华北汛期降水量年代际和年际变化之间的线性关系

华北地区汛期(7月和8月)降水量的变化具有明显的年代际和年际两种时间尺度. 在年代际时间尺度上, 华北降水在20世纪70年代末发生突然减少. 研究了降水突然减少对应的大气环流变化以及对降水年际变化产生的影响, 发现年代际变化所提供的背景对华北降水年际变化的规律和物理机制没有影响, 华北汛期降水年代际和年际变化之间的关系是线性的.     

我国西北部沙漠地区大气甲烷浓度的季节变化和长期变化趋势

一、引言 大气甲烷是地球大气中的一种重要的微量成分,其浓度大约为1.7 ppm。大部分大气甲烷来自生物过程。因此,长期以来人们一直认为甲烷是一种自然大气成分,其浓度是长期不变的。但是,最近几年的观测表明,大气甲烷的浓度正在迅速增长,其年增长率远比大气二氧化碳的增长率为高。     

EXAFS及XRD研究铁系催化剂在反应过程中的结构变化

近年来大量排放CO_2产生的温室效应、石油紧缺造成的能源危机,以及CO_2是个潜在的能源,使人们对CO_2的开发和利用产生浓厚的兴趣.CO_2加氢是解决这一问题的重要途径,70年代末至80年代初期的研究工作主要是CO_2加氢甲烷化研究,甲烷在工业上的价值不是很高,将CO_2加氢转化成更有价值的合碳化合物,合成醇、烃类甚至汽油才是期待的结果.     

印度尼西亚贯通流年代际变化及成因分析

基于最新SODA资料研究了印度尼西亚贯通流(Indonesian throughflow, ITF)体积和热量输运的年代际变化, 并对其机制进行了初步探讨. 结果表明: ITF体积输运年代际变化主要产生在714 m以浅, 热量输运的年代际变化主要在450 m以浅. Davao南侧、新几内亚岛北侧和澳洲西北侧海域不同深度以上垂向积分海水压力年代际变化较为一致; 澳洲西北侧与Java岛南侧海域的垂直积分压力差与ITF体积输运在年代际尺度上具有最好的对应关系. 基于绕岛环流理论分析了年代际尺度上太平洋风应力与ITF体积输运的关系, 指出澳大利亚南端纬线上和赤道太平洋的纬向风应力积分是ITF年代际变化的主要贡献者, 赤道太平洋的纬向风应力积分决定了ITF年代际变化的相位. 上述结果说明热带海区的大气强迫和海洋调整过程均对ITF年代际变化有重要的贡献.     

北京大气CO2浓度日变化、季变化及长期趋势

1993～1995年北京大气CO_2浓度上升较快,年平均增长率为3.7％,1995年平均浓度达到最高,为（409.7±25.9）μmol·mol-1,随后缓慢下降.强度基本稳定的CO2源与迅速增大的CO_2汇的共同作用导致北京1995～2000年大气CO_2浓度逐渐降低.CO_2浓度季节变化明显,冬季出现峰值,平均浓度为（426.8±20.6）μmol·mol-1;夏季出现谷值,平均浓度为（369.1±6.9）μmol·mol-1.CO_2浓度季变化主要受物候季节变化控制.北京大气CO_2浓度日变化强烈,峰值一般出现在夜间,谷值出现在白天,平均日较差>34.7μmol·mol-1.年际季变化分析发现冬季和秋季大气CO2浓度变化基本控制着大气CO_2年际变化趋势,夏季浓度年际季变化对大气CO_2变化总趋势影响不大.     

温室气体浓度再创新高

正世界气象组织的最新报告指出,由于人类工农业活动产生的二氧化碳、甲烷等仍未减少,地球大气的辐射强迫水平自1990年到2014年上升了36%,全球温室气体浓度再创新高。2014年全球大气中的二氧化碳浓度达到397.7ppm,是工业革命前(1750年)水平的143%,而二氧化碳的增多也导致自然灾害和极端天气频发。此外,甲烷和一氧化二氮(俗称笑气)的浓度也分别是工业革命前水平的254%和121%。     

