全球大洋混合层深度的计算及其时空变化特征分析

本文利用2005-2009年的全球网格化Argo数据,分别采用温度判据和密度判据计算了全球大洋混合层深度(Mixed Layer Depth, MLD),讨论了障碍层(Barrier Layer, BL)和补偿层(Compensated Layer, CL)对混合层深度计算的影响,得到了合成的混合层深度,并研究了其时空变化特征. 研究表明:(1)在赤道西太平洋(10°S -5°N,150°E-150°W),孟加拉湾,热带西大西洋(10°N-20°N,30°W-60°W)是障碍层高发区域. 冬季的北太平洋副热带区域(30°N附近)以及东北大西洋(40°N-60°N,0°-30°W)是补偿层发生的区域. (2) 在各个半球的夏季MLD都比较浅,在各个半球的冬季MLD则普遍比较深. 北太平洋和北大西洋的MLD的分布和变化比较相似,印度洋MLD受季风影响显著,呈现半年周期变化. 太平洋和大西洋的MLD 的经向分布大致呈现出"两端深,中间浅"的拱形特点. (3)混合层深度距平场EOF第一模态时间变化为周期的年信号,北太平洋和北大西洋、南大洋(尤其是南极绕流区)都是MLD变化剧烈的海域,第二模态显示全球大洋混合层深度距平存在着一个半年的变化周期.     

青藏高原拉昂错热力分层和混合层深度变化特征观测

湖泊热力结构不仅影响湖泊内部生态环境,而且与区域气象和气候系统相互影响,但目前对湖泊垂直温度的观测研究仍非常匮乏.本研究基于青藏高原拉昂错连续的湖温和气象观测,分析了小时尺度和日尺度热力分层规律和混合层深度的变化特征.结果表明:拉昂错为冷多次完全混合型湖泊;湖表温度8月达到最大值,湖面敞水区和沿岸的湖表温度季节震荡相同...     

台湾海峡中部障碍层日变化及其局地反馈

利用“延平2号”科学调查船于2005年6月下旬在台湾海峡中部（119．2°E,24．3°N）实施的定点连续观测资料,研究了夏季风期间障碍层的日变化过程及其局地反馈特征．障碍层开始形成时,由于非太阳辐射局限于上混合层,而太阳辐射可以穿透混合层底直至温跃层,导致障碍层内累积了最多热能,形成逆温层．随着障碍层内部热量的不断累积,障碍层与上混合层之间的热交换过程逐渐增强,上混合层显著增暖。此外,障碍层对应浮力频率极小值区,具有较弱的层结稳定性;针对海气通量的分析表明障碍层造成了显著的局地感热、潜热通量异常．进一步分析表明,海表风搅拌产生的湍动能在向下传输过程中,次盐跃层和温跃层构成了两个界面,大部分湍动能被较浅的盐度层结阻挡,限制在混合层以上,部分穿透混合层底的湍动能再次被温跃层阻挡,障碍层对应湍动能的薄弱区．     

基于不同再分析资料的全球蒸发量时空变化特征分析

基于目前使用较为广泛的8套再分析资料,研究了全球蒸发量的时空变化特征,同时对比分析了各套资料的异同点,研究结果表明:各套资料全球蒸发量的空间分布型基本一致,均具有明显的海陆、经向分布差异,并且同纬度陆地上高海拔地区蒸发量小于低海拔地区.各套资料蒸发量的时间变化形势不尽相同,其中MERRA,ERA-Interim,NCEP-R1和NCEP-R2等资料全球平均蒸发量的逐年变化基本一致,而CFSR与ERA-40资料更为接近;各套资料陆地平均蒸发量的逐年变化差异较大,其中MERRA,CFSR和NCEP-R2资料比较相似,而海洋平均蒸发量的变化形势具有较高的一致性,说明再分析资料对海洋蒸发量时空演变特征的再现能力更强.整体而言,MERRA与NCEP-R2资料能够同时较好地反映出全球蒸发量的时空变化特征,具有很好的代表性;此外,CFSR与ERA-40资料也可以较好地刻画出陆地蒸发量的变化特点,而ERA-Interim,NCEP-R1,OAFlux和HOAPS等资料比较适用于对海洋蒸发量的研究.各套资料陆地与海洋平均蒸发量在1958~1978年基本都呈现显著的线性减少趋势,而在1979~2011年时间段内大多是线性增加的,其中海洋地区更加显著.全球蒸发量也同时存在比较显著的年循环特征,尤其是北半球低纬度地区,而且陆地蒸发量逐月变化幅度要高于海洋.     

