渤海氮污染的来源结构与污染压力空间分布

近30年渤海环境发生了巨大变化,陆源污染输入是导致渤海环境恶化的主要原因。为研究陆源污染压力强度与海域污染的空间关系,采用层级嵌套的水污染输出分区方法,将环渤海地区划分为23个陆海统筹管理分区,并基于土地利用数据、社会经济统计数据和污染普查等资料,估算出环渤海地区五类社会经济活动的总氮排放量,进而分析各分区单元的陆源污染压力。研究结果表明：① 渤海周边陆域总氮排放量约85万t,农业农村面源污染是氮污染的主要来源,占总排放量的57.4%,工业污染贡献有限,渤海湾沿岸城镇居民生活排放突出;② 23个陆海统筹管理分区之间的污染压力差异巨大,辽东湾、渤海湾和莱州湾周边的分区陆源污染压力大,其它分区的压力相对较低,各分区内陆域污染压力与对应海域污染状况在空间上高度一致;③ 各分区之间污染的来源构成差异显著,渤海湾氮污染的主要来源是居民生活排放,辽东湾工业污染相对突出,莱州湾农业面源污染占比大;④ 渤海周边陆源污染排海压力短期内难以缓解。     

渤海风驱-潮致拉格朗日余流的数值模拟与季相时空变异

利用HellermanandRosenstein全球风应力资料中的多年月平均风场资料驱动ECOM模型,设计了潮致、纯风生以及风与潮两者叠加三个数值实验对渤海海域风驱-潮致拉格朗日(Lagrange)余流的逐月时空分布与季节变化进行了模拟。研究结果表明,季风的大小和方向决定了渤海风驱-潮致拉格朗日余流的大小和方向,是影响余流流向和流速的重要因素。冬季,从渤海西岸到莱州湾海域风驱-潮致拉格朗日余流表现出一个大逆时针环流,辽东湾呈现顺时针方向流动,渤海中部存在一个弱的顺时针流环。夏季,整个渤海海域呈现顺时针流况,渤海海盆存在一微弱的逆时针涡旋,一支西南向流沿辽东湾东岸穿越渤海海盆,与起自渤海湾的东向流一起进入莱州湾。风驱-潮致拉格朗日余流主要受风的控制,潮汐则起到一定的调整作用。     

河西走廊平原区2000—2020年气温与降水变化北大核心CSCD

中国西北干旱区气候暖湿化已经引起了广泛关注,但这一现象变化的幅度、趋势以及其在空间上的表现仍有待进一步的研究。河西走廊位于中国西北干旱区的东段,是“一带一路”重要区域。选择位于河西走廊平原区的武威、民勤、永昌、张掖、临泽、高台、酒泉7个站点,分析了2000—2020年气温、降水变化特征。结果表明:平均气温上升了0.53℃/10a,呈由东向西呈增加幅度减小的趋势;平均最高气温变化率为0.22℃/10a,平均最低气温的变化率为0.40℃/10a。2000—2020年年降水量没有出现显著的变化趋势,但年际波动增大。年<5 mm降水量为58.8 mm,占年降水量的39.69%;年5~10 mm降水量为38.3 mm,占年降水量的25.87%;年10~15 mm降水量为22.1 mm,占年降水量的14.93%;年15~20 mm为12.7 mm,占年降水量的8.60%;年>20 mm降水量为16.1 mm,占年降水量的10.90%。近20 a不同降水事件发生频率、对降水量贡献、降水日数总体上变化不大。河西走廊东段气温增加幅度大于西段,但降水量变化在东段和西段差别不大。总体看,近20 a河西走廊气候有变暖趋势,但变湿趋势并不明显。     

双扩散在南极文森湾海域热盐结构演变中的作用

利用22头象海豹携带的CTD观测到的2012年3—4月南极文森湾中西部海域的海水温盐剖面数据,研究了双扩散效应在海水热盐演变过程中的作用。结果显示,该海域双扩散效应显著,其中"扩散对流"作用在水柱中所占比例超过50%,并普遍存在于500—800 dbar深度的深层水中;"盐指对流"作用在水柱中所占比例不超过10%,存在于300—500 dbar的中层水中;随着时间进入南极冬季,海水结冰盐析过程会使水体中重力不稳定状态加剧。"扩散对流"会产生向上的热通量和盐度通量,热通量大约在0.02—0.5 W·m~(–2),盐度通量平均在10–8 m·s~(–1)左右;"盐指对流"则会产生向下的热通量和盐度通量,平均热通量约为–0.5 W·m~(–2),平均盐度通量约为–10–8 m·s~(–1)。在结冰初期,文森湾陆架海域的海表结冰过程对低温高盐水体的产生具有补充作用,进而通过扩散对流作用使得高密度陆架水(DSW)在水体内部得到补充生长与积累。因此,双扩散作用对于该海域高密陆架水的形成有不可忽视的贡献。     

