北京市夏季城市强热岛边界层气象特征

近年来,北京市城市化发展迅速,城市气候特征也发生明显变化。应用中科院大气所325m铁塔的梯度观测资料,对发生在北京市的夏季强热岛天气的边界层气象特征进行了分析。结果表明:发生在夜间的北京市夏季强热岛,其边界层存在很强的逆温层结,并且逆温层较厚,低层风速较小,一般不超过2.0m/s;但白天,随着太阳短波辐射的加强,逆温结构很快被破坏,城市热岛强度也迅速减弱。     

东莞地区冬季大气边界层结构对PM_(2.5)影响的观测研究

利用2013年12月在东莞地区开展大气边界层观测试验得到的垂直风温资料和逐时PM2.5质量浓度资料,研究了东莞地区大气边界层结构对PM2.5质量浓度的影响的。结果表明:在大陆冷高压控制下,东莞地区的边界层结构演化非常典型,而东莞地区冬季PM2.5污染事件通常由冷气团南下的天气形势引起。在PM2.5污染过程中,日平均边界层高度往往不足600 m,较低的大气边界层高度使得PM2.5持续累积,夜间稳定边界层高度约为100 m使得夜间出现PM2.5质量浓度峰值。东莞地区的垂直风场存在显著的三层结构,较小的底层风速有利于PM2.5聚集在边界层内难以扩散,而高度较低的小风中层使得PM2.5污染物进一步被压缩在大气底层,加剧了地表的PM2.5污染程度。在冬季大陆冷高压控制下,在PM2.5污染过程中,东莞逆温结构多发,低空逆温层底约在700m,而且厚度和强度都较大,夜间常见贴地逆温,且厚度约为100 m,持续稳定存在的较低的逆温层导致的稳定层结是造成PM2.5污染的重要原因。     

混合层顶覆盖逆温层变化规律研究

论文利用无线电探空仪获取了合肥市西郊一百多份温度和湿度探空资料，统计分析得到该地区大气边界层覆盖逆温的特点：覆盖逆温层底平均高度为1220m、覆盖逆温层的平均厚度为200m、覆盖逆温层的温度跃变平均值为0．7℃等。覆盖逆温层底的高度具有季节变化趋势，与太阳直接辐射的时间积分有较好的相关。根据边界层高度和感热通量的关系，可知感热通量约占地面接收到的太阳直接辐射的30％。     

河北省中南部一次持续性大雾过程分析

利用常规观测资料、加密观测资料、微波辐射计资料以及NCEP再分析资料等,对河北省中南部2018年11月11—15日大雾过程的形成维持原因和边界层特征等方面进行分析.结果表明:此次大雾性质复杂,经历了辐射雾-平流辐射雾-平流雾的转换,且持续时间长,范围广;短波槽过后的晴空条件有利于夜间辐射降温,大尺度的下沉运动和槽前暖平流的输送使得逆温层发展,稳定层结建立并维持;近地层弱风条件和风场的明显辐合有利于大雾的长时间维持;中南部1000 hPa水汽辐合区的维持为大雾的发生发展创造了有利的水汽条件;雾层的湿度和温度垂直结构特征明显,300 m以下相对湿度达85%以上,边界层有逆温存在,大雾发展期间逆温层顶伸展至1000 m左右;雾层中的冷中心及低温区与相对湿度的高值区基本吻合.     

北方地区春冬季雾天边界层结构及其演变规律的对比研究

利用1999年北京南郊开展的大气边界层实验资料,对比分析了春冬两季雾天气过程中大气边界层风速、温度和湿度廓线结构及其伴随雾生消过程的演变规律,揭示了雾的生消与风速极值、夜间逆温层厚度等气象要素的关系规律,讨论了雾的生消对大气边界层演变过程的影响。结果可为提高雾天气预测和人工影响雾天气提供基础。     

