基于气象数据的洱海蓝藻水华驱动因子及预警研究

以2013年洱海夏秋季蓝藻水华遥感监测结果为基础,探讨影响蓝藻水华形成的主要气象要素,统计分析发现,洱海蓝藻水华多发生在阴雨天转晴之后,长时间强日照及较大的气温日较差是诱发水华发生的主要因素,同时低风速、低气压有利于蓝藻上浮聚集,对水华形成起到促进作用.在此基础上,构建以水华发生与否的二值变量为因变量,各气象因子为预测变量的Logistic蓝藻水华气象风险概率预测模型.结果表明,模型各项检验指标均表现良好,预测准确率达到87.5%,该模型能够用于分析影响洱海蓝藻水华形成的关键气象因素,同时证明了利用气象数据辅助实现水华监测、预报预警的可行性.     

上甸子区域大气本底站酸雨变化特征

利用1992—2018年上甸子区域大气本底站酸雨观测资料,基于统计分析方法研究该站酸雨月、季、年变化特征,研究酸雨与气象因素的关系。结果表明:20世纪90年代酸雨污染呈现改善趋势,21世纪初酸雨恶化,2010年后酸雨又呈现改善趋势;历年平均降水pH值、酸雨频率、平均降水K值均在2009年发生突变。酸雨月、季节变化明显,8月平均降水pH值最低,酸雨频率最高,处于酸雨频发期;7月平均降水K值最小,3月最大;各季平均降水pH值变化规律均为:秋季夏季冬季春季;各季酸雨频率秋季最高,平均降水K值为冬季最大。小雨量级平均降水pH值最小、K值最大,大雨量级出现酸雨频率最高;日平均风速小于1.5 m/s的降水过程中酸雨出现频率最高,日平均风速1.6 m/s～3.3 m/s的降水过程中出现酸雨的次数最多,随着风速的增大酸雨出现频率降低;酸雨主要出现在NE、SW(或偏NE、SW)的风向中;平均降水pH值与当日平均风速、降水量显著相关。     

腹板开孔的H型吊杆横风向驰振特性试验研究

通过节段模型静力三分力与测振风洞试验,研究了0°～90°风偏角下不同宽高比B/H与不同腹板开孔率的H型吊杆横风向驰振特性.B/H＝2.4的模型静力试验显示:腹板全封闭时,在0°～8°与64°～90°偏角区间内存在驰振失稳可能,随开孔率增大,驰振失稳偏角区间有所减小且失稳危险性有所降低.B/H＝2.4的模型测振试验显示:腹板全封闭模型在0°与5°偏角较低风速即发生了驰振;开孔率为14%与27%的模型试验风速区间内均无驰振现象,不过开孔率为38%模型在80°,85°,90°偏角高于90 m/s风速下均发生了驰振.宽高比B/H＝1.6腹板全封闭模型试验显示,0°与5°偏角较低风速下也出现了横风向驰振;开孔率38%模型在85°与90°偏角高于110 m/s的风速下也发生了驰振.与改变宽高比相比,适度腹板开孔可明显改善H型吊杆驰振特性.     

太阳能炕的蓄热特性研究及其对睡眠热舒适度的影响

结合北方传统火炕的特点,建立了与太阳能热水系统结合的太阳能炕理论模型,并搭建太阳能炕系统实验台,进行了实验测试,模拟计算结果与实验测试结果吻合较好.依据通过实验验证的模型,采用合肥实测的气象数据,分析了太阳能炕系统在冬天工作时对睡眠热舒适度和室内热环境的影响.结果显示:在室外平均温度0℃左右和炕面温度不超过35℃的条件下,室内空气温度维持在8～15℃之间,在晚上21点太阳能热水系统对炕停止加热后,人所处的睡眠环境能保持在28.5～34℃的热舒适温度区间,太阳能贡献率为34.5%.     

