NCEP/NCAR(Ⅰ、Ⅱ)和ERA40再分析加热资料比较

 气候统计和诊断分析常用到NCEP-1、NCEP-2和ERA 40再分析资料。其中的加热资料为C类资料,对其使用常常存疑。对上述3类资料中的垂直积分的总加热率和地表感热通量进行比较,以分析其在亚洲地区特别是在高原和亚洲热带地区的适用性。结果表明：垂直积分的总非绝热加热在空间分布上三套资料基本一致,NCEP两套资料在大值中心的分布上相似,但量值上NCEP-2和ERA-40比较接近,此外ERA-40在青藏高原南缘的加热估算比NCEP大;对于青藏高原区域平均的非绝热加热,无论是季节变化还是年际变率,三套资料在量级以及变化趋势上都有较好的一致性,特别是平均感热通量的年际变化,三者相关系数超过99％甚至99.9%置信度检验,因此对亚洲包括青藏高原地区使用再分析加热率资料,在一定程度上是合理可行的。     

城市水体CO_2和CH_4通量监测的静态箱法与薄边界层模型估算法比较

以城市河流为研究对象,分别运用静态箱法(floating static chamber,FSC)和薄边界层法(the boundary layer equation,BLE)测定并比较研究在低风速下水-气界面24 h内昼夜甲烷(CH_4)和二氧化碳(CO_2)通量变化.结果表明,BLE法计算得出水-气界面的通量要明显高于FSC法测定计算结果.两种方法计算出来水-气界面CO_2通量有较强线性正相关,但两种方法计算的CH_4通量之间无显著的相关;表明影响这两种方法进行估算CH_4和CO_2通量的参数有一定的差异.     

黄色物质吸收系数ag(440)与斜率Sg相关关系

利用2007年大连湾、长海县及舟山群岛附近海域黄色物质数据,对a_g(440)与S_g的相关关系进行研究发现:大连湾a_g(440)与S_g存在较为显著的负相关关系,长海县附近海域次之,而舟山群岛附近海域基本不存在相关性.根据Carder的研究成果,对a_g(440)与S_g相关关系的不确定性问题分别就近岸、大洋两类水体进行了分析,结果表明,无论是近岸水体还是大洋水体,存在负相关关系的几率较大,而出现正相关的几率很小.     

薄边界层法与静态通量箱法估算水-气界面CH_4通量对比

采用薄边界层法与在线测量-静态通量箱法对三峡库区水-气界面温室气体甲烷(CH_4)通量进行比较,得到两种估算方法差异性.结果显示:静态通量箱法结果多数点高于薄边界层法,一般为薄边界层法的1.2~12倍;极少数点薄边界层法高于静态通量箱法.     

夏季长江口与苏北海域之间的水体运动及其对动力因子的响应

基于一个高分辨率的三维数值模式,定量化研究了夏季长江口与苏北海域之间的水体运动规律,探讨了季风和潮汐等外部动力因子对该海域水体运动的影响,并计算了苏北特定断面上的水体通量、长江淡水通量和苏北河流淡水通量.数值模拟结果表明,在气候态条件下,苏北海域水体净输运整体向北,苏北浅滩附近的水体净输运速度为10 cm/s,射阳河口附近水体产生离岸净输运速度,而沿40 m等深线的水体净输运速度为7cm/s左右.苏北近岸水体通量具有大小潮变化,小潮时断面水体通量最小,大潮时水体通量最大.潮汐对于长江口与苏北海域之间的水体运动具有巨大的影响,当没有潮汐作用时,长江口以北海域水体净输运均向北,沿40 m等深线的东南方向水体输运现象消失;季风对于该海域的水体运动没有显著影响,仅仅改变了局部区域的水体输运量.     

基于多卫星融合数据的海平面特征分析

利用1993—2008年法国空间局的AVISO多卫星融合高度计资料,采用随机动态、EOF等方法分析全球海平面变化的长期趋势、变化幅度以及季节变化的空间分布特征.结果表明:(a)1993—2008年间太平洋海平面呈西升东降的形态,印度洋绝大部分海区海平面呈上升趋势,大西洋除湾流流域外的其他海区海平面的长期趋势以上升为主;(b)全球海平面变化存在显著的年变化和半年变化等季节信号,无论是半球平均还是洋盆平均,北半球海平面季节变化的振幅明显大于南半球,中纬度海区季节变化的振幅最大;(c)北印度洋海平面季节变化的振幅高于同纬度带的北太平洋和北大西洋;(d)太平洋、印度洋、大西洋三大洋受西边界流、赤道流系等强流影响的海域海平面变化幅度大于周围海域;(e)赤道海域各大洋东、西边界和大洋内区海平面变化不同步,可能受赤道海洋波动的影响较大;(f)厄尔尼诺年,西太平洋暖池和赤道太平洋中部海平面明显降低,赤道东太平洋海域海平面明显升高,赤道印度洋海域东、西边界的海平面变化与其相反.     