冰核细菌Pseudomonas syringae是否可以影响大气的冰核核化过程

近年来,大量的研究表明:生物气溶胶作为有效云凝结核与冰核在大气物理和化学过程中发挥着重要的作用.环境大气和云水样品中,冰核活性细菌Pseudomonas syringae的可培养菌株已经成功地被分离筛选出来.其在大气云物理过程尤其是降水过程中的重要作用也已经成为当前国际大气生物气溶胶气候效应研究的热点.本研究采用液滴冻结实验技术,测试了当前已被确定含有冰核活性菌的3种菌属即假单胞菌属(Pseudomonas)、欧文氏菌属(Erwinia)和黄单胞菌属(Xanthomonas)的代表性标准菌株(P.fluorescen,E.uredovora,X.campestris和P.syringaepv.panici),和被证实具有冰核活性的细菌菌株(P.syringaepv.lachrymans)的菌悬液液滴的冻结温度.结果显示:所测试的目前国际公认的冰核活性细菌属的标准菌株P.syringaepv.panici,P.fluorescen,E.uredovora,和X.campestris并不具备冰核活性,被测细菌菌悬液(OD600=0.25,数浓度108cells/mL)的液滴冻结温度分别是:20.3±2.3℃,21.8±2.3℃,20.8±3.4℃和19.9±3.3℃,与超纯水液滴的冻结温度(20.8±2.7℃)差异不大;而相同浓度下,P.syringaepv.lachrymans(ps1-10)菌株的冻结温度是5.0±0.8℃,具有显著的冰核活性.ps1-10菌株液滴平均冻结温度随着菌悬液浓度梯度降低的变化特征表明,当菌液浓度低于105cells/mL时,菌液液滴冻结温度明显降低,当菌液浓度低于104cells/mL时,菌液液滴与无冰核活性的液滴冻结温度接近.由此本文提出疑问:冰核细菌P.syringae是否能以浸润核化活性在大气真实环境中的冰核异质核化过程中起到重要作用,还是存在其他的作用机制?     

长江流域汛期降水年代际和年际尺度变化影响因子的差异

长江流域汛期(6和7月)降水量的变化, 不仅具有年际变化特征, 而且具有明显的年代际变化特征. 自上世纪90年代以来, 中国长江流域汛期的降水明显增多, 表明在年代际尺度上, 长江流域汛期的降水进入了一个丰沛期. 研究表明, 近年来长江流域汛期降水具有高基本态和高变化率的特征, 它是由影响年代际变化的因子及年际变化的因子共同作用结果. 利用NCAR/NCEP资料分别对这两种时间长度的大气环流进行了分析和诊断, 发现影响年代际变化的因子和年际变化的因子是不同的. 因此要预测长江流域汛期的降水量变化, 必须将年代际变化和年际变化这两种时间尺度进行分离, 清楚地认识控制或影响各时间尺度的物理因素.     

甲烷厌氧氧化作用:来自珠江口淇澳岛海岸带沉积物间隙水的地球化学证据

对珠江口淇澳岛海岸带沉积物间隙水中甲烷、硫酸盐、CH4-δ ¹³C和SCO2-δ ¹³C的地球化学参数垂直剖面特征的研究结果显示: 甲烷浓度梯度在硫酸盐还原带底部急剧增大, 而间隙水硫酸盐浓度随深度呈线性降低; 在硫酸盐-甲烷转换带(SMT)中, 甲烷碳同位素逐渐变重, 并引起间隙水SCO₂-δ ¹³C值变为极负.间隙水地球化学参数的变化特征提供了该区域沉积物中存在AOM作用的证据.根据数学模型计算出的三个站位甲烷厌氧氧化速率和硫酸盐还原速率, 可知AOM消耗的硫酸盐占总硫酸盐损耗的比例分别为9.0%, 84%和45.5%, 对应的AOM产生的ΣCO₂占总CO₂的比例分别为4.7%, 72.4%和29.45%.有机质的输入量的大小影响沉积物底部甲烷浓度、扩散通量及SMT分布.较高的有机质输入量一方面有利于加速间隙水硫酸盐通过有机质矿化分解作用损耗, 另一方面引起进入SMT的甲烷扩散通量增大, 使得AOM过程硫酸盐的消耗量相应增大, 结果造成SMT向沉积物表层上移.     