重铬酸钾晶体低温热容的研究

用精密自动绝热量热计测定了重铬酸钾晶体在 10 0～ 390K温区内的摩尔热容 .结果表明在所研究的温度区间内重铬酸钾无相变发生 ,但其热容在不同的温度范围表现出不同的变化趋势 .在 10 0K≤T≤2 75K和 2 75K≤T≤ 390K区间内 ,其热容随温度的升高明显增大 ,在 2 75K≤T≤ 35 0K区间 ,其热容约为定值 .将重铬酸钾实验摩尔热容Cp ,m/JK-1mol-1对温度T/K拟合 ,其结果为 :10 0K≤T≤ 2 75 .5 6 4K ,Cp ,m=0 .0 0 4 9T2 - 1.0 0 77T +12 3.13;2 75 .5 6 4K≤T≤ 35 1.76 6K ,Cp ,m=2 0 9.17± 2 .32 ;35 1.76 6K≤T≤ 390K ,Cp ,m=0 .0 2 6 6T2 - 18.92 7T +35 70 .1.根据实验摩尔热容与温度的函数关系 ,计算了以 2 98.15K为标准的重铬酸钾的热力学函数的变化值     

基于TRMM数据的拉萨河流域降水时空分布规律研究

以拉萨河流域为研究区,通过与流域内地面站点降水数据的对比研究,在月和年尺度上评估了热带降雨观测计划(TRMM)降水数据的精度,并研究了拉萨河流域降水时空分布规律.结果表明,在月尺度上,TRMM降水量与站点实测降水量相关系数R2为0.96,平均绝对偏差MAE为7.1mm,纳什效率系数NSE为0.93;在年尺度上,两者的相关系数R2为0.86,平均绝对偏差MAE为57.1mm.总体上说,卫星降水数据与地面降水数据在拉萨河流域具有良好的一致性,较高的精度和可信度.在降水空间分布上,拉萨河流域整体呈现由东南向西北递减的趋势;在降水时间分布上,大部分降水集中在6~9月,最大值在7、8月,两月总降水量为303.1mm,占全年降水的50.4%,11月至次年3月很少有降水发生,最小值在12月,为1.8mm,仅占全年降水的0.3%.     

温度对荒漠沙蜥在体心脏单相动作电位的影响

采用吸附式电极记录了荒漠沙蜥在不同体温条件下 ,在体心脏的单相动作电位 (MAP:Monophasic Action Potential) .实验温度为 :5℃ ,10℃ ,15℃ ,2 0℃ ,2 5℃ ,30℃和 35℃ 7个温度等级 .结果表明 :(1)在最适温度 (2 0～ 2 5℃ )时 ,荒漠沙蜥心脏单相动作电位的基本波形与高等动物及人类基本相似 ;但也有其特殊性 :动作电位 0期除极期最大幅值为 11.4 2± 2 .5 8m V;复极 2期电位幅值基本保持恒定 ,呈平台期 (PP2 :Plateau Phase2 ) ;在复极 3期末 ,电位基本恢复到 0电位(膜电位为 0 m V) .(2 )随着体温的升高 (5～ 35℃ ) ,荒漠沙蜥心脏单相动作电位时程呈温度依赖性减小 ;0期最大除极速度 (Vmax)呈温度依赖性增加 (5℃为 77.0 8± 4 7.11m V/ms;35℃为 614.63±10 5 . 0 2 m V/ms) ;低于最适温度时 (2 0～ 2 5℃ ) ,在 2相平台期末 ,又出现一次除极电位 (后隆起波 ) .其最大电位为 0 .5 8± 0 .18m V.(3)随着体温的升高 ,荒漠沙蜥心脏单相动作电位复极 1期电位呈温度依赖性降低 (5℃为 2 .2 4± 1.31m V/ms;35℃为 0 .82± 0 .4 9m V/ms) .(4 )心电图 (ECG)的同步记录表明 :心电图中的 QRS波与心脏单相动作电位 0期除极完全相对应 ;T波与动作电位的复极 3期相对应 .     

祁连山12号冰川2013年6月一次突发性洪水分析

祁连山老虎沟12号冰川在2013年6月出现了一场突然性的洪水,最大流量约20 m3·s-1.洪水导致河流改道,水文数据中断,下游道路冲毁.利用6月河水改道前的流量数据及对应的气象数据,分析了洪水发生前温度和降水的变化情况,并利用度日因子法计算出6月13—19日的冰川消融水当量.结果表明,从6月12日开始昼夜温度及日均温均大于0℃,最大降水和最大流量几乎同时发生,同时段的温度却较低.     