厦门同安湾需氧有机物的去除和释放通量估算

以COD为有机污染物指标 ,在不考虑水动力因素的条件下 ,根据实验室模拟实验的结果和相关的研究结果 ,估算了同安湾海域水体的生化净化作用、悬浮颗粒物沉积作用的去除通量和底质沉积物的再释放通量 .研究结果表明 :同安湾海域生化净化作用对有机污染物的去除通量为 10 42 9t·y-1,悬浮颗粒物沉积作用的去除通量为 4137t·y-1,而底质沉积物COD的最大可能释放通量为 3317t·y-1,说明该海域生化净化作用对有机物的去除占主导地位 ,而底质沉积物COD的释放量与悬浮颗粒物沉积作用的COD去除量大致相等 .因而在考虑同安湾污染物的总允许排放量时 ,可以只考虑水体COD的生化降解作用 ,而忽略悬浮颗粒物沉积的去除作用和底质沉积物释放的二次污染作用     

天然温带典型草原N2O和CH4通量的时间变化特征

以内蒙古温带半干旱典型草原类型羊草草原土壤为主要研究对象,利用静态箱技术在野外连续多年原位观测草地N2O和CH4排放通量.通过对1995,1998,1999,2001,2002和2003年的野外观测资料的数据分析,发现温带半干旱典型草原N2O通量的日变化特征明显,草原植物的不同生长阶段对其具有显著的影响;CH4通量的日变化没有明显的规律性特征,植物生长状态对其影响不明显,但对于草地吸收CH4的日较差有显著的影响.多年观测资料显示:我国温带草地N2O通量的排放峰值在四季中均有可能出现,低值通常出现在冬季,不同实验年份,不同季节都有出现N2O吸收通量的可能性,N2O季节通量的变化形式多样,通常是春、夏季较高,冬季最低.CH4通量季节变化规律相对明显,其峰值主要出现在春季,冬季较低.在不同的季节都观测到CH4的排放通量,这同草地出现N2O的吸收通量一样不影响温带草地作为N2O源和CH4汇的功能.N2O较CH4通量的年际变化显著,两者年通量的变异系数分别是71.6%和18.7%,5个实验观测年(跨9个年度),N2O和CH4年通量的平均值分别是:(1.14±0.82)kg·hm-2·a-1和(-3.52±0.66)kg·hm-2·a-1.统计分析结果表明:只有CH4的季节通量与降雨量之间存在显著线性关系.以此估算我国温带草地N2O和CH4年排放总量分别是:以氮计0.23 Tg和以碳计-0.83Tg,分别是全球温带草地N2O排放总量的23%以及全球土壤吸收CH4总量的11%.     

沙河流域地表通量的定量遥感估算

地表通量遥感估算对植物长势监测、灾害监测和地区能量水循环研究具有重要的现实意义.本文选取北京市沙河流域2002-10-16和2003-04-07LandSat TM影像反演研究区春秋季地表特征参数和地表通量,结合地面观测资料,利用二层遥感模型对该地区的植被、土壤地表通量分别进行了遥感估算.结果表明,研究区地表能量平衡各分量具有明显的时空特征.春、秋季晴日植被通量和土壤通量的估算结果空间分布态势保持一致,植被通量略大于土壤分量,土壤通量的空间分异性更明显.     

大洋暖池特征变化和成因的研究

根据ＣＯＡＤＳ资料研究了大洋暖池的季节性和年际变化特征及成因,暖池面积和中心的季节变化与太阳辐射的季节变化有关,而面积的年际变化最高值在ＥｌＮｉｎｏ年,选取海域越小且越靠近暖池中心,海温季节变化越小,暖池温度年际变化与面积年际变化有很好的正相关关系,太阳辐射和风场是形成大洋暖池的重要因素。     

连云港、吕泗海域的海表温度变化及影响机制

通过对连云港海域(1976-2008)、吕泗海域(1960-1990)30年左右的海表温度(SST)资料进行随机动态分析;并计算了SST与Nio3.4指数、海表热通量和海面风场的相关系数。研究结果表明:从1976-2008年连云港的SST呈现长期升高的趋势,32年间约上升0.9℃;从1960-1990年吕泗的SST呈现下降的趋势,30年间共下降约0.22℃。月均的SST最大熵谱分析揭示了两站的SST具有12个月和6个月的显著变化周期,此外还有准2 a的振荡周期。东赤道太平洋海温的异常对连云港、吕泗海域的SST有一定的影响,热通量是影响连云港海域SST变化的部分因素,仅通过海面热通量的变化无法解释连云港海域海表温度升高的现象,海洋动力过程对SST的贡献不能忽略。连云港、吕泗海域的SST变化与风场的变化显著相关。     

