统高敏感区前兆性"强信号",并实现模式高原及周边区域初始场大气动力、热力三维结构客观化调整,从而提升下游区域灾害天气系统模拟与预报能力.研究表明,青藏高原及其周边地区自动站的水汽、温度、气压等资料同化信息对于预报下游区域的降水预报至关重要.     

全球变暖背景下中国夏季表面气温与土壤湿度的年代际共变率

利用1961～2004年中国160站地面观测气温和降水月资料, 计算了自校正Palmer干旱指数 (PDSI)作为土壤湿度的代用资料. 首先使用中国40个站点的土壤湿度数据对PDSI进行可靠性验证, 结果表明自校正PDSI可以很好地表示土壤湿度的变化. 在此基础上, 分析了夏季土壤湿度和表面气温的变化趋势及两者的共变率. 分析结果显示, 在中国许多地区, 表面气温和土壤湿度之间存在着显著的年代际气候共变率和强的反馈作用, 这一年代际气候共变率与气候变暖紧密联系. 中国西北的东部, 华北和东北的夏季气候存在显著的由冷湿向暖干发展的年代际变化. 而在中国东南地区和西北西部, 气候发生了显著的由暖干向冷湿转变的年代际现象. 在过去20~30 a, 全球陆地的大部分地区都观测到显著的变暖, 而中国东南地区和西北西部则出现向冷湿发展的年代际变化, 这可能是需要在科学上引起特别关注的气候现象. 对于观测到的气候年代际共变率, 表面气温和土壤湿度的相互反馈作用起着一定的作用. 利用Palmer干旱模型研究发现表面气温的异常对土壤湿度具有显著的影响, 从而亦影响到表面气温和土壤湿度的年代际共变率. 在伴随着人类影响的全球变暖过程中, 中国气候出现年代际干旱或洪涝的可能性也相应增加, 本研究结果为此观点提供了真实的观测证据.     

20世纪90年代末中国东部夏季降水和环流的年代际变化特征及其内动力成因

观测资料分析表明, 中国东部夏季降水在20世纪90年代末发生了年代际突变, 在1999～2010年期间降水异常从以往的经向三极子型分布变成了经向偶极子分布, 形成了“南涝北旱”(除长江沿岸地区)的特征; 中国东部这次降水的年代际突变与东亚上空对流层环流及散度、垂直运动以及整层水汽输送散度的经向偶极子型年代际异常分布相对应. 并且, 本文还从大气内动力和热力过程讨论了1999～2010年期间东亚地区上空夏季对流层中、上层纬向气流和经向气流异常对中国东部夏季降水年代际突变的影响, 其结果表明, 由于在此时期东亚上空副热带急流北移减弱, 使得东亚上空纬向气流异常形成经向偶极子型. 这一方面使得东亚对流层上层沿副热带急流传播的“丝绸之路(Silk Road)”型、沿东亚经向传播的东亚/太平洋(EAP)型和沿极锋急流传播的欧亚(EU)型遥相关波列发生异常, 从而引起中国北方为下沉运动异常, 而南方为上升运动异常; 另一方面造成了中国东部对流层中层北方有冷平流异常, 而南方有暖平流异常, 这也引起了中国北方有下沉运动异常, 而南方有上升运动异常, 因而在1999～2010年期间夏季中国形成南涝北旱的降水异常.     

东北冷涡的“气候效应”及其对梅雨的影响

东北冷涡是东亚中高纬地区重要的天气系统. 尽管其时间尺度为天气尺度, 但是频繁的东北冷涡活动具有显著的“气候效应”. 这种“气候效应”不仅会影响东北地区对流层低层的月平均气温, 而且对东亚地区梅雨期降水也具有影响作用. 利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的ERA-40再分析资料, 对东北冷涡的“气候效应”及其与东亚梅雨的关系进行研究, 发现: 梅雨期东北冷涡和降水量存在显著的相关关系, 东北冷涡越强, 梅雨量很可能偏多, 东北冷涡越弱, 梅雨量很可能偏少; 东北冷涡强年, 东北冷涡引导北方“干冷”空气南侵, 与低层强盛西南暖湿气流在梅雨区北缘交汇, 形成“上干下湿”的不稳定层结, 在上升运动的触发下, 最终导致梅雨量偏多, 东北冷涡弱年情况正好相反; 前期北太平洋海温的异常可能是导致梅雨期东北冷涡异常的因素之一, 夏季的海陆热力对比对东北冷涡起着促进作用, 而冬季的热力对比对东北冷涡起着抑制作用. 所有这些为东北冷涡和梅雨的短期气候预测提供了具有参考意义的结果.     

纵向岭谷区人口密度的空间分布规律及其影响因素

将GIS手段和统计方法相结合,选择地貌因子和气候因子,研究各类因子对人口分布的影响强度和函数形式,并通过人口分布影响因子法模拟西南纵向岭谷区的人口密度分布状况.研究结果表明:(1)各类自然地理要素对纵向岭谷区人口的空间格局均具有影响,但影响程度、影响形式存在差异.地貌因子和交通网密度对人口分布影响较为强烈,而温度和降水因子对研究区人口分布影响甚微;人口分布与海拔和交通网密度分别呈现负线性和正线性相关趋势,水网密度和坡度对人口分布分别表现为指数和对数的函数关系;(2)受自然条件影响,人口在纵向岭谷区的分布不均匀,具有整体零散,局部集中的特点,在纵向岭谷区中部形成人口高密度分布带,在东南部形成人口高密度片区;(3)西南纵向岭谷区的人口密度与土地利用的人为活动指数(HAI)具有很好的线性回归关系,人口密度可以反映人为活动对区域自然生态系统的干扰强度;(4)人口密度提高导致植被指数NDVI降低.     