基于ASCAT散射计数据的2012年南极周边海面风场特征分析

利用2012年全年的ASCAT散射计风场数据,对55°S以南的南极周边海域海面风场开展了时空分布特性统计分析。结果表明:对于南极周边海域,7月平均风速最大,为12 m·s-1,12月平均风速最小,为8 m·s-1,冬季大于夏季;该区域平均风速主要在9—12 m·s-1之间,全年出现的天数280天,约占全年的77%;风速10 m·s-1所占比例也是冬季大于夏季。从全年来看,南极周边海域在冬季(4—6月)和春季(7—9月)风速普遍较大。该区域0°W—60°W海域内风速明显比其他海域要小。     

兴化湾海域石油类污染状况与控制对策

应用兴化湾海域枯、丰水期(2006年12月、2007年4月),大、小潮期的水质监测资料,分析了该海域水体中石油类的分布特征,并根据不同的海洋功能区的水质要求,选取第二、三类海水水质标准值为指标,采用单项指数法,评价了兴化湾海水中石油类的污染程度.结果表明,该海域石油类浓度范围为0.003~0.320 mg/L,高值区主要分布于江阴半岛西南侧.枯水期的石油类浓度远高于丰水期,其中,位于水质二类区的站位超标率分别为71.0%和17.0%,水质三类区中航道和锚地区站位的超标率分别为3.6%和0;总体超标率则分别为47.5%和11.0%;与历史资料的对比结果表明,兴化湾石油类浓度的变化幅度较大,可能与船舶突发性事件有关,并且浓度总体呈上升趋势.此外,还讨论了相应的污染控制对策措施.     

土地利用和气候变化对区域净初级生产力的影响

应用以遥感观测数据驱动的GLO-PEM模式模拟估计的中国北方20年的NPP数据同其20年气候数据结合,同时利用通过遥感宏观调查所得的两期土地利用数据,分析20年气候和土地利用变化对区域净初级生产力 (Net Primary Productivity,NPP) 的影响的时空特征。分析结果表明,20年来研究区域年均温度显著增加 (年均增温0.064 ^oC),年降水量明显减少 (年降水减少率为1.49 mm/年),NPP以减少趋势为主 (年减少率6.9 TgC)。研究区域NPP的变化受旬 (月) 均温和旬 (月) 降水量和季节温度和季节降水的变化影响显著。季节NPP同季节降水和温度的相关性在空间上同植被覆盖表现出高度的一致性,其相关系数大小随着不同植被覆盖类型变化而变化。通过分析可见,就整个研究区来说,发生土地利用变化的区域仅占整个研究区域的5.45%, 气候对整个研究区域NPP的影响占主导地位 (占了总影响量的90%);土地利用发生区域土地利用的作用占了绝对地位,土地利用的影响占了约97%。整个研究区域近20年来因为降水明显减少,温度显著升高,导致NPP明显下降,在两期土地利用间隔时间段内 (约10年) 因气候影响NPP减少了78 (±0.6) TgC。因为土地利用的变化导致NPP减少9 (±0.2) TgC。气候和土地利用共同作用是研究区域的NPP减少87 (±0.8) TgC。     