中国区域土壤湿度变化的时空特征模拟研究

建立基于气象台站观测资料的陆面模式(CLM3.5)大气驱动场(ObsFC), 驱动CLM3.5 模拟了中国区域1951~2008 年的土壤湿度变化. 其结果与站点观测和遥感反演及不同陆面模式模拟的土壤湿度比较检验表明CLM3.5/ObsFC 合理再现了中国区域土壤湿度的时空特征和长期变化趋势, 并且基于观测资料建立的大气驱动场在一定程度上能够提高CLM3.5 模拟土壤湿度的准确度. 土壤湿度模拟分析显示中国区域土壤湿度空间分布具有由东南向西北逐渐减小的总体特征和干湿相间分布的带状结构. 土壤湿度的低值区主要分布在新疆南部和内蒙古西部地区, 高值区主要分布在东北平原、江淮地区和长江流域. 土壤湿度的长期变化, 干旱和湿润地区湿度呈增加趋势, 干旱区20 世纪70 年代中期至90 年代中期变化最为强烈, 湿润区除1970 前后和2003 年之后变化较明显外, 整个序列比较稳定; 半干旱地区呈减小的趋势, 且20 世纪90 年代以后下降趋势更加明显. 1951~2008 年干旱、半干旱和湿润典型区平均体积百分比土壤湿度分别变化了2.35, -1.26 和0.08. 不同区域土壤湿度变化趋势和强度有明显差异,变化最显著的区域主要分布在35°N 以北的干旱、半干旱区.     

在宇宙中寻找"生命行星"

<正>发现"氢行星"假若你在太空使用望远镜观测地球,你就有可能找到地球表面存在生命的证据。你会从光谱中发现地球大气中存在丰富的氧和甲烷。氧具有高度的活性,能将甲烷氧化成水和二氧化碳,是绿色植物在光合作用中产生的副产品。甲烷则暗示着生命的存在,一小部分产生于地壳缓慢的地质学过程,大多数是各种古老微生物的排放物,还有一些来自于沼泽、农作物及动物的消化过程。     

大气中的甲烷

众所周知大气中二氧化碳的浓度正在增加。然而甲烷的浓度也在大气中日益增加,似乎与前者同样成为全球气温上升的原因。目前甲烷在大气中的含量为1.66ppm,增加率每年为1.7％,这一现象得到认定则是最近的事。但是,这种现象起源于何时呢?     

甲烷渗漏构造、水合物分解释放与新元古代冰后期盖帽碳酸盐岩

甲烷水合物是地球沉积圈最大的可交换碳储库, 在全球变暖和海平面变化期将大规模分解释放, 对全球气候和环境产生重大影响. 新元古代极端寒冷的冰期之末可能发生了地史上最大的甲烷水合物分解释放事件. Marinoan冰后期(约635 Ma)盖帽碳酸盐岩中广布的甲烷渗漏构造、特殊的同位素标识、低硫酸盐浓度、海相重晶石沉积以及短暂而显著的碳同位素负漂(δ ¹³C≤&#8722;5‰)提供了新元古代晚期冰川消融和海进过程中甲烷释放的有力证据. 甲烷释放可能导致了全球变暖, 促进了全球冰川迅速融化; 而甲烷氧化导致的海洋缺氧和大气含氧量波动可能是新元古代末后生动物演化的重要环境驱动因素. 该事件有待进一步研究的问题包括: 甲烷水合物分解释放的诱发因素、甲烷最初释放与海洋缺氧事件发生的时间及其与生物演化之间的关系、反映甲烷氧化的地球化学信号、盖帽碳酸盐岩的区域和全球等时性等. 华南陡山沱组底部的盖帽碳酸盐岩提供了研究这些问题的良好实例.     

敦德冰芯气泡中记录的甲烷浓度变化

通过对极地冰芯中气泡包裹气体的分析,可以恢复过去大气中的甲烷等温室气体浓度变化.敦德冰芯中包裹气体的提取及甲烷含量的分析是对山地冰川这一研究的新的尝试     

近50年来人类活动对气候的影响

自40年代初北半球气温陡然下降,70年代中期以来转为急剧上升,这种气候变化,主要是人类活动造成的.这些活动包括第二次世界大战,战后的大气核试验以及60年代初期开始的全球性工业发展,这是气温下降的主要原因.60年代中期以后大气核试验结束,自70年代初对工业污染治理的加强以及大气CO_2浓度迅速增加,是70年代中期以来气温急剧上升的主要原因.今后,如不发生核大战和大规模的火山活动,气温将以上升为主,到2030年前后,平均气温将比现在升高1.3℃左右,近些年来华北地区发生的旱象,还将持续下去.     