北冰洋浮冰上的能量分量的估算

根据1999年8月中国首次北极科学考察队在北冰洋高纬度浮冰区联合冰站(75°02′N,160°51′W)获得的近冰层大气边界层观测资料,通过通量-廓线方法和SiB2(SimpleBiospheremodelversion2)模式对冰面的能量平衡分量和湍流交换参数进行了估算和模拟.结果表明,北冰洋浮冰区在消融期间冰面释放的感热和融化有效耗热之和超过了冰面所吸收的净辐射,超出的部分热量主要来源于冰深层的热量向冰面传导.模拟的净辐射比实测值系统性高估18%,模拟的感热通量比计算结果系统性低估3%,模拟的冰面热通量误差较大.尽管观测资料序列不长,表明SiB2对北冰洋地区冰面的净辐射和感热通量模拟能力较好,对其他通量的模拟需作改进.     

广西茅岭江入海典型污染物通量估算方法

茅岭江是入注茅尾海的重要河流,其携带的污染物是茅尾海污染物的主要来源之一。由于各种因素,流域的总径流量和污染通量估算存在一定困难。为掌握茅岭江污染物入海情况,本研究结合茅岭江入海口附近的两条污染物浓度监测断面的监测数据,针对观测时间相对较长的CODCr浓度开展年入海通量估算方法研究。研究利用修正的流域径流数据结合断面监测浓度,提出缺乏流量观测资料子流域的径流估算方法,并比较分析3种不同概化方法估算年污染物通量。结果表明,采用年平均修正流量与年平均河口断面监测浓度可以简单估算茅岭江的污染物入海年通量。该方法也可以直接应用于其他污染指标的年通量计算。     

水平分辨率对大洋环流模式模拟性能的影响

通过分析不同水平分辨率海洋模式的模拟结果及其与观测资料的对比,研究了水平分辨率对大洋环流模式模拟性能的影响。在中国科学院大气物理研究所研制的第三代大洋环流模式(L30T63 OGCM)的基础上,提高该模式的水平分辨率,建立了2个版本的全球大洋环流模式。其一,纬向和经向水平分辨率分别为1.5°和1°的全球大洋环流模式(OGCM1);其二,经向水平分辨率为变网格的全球大洋环流模式(OGCM2),其纬向水平分辨率仍为1.5°。分别对L30T63 OGCM和建立的2个版本的大洋环流模式从静止积分100 a。采用相同的动力框架、物理过程、南北边界条件、初始条件以及强迫场对比分析L30T63 OGCM、OGCM1和OGCM2第100年的积分结果。分析结果表明,随着模式水平分辨率的提高,模式计算的整体动能和位能随之增大,模式对上层大洋环流特别是热带上层大洋环流的模拟有明显的改善。     

渤海盐度长期变化特征及可能的主导因素

基于渤海沿岸葫芦岛、秦皇岛、塘沽和渤海海峡北部北隍城4个海洋观测站35a(1961～1996年)和渤海常规断面21 a(1978～1999年)的盐度观测资料,分析了渤海盐度的年际和长期变化特征;比较1958年8月和2000年8月渤海盐度场,讨论了它们之间的本质差异,并对导致渤海盐度场变异的因素进行了初步探讨.结果显示近35 a来全渤海平均盐度升高近2,渤海湾老黄河口附近海域盐度升高近10.2000年渤海的盐度已高于渤海海峡东侧北黄海的盐度.4个海洋观测站和断面站盐度观测值的时变曲线反映出明显的年际尺度变化.葫芦岛、秦皇岛和北隍城3个海洋观测站盐度观测资料的谱分析结果揭示,以上3个海洋站在12 a频段均存在显著谱峰;另外,葫芦岛2.5,4和24 a,秦皇岛3和24 a,北隍城7和21 a的谱峰也是显著的.基于年代平均淡水通量收支分析,认为黄河入海流量持续锐减是导致渤海盐度升高的主导原因.     