兰州大气污染物浓度与局地气候环境因子的关系

利用2000年12月10～l7日在兰州市城区的大气边界层观测资料以及同期的污染物浓度监测资料、自动气象站观测资料和常规气象站辐射观测资料等，通过山谷内市区污染物浓度变化与山谷外对照点的比较，研究了兰州市城区污染物浓度的变化特征；分析了对应时期兰州市山谷气候环境因子和特征参数的变化。结果发现，大气中污染物对太阳辐射的吸收增温与白天大气逆温层之间有明显的正反馈机制，而且这种反馈机制在白天大气逆温层的形成和发展过程中起主导作用；讨论了兰州市山谷大气污染物浓度与大气逆温、水平风速、Froude数和边界层稳定度参数之间的简单关系。     

兰州城市气容胶对边界层温度结构的影响—一维数值模拟研究

利用Lowtran辐射传输模式计算了城市大气溶胶的辐射效应,并用一个一维边界层模式模拟了由此产生的温度变化。气溶胶的存在显著加大了太阳短波辐射对边界层大气的加热,而其长波辐射效应使边界层大气有所降温,但强度不大。另一方面,气溶胶大大削弱了到达地面的太阳辐射。上述因素综合的结果使白天城市边界层中上部气温高于乡村的2℃,低层高于乡村约1℃,夜间城市温度仍高于乡村1－2℃。     

城市建筑物对城市边界层三维结构影响的数值模拟

设计了一个考虑城市建筑物动力作用和人为热量影响的城市边界层参数化方案(UBP),并将之耦合到新一代中尺度模式WRF中。利用WRF/UBP模式对北京地区夏季晴空下边界层结构进行了数值模拟分析,并与不考虑建筑物及人为热源影响的MYJ方案的模拟结果进行对比。结果表明, UBP方案模拟的边界层结构反映了城市下垫面作用下的边界层结构特征,近地面层风场和温度场的模拟与自动气象站的观测结果更为接近。人为热源使得城市热岛效应增强,诊断分析显示由于夜间为稳定边界层,而白天边界层发展,湍流输送加强,热岛效应的日变化与人为热源的日变化有明显的反相关。另外,对湍流动能和边界层高度也进行了对比分析,发现城市建筑物使得湍流动能增加,夜间边界层高度有明显升高。研究表明,考虑了建筑物影响的UBP方案大大改善了模式对于城市近地面要素的模拟能力,对城市边界层的描述更为合理。     

博斯腾湖流域戈壁地区大气边界层高度特征研究

位于新疆博斯腾湖流域戈壁地区的大气边界层过程受湖泊和戈壁的共同作用, 大气边界层结构具有特殊性。利用2013 年5 月21 日至8 月28 日在博斯腾湖流域戈壁地区获得的大气边界层探测试验资料, 分析该地区大气边界层结构特征。结果显示, 博斯腾湖流域戈壁地区大气边界层最突出的特征是在夏季典型晴天时对流边界层异常深厚, 在所统计的100 天探空资料中, 有45 天大气边界层高度达3000 m 以上, 最高可达4400 m。同时, 探讨深厚对流边界层的形成机制, 认为博斯腾湖流域戈壁地区特殊的大气热力环境以及湖风切变等因素是形成深厚对流边界层的重要原因。     

戈壁下垫面大气边界层温、湿结构的数值模拟

本文利用二维大气边界层模式研究了平坦、均匀戈壁下垫面对流大气的位温和比湿廓线及其时间变化的垂直结构。与实测廓线资料比较表明，模拟结果基本反映了对流条件下，戈壁下垫面大气边界层中温、湿结构特征。     

基于MODIS产品的生态系统呼吸模型在内蒙古半干旱草原的验证

利用2010—2013年锡林浩特国家气候观象台涡动相关通量观测系统数据以及MODIS产品数据, 验证基于增强型植被指数(EVI)、陆地表面水分指数(LSWI)和地表温度(LST)的生态系统呼吸模型在内蒙古半干旱草原的适应性, 并探讨该遥感生态系统呼吸模型存在的问题。结果表明: 生态系统呼吸模型能较好地模拟夜间生态系统呼吸速率(R_eco)在生长季内和年际间的变化, 模拟值与观测值吻合较好(R²=0.90, RMSE=0.02 mgCO₂/(m²·s)); 夜间R_eco的观测值与EVI_s×W_s (EVI_s和W_s分别是EVI和LSWI对光合作用的影响函数)呈较显著的线性相关(R²=0.63), 与LST 的关系基本上满足L-T方程(R²=0.39); 夜间R_eco在生长季的前、中、后期对EVI_s×W_s和LST的响应不同是造成模型误差的重要原因之一。     