科尔沁沙地降雨特征分析——以奈曼旗为例北大核心CSCD

了解降水的当前特征及未来的变化趋势对理解气候变化对区域生态系统的影响具有重要的意义。科尔沁沙地是中国北方农牧交错带的典型区域,年降雨量300~500mm,对气候变化（特别是降水的变化）非常敏感。对科尔沁沙地沙漠化较为严重的奈曼旗1971—2013年的降水资料进行了分析研究。结果表明：（1）该地区多年平均降水量为338.8mm,5—9月降雨量占全年降水量的（85.32±7.71）%,5—9月降雨量、年降水量1971—2000年经历了先增加后减少的趋势,2001—2013年有缓慢增加的趋势;同时降水量的年际变异性近10年也呈增加的趋势。（2）5—9月降雨量呈先增大后减小的趋势,在7月最大,为104.2 mm,5月和9月最小（分别为32.7 mm和32.8mm）,月降雨量的年际变率均大于49%;生长季内降雨主要以〈10mm的事件为主,占总降雨事件的64.41%,却仅占总降雨量的16.95%;≥30mm的降雨事件占总降雨事件的10.96%,占到总降雨量的45.93%,且对总降雨量具有决定性的影响。（3）≥5mm降雨的平均间隔为9.4d,以1~10d为主,占到69.5%,10~20d（19.5%）的次之;≥30d的发生频率最小,为3.81%,降雨间隔的年际变异性均呈增加的趋势。（4）生长季降雨日数呈减少的趋势,降雨事件降雨量的变异性与生长季降雨量的变化具有相似性,从2001年开始呈增加的趋势。该地区的降雨量年际变异性强,降雨日数的减少和降雨事件降雨量变异性的增加将提高极端干旱事件发生的频率,可能对该地区的生态系统产生严重影响,加剧该地区的沙漠化发展方向。因此,加强气候变化对生态系统影响的研究,可为合理利用土地资源及调整土地管理方式提供理论依据。     

2000-2012年中国北方草地NDVI和气候因子时空变化

利用2000-2012年的MODIS NDVI数据,结合中国北方187个气象基准站年均温度和年降水量资料,对2000-2012年中国北方草地NDVI的时空变化特征和同期年均温度、降水量动态变化进行了分析。结果表明:(1)草地NDVI无明显变化的区域占北方草地总面积的64.35%,以荒漠草地为主;草地退化区域的面积(占北方草地总面积的23.97%)大于改善区域的面积(占北方草地11.68%)。(2)NDVI变异系数分析结果表明,2000-2012年以来中国北方草地68.37%区域呈稳定状态。其中,荒漠草地植被变异性较小,处于相对稳定状态的草地占其总面积的79.73%;而灌丛草地和典型草地的变异性较大,变化显著的草地分别占其草地面积的41.55%和45.92%。(3)北方草地区中,54.04%的区域年均温度呈升高趋势,大于温度呈降低趋势的区域,温度升高幅度最大为0.159 ℃·a^-1;年降水量呈增加趋势的面积达71.01%,远大于呈减少趋势的面积,降水量增加的最大幅度为23.29 mm·a^-1。     

中国近海初级生产力的遥感研究及其时空演化

利用分级初级生产力模式反演估算了2003~2005年0^o~41^oN,105^o~130^oE海域的初级生产力,并分析了它们的时空演化。同时还计算了该时段内渤海、北黄海和南黄海、东海北部和南部以及南海的平均初级生产力状况,结果得出它们的年平均初级生产力 (2003~2005年) 分别为564.39、363.08、536.47、413.88、195.77和100.09 gCm^-2a^-1。北黄海、南黄海及东海南部的初级生产力分别在春季 (4~6月) 和秋季 (10、11月) 出现两次峰值,且春季的峰值高于秋季。然而,南海的两个峰值则分别出现在冬季 (1月)和夏季 (8月),且冬季的峰值高于夏季。渤海和东海北部则呈现单峰 (6月) 分布。渤海和南黄海的初级生产力几乎在整年内都高于其它海域,而东海南部和南海的初级生产力则在整年内都低于其他海域。其中,南海的初级生产力最低,月平均全都低于400 mgCm^-2d^-1。除南海以外的其它5个海域,在春季时期 (东海南部为3~6月,其他海域为4~7月) 的初级生产力最高,平均约占年平均值的41%,其年际变化也最大,平均标准偏差为6.68;而秋季时期 (东海南部为10~1月,其他海域为8~11月) 对年平均的贡献也很大,平均约33%;其他月份 (东海南部为2月和7-9月,其他海域为12~3月) 的贡献则最小。南海的初级生产力则在冬季时期 (12~3月) 最高,约占年平均的42%,夏末秋季 (8~11月) 次之,约30%,春季时期 (4~7月) 最低。叶绿素-a、海表温度、光合有效辐射、季风活动、河流排放、上升流、黑潮以及沿岸流等物理-化学环境因子是造成中国近海初级生产力时空演化的主要原因。     