内蒙古地形因素对雷电灾害的影响及其权重分析

为了揭示内蒙古地形对雷电灾害的影响规律,基于内蒙古1998—2018年雷电灾害资料和数字高程数据,运用数理统计和熵值法分析了内蒙古地区地形因素对雷电灾害的影响及其权重.结果 表明,内蒙古近21年来雷灾点主要分布在高程为200～2000 m的范围内,高程在2000 m以上基本没有雷灾发生;雷灾点个数随坡度、地形起伏度的增加呈现指数降低趋势,雷灾点主要分布在坡度小于10°的地区,且多分布在0～75 m的地形起伏度区间内;从坡向上来看,南坡的雷灾点个数最多(占45.53％),北坡的雷灾点个数最少;在地形因子的不同分级中0～500 m的高程、15°～35°的坡度、0～20 m的地形起伏度和西南坡及平地区域发生雷灾的概率较大.运用熵值法分析高程、地形起伏度、坡度和坡向不同地形因素造成雷电灾害权重来看,高程和坡向因素贡献程度较大.该研究结果对于雷电灾害的风险区划及防御规划有一定指导意义.     

江西省三类强对流天气环境物理量对比分析

利用2001—2010年89个国家级地面观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,分别从水汽条件、动力特征、0℃层和-20℃层的特征高度以及大气不稳定条件等方面,对江西省三类典型的强对流天气(冰雹、雷暴大风及短时强降水)的特征进行统计分析,从而给出江西省地区这三类强对流天气过程主要预报物理量的分布特征及阈值区间,为江西省精细化的强对流天气预报提供参考指标。结果表明:1三者对比,强降水具有更深厚的"湿"对流特征,冰雹多具有上干下湿的"干"对流特征;2低层辐合、高层辐散条件中,短时强降水高于冰雹和大风,表现为短时强降水低层辐合中位数为-17×10-5s-1,高层辐散中位数为14×10-5s-1,对应冰雹和大风低层辐合都为-14×10-5s-1,高层辐散都为10×10-5s-1;风垂直切变值,冰雹最大,大风次之,强降水最弱,具体表现为500 h Pa到1 000 h Pa风速差中位数冰雹为18 m/s,大风为17 m/s,强降水为11 m/s;3不稳定条件方面,冰雹的对流有效位能、抬升指数以及850 h Pa与500 h Pa温差中位数分别为2 651 J·kg-1;-6℃、26℃,远远强于强降水的735 J·kg-1;-2℃、23℃,大风对应中位数为1 924 J·kg-1;-5℃、25℃,介于冰雹和强降水之间;4特征高度0℃层和-20℃层冰雹最低、大风次之、强降水最高,4 800 m和7 700 m可以作为0℃层和-20℃层冰雹和强降水的分界线。当对应高度大于该值时有利于强降水的出现,小于该值有利于冰雹的出现;5不稳定条件和动力条件具有互补关系,两者中其一出现极有利条件时,在江西省的实际预报业务中,就要考虑强对流天气的发生,当一条件异常偏大(很有利条件),另一条件不是很有利情况下,也有可能出现强对流天气。     

变化风场下太湖表层湖流特征及其对蓝藻迁移的影响

为了解太湖表层湖流对变化风场的响应特征,以及风场表层流场对蓝藻迁移的影响,通过GPS粒子示踪器对表层湖流进行观测,结合观测期间风场的变化特征和遥感图像,分析了变化风场条件下太湖的表层湖流特征以及蓝藻水华的迁移聚集过程。结果表明:太湖风场是太湖表层流场的主要驱动力,但受到地形特征、岸线特征等因素的影响,不同水域表层流场对风场的响应并不完全一致;太湖风场影响下太湖表层湖流在空间上的广泛差异性是导致蓝藻迁移过程中在不同区域聚集程度不同的主导因素,也是区域性蓝藻水华暴发的重要原因之一。风场表层流场蓝藻迁移聚集过程是一个依次传导的响应系统,条件适宜风场影响下的流场是触发蓝藻水华短时间、大面积暴发的重要外部因素。     

淀山湖蓝藻水华暴发的气象水文因素探讨

2007-2009年淀山湖的总氮和总磷年均浓度分别为3.47～4.53 mg/L和0.18～0.24mg/L,明显高于富营养化水平,成为蓝藻水华暴发的重要物质基础.MODIS影像分析结果表明,2007-2009年蓝藻水华暴发频次分别为3,6,10 d,呈逐年上升的趋势,并且暴发后易于集中在湖中心、东北和东部水域.受黄浦...     