近四年全球海水质量变化及其时空特征分析

本文利用卫星重力、卫星测高和海洋温盐数据反演计算全球海水质量变化,并分析其时空变化特征.卫星重力数据利用2003年1月~2006年12月的GRACE月时变重力场球谐系数,同时考虑替换一阶项和C20项,并进行了相关误差滤波、高斯滤波和陆地水文信号泄漏改正,计算得到海洋等效水高变化;利用相同时间跨度的卫星测高数据和海洋温度、盐度水文观测数据,计算全球海平面变化和比容海平面变化,反演得到海水质量变化.反演的两种海水质量变化的年际变化特征一致性较好.三种数据得到的长期趋势变化,与1993~2003年的结果相比,可以看出,海水质量变化加速,并已成为全球海平面上升的主要因素.     

山西地区视应力时空变化特征分析

利用2001~2011年ML≥2.0地震波形资料计算得到山西地区的视应力,结合山西地区2001年以来5次M4.5以上地震探讨地震前后视应力时空变化特征后发现,在5次4.5级以上地震前1年均出现过视应力高值,地震发生在高值异常下降的过程中,且这5次中等地震发生在视应力高值异常区域内或附近。结果表明视应力高值异常区对中强震的震中预测具有一定的指示作用,可以作为地震危险性判定的参考依据。     

珠江三角洲对流层气溶胶时空变化特征分析

利用AERONET资料对珠三角地区气溶胶物理性质特征进行分析,建立珠三角地区的气溶胶模型,在此基础上,根据RT3 辐射传输模型构建矢量查找表,采用多角度偏振方法从PARASOL L1B数据反演得到细模态气溶胶光学厚度(AOD),最后采用2007—2009年MODIS总的AOD产品和本文的细模态AOD三年的反演结果分析了珠三角地区气溶胶的时间变化和空间分布特征,为深入研究珠三角地区污染物的局地排放和输送提供了条件.结果表明:(1)珠三角地区对流层气溶胶呈双峰型对数正态分布,其中细粒子平均半径主要集中在0.05~0.1,标准方差以0.5、0.6为主,粗粒子平均半径以0.9、1.0为主,标准方差为0.6、0.7,复折射指数实部以1.4、1.5 居多,虚部以0、0.01为主,细粒子所占比例大于70%,珠三角气溶胶呈现出粗颗粒物和细颗粒物并存的特征;(2)PARASOL业务算法中的气溶胶模型在珠三角地区有较大的局限性,引入当地气溶胶模型使细模态AOD的反演精度较卫星产品有了很大提高,细模态AOD主要反映了珠三角地区二次污染的强度;(3)珠三角地区总AOD值春季较大,秋夏季次之,冬季较小,并呈现逐年较小的趋势;(4)珠三角地区细模态AOD也在逐年降低,2009年细模态AOD年均值比2007年低了0.02,在空间分布上,高值地区主要集中在广州、佛山、中山等城市.     

南方水库热分层消亡期混合层深度及缺氧区时空变化特征——以南宁市天雹水库为例

湖库热分层消亡引起的突发性水质恶化现象引起了广泛的关注,我国南方水库大多是暖单次混合型湖泊,每年混合一次,导致水库水质周期性下降,但目前对南方水库热分层消亡过程的高频监测研究较少。为探究我国南方水库热分层消亡期水体混合过程的时空变化规律及驱动因素,以广西南宁天雹水库为例,于冬季热分层消亡期(2019年11月—2020年2月)对水库多点位水体理化指标开展原位监测,并利用自建气象站获取气象水文数据。结果表明:(1)水库热分层消亡期间,过渡区水深较浅可在短期内达到完全混合状态且缺氧区同步消失;而湖泊区混合过程整体滞后于过渡区,混合层深度由6.85 m增加至13.65 m,缺氧区逐渐减小,缺氧指数(AI)由0.40减小至0.07,直至水体完全混合后缺氧区消失;水库过渡区较湖泊区提前约40 d达到完全混合状态。(2)气象因子是引起热分层结构变化的主要因素,气温(T)、辐射(R)与混合层深度(MLD)呈现显著负相关(R_T=0.927、R_R=0.925,P<0.01),风速(WS)与MLD呈现显著正相关(R_WS=0.728,P&...     