中国的“大耳朵”——罗布泊

在新疆塔里木盆地的东端,有一个神秘的大湖——罗布泊。古籍上称它为盐泽、蒲昌海等。蒙古语叫罗布诺尔,其含意是"汇入多水之湖"。可是,说它是大湖吧,从本世纪70年代起,就名实不符了,现在的湖底已变成坚硬的盐壳,一丝儿水星都没有。说它不是湖吧,在历史上它确实接纳过来自塔里木河、孔雀河的滚滚奔流。据《汉书》记载,它有"广袤三百里、冬夏不增减"的辽阔水面。而国外科学家从卫星拍摄的照片看"罗布     

“云计算与大数据”及其对勘探地震技术发展的影响

互联网技术发展至今,已进入了大数据和云计算时代,并在传统商业领域取得了令人瞩目的成功,产生了许多新的发展模式.但是,在勘探地震专业领域,"云计算与大数据"技术的潜力尚没有充分发挥.本文介绍了"云计算与大数据"的方法论和基本特征,分析了云计算、大数据和物联网、互联网+等关键技术之间的关系,并结合地震采集、处理、解释的技术特点和发展需求,探讨了"云计算与大数据"对地震技术发展的影响,提出了建设地震专业软件生态系统和基于物联网改变地震采集现状的设想.     

碳-14测定年代用“中国糖碳标准”的建立

我国~(14)C实验室的数目近几年来增加很快,目前已经建成和正在筹建的实验室有二十多个,急需有一个统一的现代碳标准。1975年冬我们受全国同位素地质会议的委托,着手建立我国的~(14)C测定年代用的现代碳标准。     

“大暖房”对南北世界的影响

矿物燃料的增长及对森林的毁坏,造成大气中二氧化碳急剧增加,整个地球形成了个“大暖房”。二氧化碳包围着地球,使得原来可以散入到空间的热量保留了下来。气象学家根据历史资料研究得出,自上个世纪中期以来,地球上的平均气温已升高了2℃。因此,降雨和农业布局将受到影响。英国东安格里亚大学气象学教授菲力浦琼斯(Philip Jones)认为,从广义上讲,这种气候条件会使大多数发展中国家受益。他解释道,多变的气候形态主要发生在两极地区,赤道两侧影响不大。地球北部发达的工业地区,其平均气温的上升超过了2℃;而在大多数发展中国家地区,平均气温上升很小。“大     

中国北方表土微团粒粒度分布及其对粉尘释放通量的影响

利用干筛筛析法测定了中国北方沙漠、戈壁、绿洲、干草原农垦区和草原牧区等代表性表土(沙质土、砾质沙土、砾质壤土、壤土和粉壤土等)的微团粒粒度分布.组成表土微团粒粒度分布的对数正态群体分别为粉细沙、细沙、中沙、粗沙和极粗沙群体,其平均的质量中值粒径分别为90,210,390,600和980tm,平均的标准偏差分别为1.25,1.40,1.25,1.35和1.25.粉细沙、细沙、中沙、粗沙、砾质沙、砾质壤土、壤土等表土类型的微团粒粒度分布为这几个对数正态分布群体中的组合.粉尘释放模型(DPM模型)模拟的结果显示:表土微团粒粒度分布对粉尘释放通量存在显著影响,细沙和粉细沙的粉尘释放通量最大,中沙、砾质沙、砾质壤土、壤土、粉壤土次之,粗沙的粉尘通量最小,差值范围在101～103μg·m-2·s-1左右;中国北方沙漠(沙地)和片状流沙覆盖的农田的粉尘释放通量在101～104μg·m-2·s-1之间,而沙砾质戈壁、沙砾质化的农田和草原的粉尘释放通量在101～102μg·m-2·s-1之间,表明中国北方沙漠(沙地)和片状流沙覆盖的农田是粉尘释放的主要源地.     

论“液态水的等差效应概念”及其在自然界中的应用

一,“液态水的等差效应概念”在自然界中是怎样形成和产生的? 由于水在大自然交替的循环中可以接连不停地形成和产生象图(一)中的“3”这种底部重力大于侧壁压力的单位立体液态水,并能使它的“13”这种开始降落点与“11”这种水平面、海平面及参考平面之间的垂直高度能发生变化,和“4”这种侧壁压力大于底部重力的单位立体液态水,并能使它的“13”     

空间推进系统:中国卫星事业的“推进器”——上海空间推进研究所空间推进系统研制记

本期走近科学我们将介绍上海空间推进研究所获得2011年度上海市科学技术奖科技进步奖一等奖的风云三号卫星推进系统项目.风云三号是我国首个被纳人世界气象组织全球卫星观测系统的卫星,于2000年11月正式获国务院批准立项.2008年5月27日成功发射A星,2010年11月5日成功发射B星,两星至今在轨稳定运行.未来,将会有8-12颗风云三号卫星在轨组网运行.它们将持续为我国和周边国家提供高精度气象服务.     

一个植物“猎人”的中国之旅（下）

正如N.L.波博士在《植物王国朝圣之旅》一书的序言中所写到的那样：那些独自踏上采集之旅的植物猎人们要面对的艰苦物质条件．感受接连数月生活在异乡陌生人群中的极端孤独,吃着令人作呕的单调饮食：就着发臭的奶茶咽下糌粑,