Scotopic colour vision in nocturnal hawkmoths

Humans are colour-blind at night, and it has been assumed that this is true of all animals. But colour vision is as useful for discriminating objects at night as it is during the day. Here we show, through behavioural experiments, that the nocturnal hawkmoth Deilephila elpenor uses colour vision to discriminate coloured stimuli at intensities corresponding to dim starlight (0.0001 cd x m(-2)). It can do this even if the illumination colour changes, thereby showing colour constancy-a property of true colour vision systems. In identical conditions humans are completely colour-blind. Our calculations show that the possession of three photoreceptor classes reduces the absolute sensitivity of the eye, which indicates that colour vision has a high ecological relevance in nocturnal moths. In addition, the photoreceptors of a single ommatidium absorb too few photons for reliable discrimination, indicating that spatial and/or temporal summation must occur for colour vision to be possible. Taken together, our results show that colour vision occurs at nocturnal intensities in a biologically relevant context.     

九寨沟针阔混交林的夜间液流及其分配特征研究

利用Granier热扩散探针测定九寨沟针阔混交林3个主要树种2013年的树干液流密度,分析各树种夜间液流的季节变化特征及夜间茎干补水与夜间蒸腾的分配特征。结果表明,红桦(BetulaalbosinensisBurk.)和茶条槭(AcerginnalaMaxim.)的夜间液流占全天液流比例多为0～30%,油松(PinustabulaeformisCarr.)多为0～25%,但在某些特定条件下,夜间液流占比会超过40%;生长季各树种夜间液流占比均呈"U"型变化,生长季初期和末期较高,生长季中期较低;典型晴天内,各树种夜间液流密度均与饱和水汽压差呈极显著的线性关系(R2>0.95),表明夜间茎干补水和夜间蒸腾同时发生;红桦、茶条槭和油松的夜间茎干补水和蒸腾分别占夜间液流活动的80.7%和19.3%, 81.4%和18.6%, 63.9%和36.1%。     

Comparative genomic analysis reveals more functional nasal chemoreceptors in nocturnal mammals than in diurnal mammals

Natural selection has a critical role in the diversity of morphological traits. However, the genetic basis underlying the evolution and diversity of morphological characteristics, particularly in the context an organism’s behavior, lifestyle, and environment, is not well understood. The discovery of nasal chemoreceptors in mammals provided an opportunity to address this question. Here, we identify 4 nasal chemoreceptor gene families (V1R, V2R, OR, and TAAR) from horse, guinea pig, marmoset and orangutan genome sequences, respectively. Together with previously described mammalian nasal chemoreceptor gene repertoires, we found a significant positive correlation between functional gene number and morphological complexity, both in the main olfactory system and the vomeronasal system. The combined analysis of morphological data, behavioral data, and gene repertoires suggests that nocturnal mammals tend to possess more species-specific chemoreceptor genes and more complicated olfactory organs than diurnal mammals. Moreover, analysis of evolutionary forces revealed the existence of positive selection on the species-specific genes, likely reflecting the species-specific detection of odors and pheromones. Taken together, these results reflect a rare case of adaptation to circadian rhythm activity at the genome scale, and strongly suggest that the complexity of morphological olfactory organs and the diversification of nasal chemoreceptors in nocturnal mammals are under selection for the ability to perceive the variety of odors that nocturnal mammals may encounter in their particular dark environments.     