不同湖泊水华发生机制研究进展

目前,世界各地湖泊水华的暴发越来越严重,对人类健康和生态系统有重大危害.本文调研了国内外典型湖泊水华的相关研究成果,从湖泊所属地理位置、气候带、受人类活动干扰强度、主要水华发生藻种和主控环境因子等不同角度进行了总结和分析,揭示了不同类型的湖泊水华特征和发生机制.最后以我国太湖为例,总结已有的研究成果,结合近几年太湖水华和水环境实测数据的分析结果,归纳了太湖水华的主要影响因子,包括Chl-a、TN、TP、COD、温度、风速六个指标,其中Chl-a、COD能指示说明水华的程度,TN、TP是营养盐状况的代表,温度和风速是水华发生的主要气象因子,并定量分析了水华程度和影响因子之间的关系,为水华的预警、预测和评价提供基础和支持.     

An ecological study on dynamics of toxic Microcystis blooms in a eutrophic park pond, Wuhan, China

The results of ecological investigation of Microcystis blooms and their toxicity in a eutrophic park pond ( where the annual average of total nitrogen and total phosphorus was 6.1 mg'L^-1 and 1. 79 mg'L^-1. respectively) are presented. The blooms were mainly contributed by M. aeruginosa occurring in the period from May to October when water temperature ranged from 16 to 33 °C . Three remarkable growth peaks of Microcystis during the period were observed with chlorophyll a level of 0. 73 mg*L^-1. 44 mg*L^-1. and 1. 30 mg'L^-1. respectively. The blooms were independent of phosphorus, but highly dependent on ammonium. A level of ammonium of 9. 5 mg'L^-1 could trigger the outbreak of the bloom, while that below 0. 89 mg'L^-1 could inhibit its formation. In other words, ammonium in higher concentrations could promote blooming, while that in lower concentrations could be inhibitory. Microcystis toxicity tended to increase with the blooming process, but the toxic peaks lagged behind their corresponding growth peaks.     

蓝藻水华显著影响因子识别模型

根据蓝藻水华反演图判断蓝藻水华发生与否,进而构建了直接以蓝藻水华发生与否的指标为因变量,同时以水质、水文和气象3类共19个指标为自变量的蓝藻水华环境影响因子识别模型(Probit模型),并将该模型应用到太湖.经模型分析,识别出太湖蓝藻水华暴发的显著环境影响因子:气温和硝酸盐浓度与蓝藻水华暴发的概率正相关;风速、湿度和电导率则与水华暴发的概率负相关.将离散因变量模型(二元选择模型)引入蓝藻水华研究领域,对湖泊(水库)蓝藻水华暴发的预测和预防具有参考价值.     

三种机器学习模型在太湖藻华面积预测中的应用

基于2014—2018年太湖气象水文水质数据与卫星遥感数据,分别采用支持向量机(SVM)、长短记忆神经网络(LSTM)、极端梯度提升树(XGBoost)模型模拟全太湖、贡湖、南部沿岸区、中西北湖区的蓝藻水华(简称藻华)面积。结果表明:(a)XGBoost全太湖与分区藻华面积回归模型模拟效果较好,其次是SVM、LSTM回归模型;不同时间尺度下SVM、XGBoost回归模型对全太湖藻华面积模拟结果偏小,但有效模拟了藻华的发展趋势。(b)XGBoost分类模型在全太湖、中西北湖区模拟准确率较高,优于SVM、LSTM分类模型;在贡湖、南部沿岸区,3种分类模型准确率均较高。(c)以当天、提前1 d的气象水文水质因子作为全太湖与分区藻华面积模型输入,XGBoost回归与分类模型模拟精度较高、稳健性较好,预测应用情景较好。     