基于统计模型LOADEST的宝象河污染物通量估算

污染物通量的估算是掌握河流输移负荷的简便方法,可为流域总量控制提供科学依据.LOADEST模型利用连续的水量数据和离散的水质数据,建立污染物通量回归方程,进而估算河流不同时间尺度(日/月/季节/年)下的污染物通量,此外,模型还考虑删失型水质数据的情况,是估算低频率水质监测河流污染物通量的有效途径.以滇池污染严重的入湖河流—宝象河为例,利用LOADEST模型建立污染物通量回归方程,进而估算1999—2008年河流的入湖通量和水质情况.结果表明:(1)TP、COD、TSS多年平均入湖通量分别为18.9×103、1374.0×103、5608.6×103kg/年,TN为239.2×103kg/年,其中溶解态氮(NO3--N,NH4+-N)占83.8%;(2)2001年后各污染物年均浓度均超过Ⅳ类水质标准,超标最严重的为TN;(3)丰水期入湖通量占年通量的40%以上,暴雨径流冲刷成为污染物进入河流的主要方式;(4)NH4+-N、TN、TP年和不同季节入湖通量、浓度均呈现显著增加趋势,年增长率达6%以上;COD入湖通量和浓度在1999—2004年呈增加趋势,2005年后呈下降趋势;由于流域开展水土保持治理措施,TSS的入湖通量和浓度均呈下降趋势.     

不同围填海方案对南黄海辐射沙脊群海域的冲淤影响研究

本文采用MIKE21二维水动力模型模拟了南黄海辐射沙脊群海域的潮流形态,模拟结果与实测潮流基本一致.在此基础上,比较了三套不同围填海方案对工程附近区域的冲淤影响.从整体上看,三套方案都会对工程周边海域的海底冲淤产生明显影响.条子泥围填海工程后在其北部产生淤积,在东南部产生冲刷.东沙和高泥两座人工岛的建成使原本以弶港为中心扇形辐聚、辐散的潮流格局有所改变,潮流进出主要集中在西洋水道南端和黄沙洋水道西端这两条潮流通道,通道内流速增大,产生冲刷;而两人工岛东部和弶港东部海域产生淤积.基于目前的模拟结果,只建设高泥和东沙两座人工岛更有利于维持西洋水道和黄沙洋水道的畅通,对近岸港口资源具有保护作用.     

2013年初夏河南一次区域性暴雨天气过程的分析

利用常规资料和NCEP再分析资料,对2013年5月25—26日河南省区域性暴雨过程的环流形势、水汽条件和垂直螺旋度进行了分析,结果发现:西南涡沿切变线移出是暴雨形成的诱因,中低层低涡与涡前持续的低空急流为暴雨的产生提供有利的大尺度天气背景条件.700 hPa水汽通量变化对强降水落区有一定的指示作用,暴雨区一般位于水汽通量大值中心附近和前端等值线梯度密集带内;水汽通量辐合增强增厚降水增强.强降水多位于垂直螺旋度正大值中心附近和长轴两侧.     

1997～1999年亚洲季风区夏季水汽输送的差异分析

 利用ECMWF的水汽和风场资料,对东亚、东南亚和印度季风区1997～1999年各年夏季(6～8月)300～1000hPa气层间的水汽输送及其差异进行了计算分析.结果表明:①水汽输送的经向通量,在印度尼西亚-中国南部-日本南部为向北(正)的通量,从1997年到1999年夏季经向通量是由弱变强再变弱,而在澳大利亚北部-印度尼西亚则是由强变弱再变强;②水汽输送的纬向通量,1997年夏季正输送的东西范围比1998年和1999年夏季要广,但南北范围较窄;③中国东南部、南海到日本东部海域的负水汽平流在1998年夏季最大;④风场散度引起的水汽通量散度,在阿拉伯海和孟加拉湾1998年夏季最小,在东亚和西太平洋地区这3年变化很大.     

中国亚热带森林土壤呼吸的基本特点

中国亚热带森林在全球森林生态系统中具有独特的植被类型及结构,长期受人类活动干扰(毁林、造林等),森林土壤碳呼吸特征不明确,较难准确估算土壤碳的分配情况.分析了我国亚热带森林土壤呼吸在不同森林类型、不同退化和恢复演替阶段,以及造林再造林等的影响条件下的变化规律.结果表明:我国亚热带区域中的天然林的土壤呼吸通常表现为针叶林(如马尾松林)<松阔或针阔混交林<季风常绿阔林;马尾松与杉木人工林广布中国亚热带地区,两种林分的CO2年通量相当,中龄林较之幼龄林,土壤有机碳库呈现减少趋势;不同研究区域相同林分的土壤呼吸效率初步表现为南强北弱;我国亚热带森林的土壤呼吸通量与世界其他地区的热带森林土壤呼吸通量相差无己,其释放的碳量对全球碳通量的影响应加以重视.