辽南地区2012-2015年重力时空变化特征分析

重力变化是地震监测预报工作的重要内容,本文以辽南地区为例,收集、整理了2012-2015年8期流动重力观测资料,通过重力平差计算,来研究区域重力场时空变化、重力点值时序变化和段差值时序变化等,分析重力场的时、空、强变化特征.判定潜在地震发生的高风险区域.结果显示盖州—大石桥—海城地区和明阳—庄河—魏屯地区重力变化起伏较大,异常明显,应给予密切关注.     

全球地震活动性的地理和深度变化

收集了总数达１３８００个由仪器记录的地震资料以研究全球地震活动性的地理和深度分布。根据这些地震,形成了４个完整的资料样本（Ｍ≥７．０,１８９４￣１９９２;Ｍ≥６．５,１９３０￣１９９２;Ｍ≥６．０,１９５３￣１９９２;Ｍ≥５．５,１９６６￣１９９２）,其中有１１１５１个浅源地震（ｈ≤６０ｋｍ）,２０８５个中深源地震（６１ｋ≤ｈ≤３００ｋｍ）,５６４个深源地震（３０１ｋｍ≤ｈ≤７２０ｋｍ）。计算了频     

白天混合层顶部夹卷层厚度的特征研究

本文首先对Deardorff的一阶模型给予解释,在此基础上分析对流边界层湍流动能方程,分析机械湍流和对流湍流对边界层发展的贡献,提出一个新的速度尺度,混合层顶速度尺度,定义了全理查森数,给出夹卷层厚度的参数化方案,并用Boers和Elotanta的雷达观测数据进行验证。参数化方案与实验数据符合得很好。当夹卷层厚度表示为夹卷速度或夹卷理查森数的函数时,该函数曲线随边界层发展通常表现为磁滞回线形状现象,利用本文的理论进行了解释。     

The influence of surface layer salinity on wintertime convection in Wilkinson Basin,Gulf of Maine

Observations suggest that the interannual variability of wintertime convection in Wilkinson Basin (WB) during 1977–2005 is related to the variation in the surface layer salinity in the western Gulf of Maine (wGOM). When the winter convection is stronger (weaker), the resulting deep-layer temperatures in the wGOM are colder (warmer), and the likelihood of deep winter mixing is greater when the wGOM salinities are high. This hypothesis was tested using a one-dimensional mixed layer model to simulate the water column structure over the cooling period. Comparisons were made between the convection potential for the range of observed late-fall salinity values. Model results indicated that the mixed layer depth could deepen by as much as 50% when the surface layer salinities in the wGOM were high. Sensitivity tests revealed that the surface layer salinity variability, and its influence on the water column density structure, was a significant factor, along with local climate variability, in determining the observed time series trend in springtime bottom layer temperatures.     

Modelling the effects of motion on primary production in the mixed layer of lakes

A model of the time dependent relationship between productivity and light intensity following changes in light intensity is briefly described. The model incorporates two response timescales simulating initial response and photoinhibition, although additional timescales could easily be incorporated. The model is calibrated against one set of time dependent data, and applied to two simple models of motion in the upper mixed layer of a lake. The two models are: organised motion simulating Langmuir cells, and disorganised motion simulating the turbulent velocity field associated with surface wind stirring. The depth and therefore light histories for a number of photosynthesising particles are calculated by these models, and used by the productivity model to calculate mean productivities. The results show that the influence of the time dependent nature of the productivity relationship depends on the ratio of the mixed layer depth to the euphotic depth, and to a less extent, on the rate at which the particles circulate in the mixed layer.     

Study on electric variations of media in epicentral area by geomagnetic transfer functions

ＳｔｕｄｙｏｎｅｌｅｃｔｒｉｃｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｍｅｄｉａｉｎｅｐｉｃｅｎｔｒａｌａｒｅａｂｙｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃｒａｎｓｆｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎｓＸｉａｏ－ＰｉｎｇＺＥＮＧ；（曾小苹）Ｙｕｎ－ＦａｎｇＬＩＮＩ；（林云芳）Ｚｈｏｎｇ－ＪｉｅＺＨ...     