我国典型湖泊磷浓度对水体指标及蓝藻水华爆发趋势的潜在影响——基于Meta分析

水体富营养化可引发蓝藻水华,对水生态环境和饮用水的安全产生严重危害,揭示蓝藻水华的发生机理和变化规律是防治的基础。基于1989—2019年公开发表的相关研究,提取583对有效数据,利用Meta分析了我国典型湖泊中磷浓度对水体指标及蓝藻水华爆发趋势的影响。结果表明：磷浓度对水体透明度（SD）产生负效应,对溶解氧（DO）含量、高锰酸盐指数（COD_Mn）和叶绿素a （Chla）含量产生正效应。随着磷浓度的增加,上述4种指标呈现不同的变化趋势：磷浓度对DO含量的正效应逐渐转变为负效应,在磷的质量浓度为0.2~0.3 mg/L时负效应最大（亚热带季风气候）;对SD的负效应随磷浓度的增加先增大后略有减小,在磷的质量浓度为0.1~0.2 mg/L时负效应最大;COD_Mn和Chla含量对磷浓度的响应趋势基本相似,在亚热带季风气候条件下,磷的质量浓度分别为0.2~0.3 mg/L和>0.3 mg/L时二者的正效应最大。此外,与温带季风气候地区相比,在磷的质量浓度为0~0.1 mg/L时亚热带季风气候地区的湖泊水质更容易受磷浓度的影响,蓝藻水华爆发的风险相对较高。     

SnO2-montmorillonite composite for removal and inhibition Microcystis aeruginosa assisted by UV-light

Cyanobacterial blooms have become a serious pollution problem,in particular,for water resources.Microcystis aeruginosa(M.aeruginosa)is most common toxic cyanobacterial bloom in fresh waters.In this paper,Sn O_2-montmorillonite composite was prepared by ion exchange method and applied to remove M.aeruginosa with the assistance of UV-light.The structure of the resulting composite was identified by XRD,IR and TEM.It was determined that some Sn O_2nanoparticles were inserted into the interlayer of montmorillonite and some were dispersed on the surface of montmorillonite.M.aeruginosa removal efficiency was judged by the rate of 95%after treatment with 0.3 g/L Sn O_2-montmorillonite for 1 h.Sn O_2-montmorillonite composite absorbed M.aeruginosa and promoted M.aeruginosa lysis by damaging cell wall and membrane.The cellular contents,including protein and chlorophyll a,were then degraded with the assistance of UV-light,which inhibited the biological activity of M.aeruginosa.In fact,Sn O_2-montmorillonite composite removed M.aeruginosa by combination of adsorption flocculation and UV-induced catalytic degradation.Sn O_2-montmorillonite shows promise to become an effective material for the removal of algae and the cyanobacteria bloom.     

A comparative study on 3-D solar wind structure observed by Ulysses and MHD simulation

Ulysses, which was a joint NASA/ESA probe to studythe sun and launched in October of 1990, has been thefirst spacecraft to explore the high latitudinal regions ofheliosphere till now[1]. One of its main scientific purposeswas to observe the latitudinal structures of solar wind pa-rameters, such as velocity, density, mass flux, magneticfield, etc.[1―4]. During its first rapid pole-to-pole transitcovering heliographic latitudes of ±80° from September of1994 to June of 1995, Ulysses observ…     

Vast laminated diatom mat deposits from the west low-latitude Pacific Ocean in the last glacial period

Diatoms are one of the predominant contributors to global carbon fixation by accounting for over 40% of total oceanic primary production and dominate export production. They play a significant role in marine biogeochemistry cycle. The diatom mat deposits are results of vast diatoms bloom. By analysis of diatom mats in 136°00′--140°00′E, 15°00′--21°00′N, Eastern Philippines Sea, we identified the species of the diatoms as giant Ethmodiscus rex （Wallich） Hendey. AMS 14C dating shows that the sediments rich in diatom mats occurred during 16000--28600 a B.P., which means the bloom mainly occurred during the last glacial period, while there are no diatom mat deposits in other layers. Preliminary analysis indicates that Antarctic Intermediate Water （AAIW） expanded northward and brought silicate-rich water into the area, namely, silicon leakage processes caused the bloom of diatoms. In addition, the increase of iron input is one of the main reasons for the diatom bloom.