北京市秋季大气边界层结构与特征分析

利用2000年9—10月北京市西部城、郊3个站点的探空资料,分析该地区秋季边界层高度的平均变化规律,探讨边界层内温度、风向、风速的廓线性质和结构特征,了解其时空变化和差异。结果表明,北京市秋季白天边界层最大高度平均约1km,夜间稳定层高度在200～400m之间。晴朗天气里,白天城区边界层温度高于郊区,反映出城市热岛的作用,夜间热岛现象不明显。较低的边界层高度和其顶部经常维持的强稳定层(强逆位温层)阻断上下层流动的关联,有利于近地面大气维持静稳状态和该季节雾、霾天气的出现。夜间约400m以下气层的流动大体分为3种形态,即整层小风型、低空急流型和贴地风速极大型。温度层结与夜间流动结构有密切对应关系。     

水(犭召)眼球显微结构的观察

本文是对水猖眼球显微结构的观察。角膜缘、睫状体发达,梳状韧带细小。脉络膜毯(tapetum)是脉络膜和色素上皮之间的折射透明层,为动物适应弱光下增进视力的装置。从光镜下计数所得光感受细胞中视杆细胞占绝大多数之特点,反证了水(犭召)为夜出性动物。从视网膜感受细胞层、内核层和神经节细胞层三个层次的细胞比例分析,在结构上大大提高了视网膜的光敏度(light sensitivity)这也与不同种生活习性的演变程度不同有关。     

Conservation biology: lion attacks on humans in Tanzania

Large carnivores inspire opposition to conservation efforts owing to their impact on livestock and human safety. Here we analyse the pattern of lion attacks over the past 15 years on humans in Tanzania, which has the largest population of lions in Africa, and find that they have killed more than 563 Tanzanians since 1990 and injured at least 308. Attacks have increased dramatically during this time: they peak at harvest time each year and are most frequent in areas with few prey apart from bush pigs (Potamochoerus larvatus), the most common nocturnal crop pest. Our findings provide an important starting point for devising strategies to reduce the risk to rural Tanzanians of lion attacks.     

Evolution of homeothermy in mammals

We propose that mammalian homeothermy was was acquired in two steps. The first step enabled mammals to invade a nocturnal niche without an increase in resting metabolic rate. The second step enabled them to invade a diurnal niche and involved the acquisition of higher body temperatures and metabolic rates.     

Sleep inspires insight

Insight denotes a mental restructuring that leads to a sudden gain of explicit knowledge allowing qualitatively changed behaviour. Anecdotal reports on scientific discovery suggest that pivotal insights can be gained through sleep. Sleep consolidates recent memories and, concomitantly, could allow insight by changing their representational structure. Here we show a facilitating role of sleep in a process of insight. Subjects performed a cognitive task requiring the learning of stimulus-response sequences, in which they improved gradually by increasing response speed across task blocks. However, they could also improve abruptly after gaining insight into a hidden abstract rule underlying all sequences. Initial training establishing a task representation was followed by 8 h of nocturnal sleep, nocturnal wakefulness, or daytime wakefulness. At subsequent retesting, more than twice as many subjects gained insight into the hidden rule after sleep as after wakefulness, regardless of time of day. Sleep did not enhance insight in the absence of initial training. A characteristic antecedent of sleep-related insight was revealed in a slowing of reaction times across sleep. We conclude that sleep, by restructuring new memory representations, facilitates extraction of explicit knowledge and insightful behaviour.     

中国天文气象条件的地域分布

利用中国气象局国家气象信息中心气象资料室整编的,中国756个基本、基准气象站以及2425个基本、基准和一般气象站,1961～2008年气候资料年值数据集和月值数据集中的云量、水汽、地面风速等气象要素,依据优良天文台址的气象条件,将全国划分为10个天文气候区,并利用夜间云量对这10个区域的优劣进行验证.结果表明:藏西南狮泉河、改则地区的天文气候条件最优;40°N纬度带附近次之;我国江南华南、四川盆地以及青藏高原东南部林芝地区的天文气候条件较差;其余地区如新疆西部、青藏高原北部和南部、横断山脉及云南西部、东北东部和北部、华北南部和黄淮流域的气候条件居中.