A numerical study on the role of atmospheric forcing on mixed layer depth variability in the Bay of Bengal using a regional ocean model

Ocean Dynamics - This study investigates the role of driving atmospheric forces [winds, net heat flux, and evaporation–precipitation (E–P)] and the possible mechanisms on the mixed...     

梯级筑坝对黑河水质时空分布特征的影响

为探究梯级大坝建设对河流水质变化规律的影响,将黑河上中游划分为坝上河段、坝下河段及自然河段,于2017年12月-2018年8月选取了24个主要控制断面进行水质调查,并采用多元统计的方法对比分析了不同时空尺度上的水质分布特征.结果表明:黑河上中游水质时空变化的主要影响因子为水温(WT)、pH值、溶解氧(DO)、电导率(EC)、总氮(TN)、总磷(TP)和五日生化需氧量(BOD_5).空间尺度上,WT、EC、BOD_5、高锰酸盐指数(CODMn)、TN等指标具有显著性差异,其中坝上河段受BOD_5、CODMn影响较大,自然河段WT、EC和TN为关键指标,而各个因子对坝下河段水质影响较小.时间尺度上,WT、EC、BOD_5、氨氮与季节变化存在明显相关性,是不同河段水质时间变化的控制因子,且大多数水质因子在非汛期变化最明显.降水、温度、水文条件等季节性影响因素和梯级水库联合运用模式是该区域水质时间差异的主要原因;空间差异主要受祁连、张掖地区外源性污染物排放以及筑坝环境下水动力条件改变而产生的沉积滞留效应和沿程累积效应影响.研究表明,外源性污染源依然是导致水质变差的主要因素,梯级筑坝则是导致水质变差的间接因素.因此控制该区域人类活动所造成的外源性污染源,并针对不同种类污染物的季节变化特征实施合理的水库运行方式是改善水电梯级开发河段水质状况的关键.     

基于全局光滑约束的地磁测深C-响应估计

地磁测深C-响应,包含着地球内部结构的导电信息,因此获得高质量的C-响应估计对于揭示地球内部准确的电性结构至关重要,为此本文提出一种计算地磁测深C-响应的新思路.不同于以往单个频点估计办法,新方法基于相邻频率C-响应连续光滑的特性同时估计所有频率的C-响应.首先,根据求取C-响应的Z/H方法,由观测的Hr和Hθ构造估计C-响应的线性方程组;为了增强方程组求解的稳定性,克服噪声影响,要求估计的C-响应满足光滑性条件,从而将无约束的C-响应估计转化为阻尼最小二乘理论的C-响应估计优化问题.合成数据和实际台站数据的测试结果表明,光滑约束优化技术能比传统的逐频求取方法得到更加合理和连续的响应曲线;虽然正则化参数的选择对C-响应估计的结果有明显影响,但通过L-曲线和V-曲线确定的最优正则化参数可以在保证数据真实性的前提下获得最佳的C-响应估计.基于全局光滑约束获得的C-响应为提高反演结果的可靠性奠定基础,为利用更多台站的C-响应获得高分辨力的地球深部电性结构提供了技术支持.     

水体叶绿素a和硅藻群落时空分布及影响因子的对比分析——以云贵高原异龙湖为例

藻类是湖泊生态系统中重要的初级生产者,物种多样性高且对水环境变化敏感,其生产力水平与群落构建模式是反映湖泊环境梯度和生态系统特征的可靠指标。其中硅藻优势属种的演替模式及其环境条件识别,是开展湖泊生态健康和环境质量评价的重要内容。本文选择亚热带地区浅水湖泊异龙湖开展季节调查,对20个采样点的叶绿素a和硅藻群落组成等指标开展分布特征及其驱动因子的定量评价,系统分析藻类变化的时空模式、驱动因子及其指标异同。2020年12月一2021年9月,异龙湖水环境特征的季节波动明显,综合营养指数TSI平均为74.76,总体处于富营养水平。在80个水体样品中共发现硅藻21属68种,群落结构以浮游类型(平均占比79.33%±20.69%)的耐中富营养种为主;在4个季节的调查中,膜糊直链藻Aulacoseira ambigua(61.62%±20.26%)为优势种。主成分分析显示,硅藻群落组成存在明显的空间差异和季节变化。冗余分析和方差分解等结果表明,水体营养因子(TN、TP和N:P)是影响叶绿素a浓度空间变化的重要因子(解释方差为19.08%±11.4%),水温和水深梯度的影响较小(9.63%±11.31%...