稻田甲烷在全球气候变化中的作用

工业常常被责为使地球变暖的“温室”气体之源,但是农业也向大气中排放这种“温室”气体。国际水稻所甲烷研究协调员H.V.诺伊(H.V.Neue)博士说,占水稻总产量95％的浸水稻田每年排放出的甲烷约占到大气甲烷的25％。研究的目的是减少甲烷的排放,那么要做的第一步就是更多地了解甲烷产生的过程。国际水稻研究所土壤和大气化学家正致力于水稻排放甲烷的田间和实验室研究。这个项目是“气候变化和水稻生产怎样相互影响”五年研究计划中的一部分,它是由美国环境保护署资助的。     

喜马拉雅山中段达索普最新粒雪芯高分辨率化学记录

分析了2006年8月钻取的16.8 m达索普粒雪芯δ¹⁸O和主要离子浓度记录的季节变化与年际变化. 分析发现, 达索普粒雪芯中δ¹⁸O和地壳源离子组分(Ca²⁺和Mg²⁺)浓度的显著季节变化为粒雪芯定年和季风、非季风层位的划分提供了依据. 该粒雪芯高分辨、多参数化学数据详细记录了1991年以来喜马拉雅山中段高海拔地区降雪化学特征, 该地降水化学主要受地壳源组分和人类污染源组分的影响, 海盐组分贡献相对较小. 研究表明达索普粒雪芯主要离子浓度的季节差异主要受盛行气团性质、区域大气环流形式及降水的季节变换所控制, 同时粒雪芯年积累量是控制离子沉积通量变化的重要因子.     

大气中的甲烷在几世纪内增多了一倍

已经了解到:不仅是二氧化碳,而且大气中的甲烷也以每年1～2%的比率递增.据最近的两项研究来看,甲烷的增多似乎开始于几百年前.第一项研究是由斯克利普斯海洋研究所的H.克莱格和C.C.周进行的.他们分析了格陵兰岛上冰雪中的气泡,得知从27000年前起到500年前为止这段漫长时期内,甲烷浓度基本恒定,一直在0.7ppm 左右;而从大约400年前起,甲烷开始增多,到了25年前,增至1.25ppm,目前则达到1.5ppm.这就是说,在近四个世纪内增多了一倍.     

苜蓿根瘤菌四碳二羧酸运输系统(Dct)的诱导表达与氧浓度相关

研究了苜蓿根瘤菌Dct系统在大肠杆菌内受琥珀酸诱导表达与环境中氧浓度的关系. 将携带Dct系统的大肠杆菌DH5a菌株培养于含0.6%琼脂的M63限制培养基的试管内, 发现报告基因受琥珀酸诱导表达产生的蓝色条带出现在琼脂表面以下某一深度, 而不在琼脂表面, 表明Dct系统的表达在某个特定的氧浓度下有最大值. 随后将该菌株转入一系列不同氧浓度的密闭瓶内测定其受琥珀酸诱导表达的b-半乳糖苷酶活性, 结果表明当氧浓度为2%时, Dct系统的活性较氧浓度为21%的大气中的活性高出约1倍, 由此推测Dct系统不仅能感受四碳二羧酸的信号, 同时还具有感受氧浓度的新的功能.     

热带太平洋海气系统的一种年代际局地正反馈

利用大气再分析资料和海温资料等, 分析了热带太平洋地区海气系统年代际变化的内在联系. 结果表明, 在年代际尺度上经过热带海气系统的内部调整, 减弱信风的作用下海气间热交换减少, 导致了热带太平洋温跃层的异常, 有利于热带中东太平洋海温异常增暖; 同时, 海温的增加又促使热带东太平洋对流发展, 激发热带东太平洋局地上升运动和热带中东太平洋的西风距平, 进而减弱Walker环流, 把信号反馈给大气. 反之亦然, 如此构成了一种正反馈过程的年代际模态. 这个热带海气系统自我反馈的年代际“加幅”过程有别于以往用于解释热带海气系统年代际变率时所倡导的中纬度地区对热带地区的远程驱动机制.