罗斯海和普里兹湾海域海冰范围变化对比分析

海冰范围的变化对气候变化、生态系统以及人类活动都会产生重大的影响,近年来极地海冰范围的变化受到广泛关注。对南极罗斯海与普里兹湾海域海冰范围进行时间序列分析,研究发现海冰范围季节性变化在罗斯海与普里兹湾海域差异较大,罗斯海地区表现出"快速缩小、迅速扩大"的特性,普里兹湾海域表现出"快速缩小、缓慢扩大"的特性。两地区的海冰范围在年际变化上都表现出扩大的趋势,2003—2014年罗斯海地区海冰变化趋势为(1.39±1.12)×104km2·a~(-1),普里兹湾海域海冰变化趋势为(0.61±0.26)×104km2·a~(-1)。罗斯海地区夏季的年际变化为减少趋势。     

渤海莱州湾南岸平原黄土阜地貌及其古地理意义

在莱州湾南岸滨海平原上发现一种新地貌类型黄土阜。研究表明，它形成于晚更新世晚玉木冰期。在此寒冷时期，渤海曾水退为平原，由于极少植被覆盖，形成陆架荒漠。裸露的海底松散沉积物被强劲的北风向南吹扬搬运，于南岸平原有利地形位置上沉积下来，形成厚层砂质黄土，并顺风向形成了阜状黄土地貌。     

基于海冰密集度遥感数据的波弗特海海冰时空变化研究

采用美国冰雪数据中心(NSIDC)的日尺度与月尺度海冰密集度数据,将海冰密集度为15%作为阈值确定海冰外缘线位置,提取波弗特海海域的海冰外缘线,计算波弗特海的海冰密集度、海冰范围与海冰面积,然后通过海冰范围与海冰外缘线的年际变化与季节变化来分析波弗特海海冰外缘线退缩的时空变化特征与趋势。实验结果表明,1978—2015年波弗特海的海冰密集度、海冰范围与海冰面积整体变化趋势一致,减少趋势显著。37年来,海冰密集度平均每年减少约0.3%,海冰范围平均每年减少3 235 km2,海冰面积平均每年减少5 084 km2。海冰密集度在1979—1996年无明显减少趋势,1996—2015年减少趋势明显。波弗特海海冰范围一般在9月达到最小值,在11月至次年5月维持在最大值(全冰覆盖状态);海冰面积一般在9月达到最小值,在12月或者1月达到最大值。海冰范围最小值出现时间有延迟的趋势,全冰覆盖状态具有起始时间越来越晚、终止时间越来越早、持续时间越来越短的趋势,平均持续天数为212 d。     

海洋悬浮泥沙二元特征参数 MODIS遥感反演模型研究

本文提出了一种采用海面离水辐射率和泥沙粒径二元特征参数来反演研究海区(渤海)海洋表层悬浮泥沙浓度的新的遥感反演算法,以此为基础分别建立了基于MODIS遥感数据和泥沙粒径二元特征参数的主成分和神经网络两种泥沙浓度反演模型,并对比分析了两类模型的反演精度以及泥沙粒径因子对模型的影响。分析结果表明,新建立的二元特征参数反演算法在采用主成分模型和神经网络模型时的检验误差分别为0.256和0.244,而忽略泥沙粒径因子贡献的主成分模型和神经网络模型的检验误差分别为0.384和0.390,因此可以认为,在泥沙浓度反演模型中加入粒径因子时,模型的预测精度和模型稳定性均比只考虑浓度对反射率贡献的模型有显著改善。     

电磁感应技术在波罗的海海冰厚度探测中的应用研究

海冰作为冰雪圈的重要组成部分,对气候变化十分敏感,海冰物理过程研究需要得到精确的海冰厚度。本文介绍一种能够高效探测海冰厚度的电磁感应方法及其在波罗的海(Baltic Sea)的成功应用。该技术方法针对海冰和海水的电特性,利用电磁感应原理精确探测仪器至冰水交界面的距离,以实现海冰厚度的测定。通过电磁感应(EM)仪直接观测的视电导率与同点位钻孔测量数据对比分析,获得视电导率与海冰厚度的转换关系式,并对通过该关系式计算出的海冰厚度进行验证,表明电磁感应技术能够获得可靠的海冰厚度数据,平均相对误差仅为12%。对波西尼亚海湾(Bothnian Bay)海冰厚度探测剖面的统计结果表明,2007年春季该区域平整冰厚度范围在0.4-0.6m之间。     

东西伯利亚海海冰季节变化特征及主要影响因素分析

利用1997-2005年美国国家冰雪中心提供的卫星遥感数据,对东西伯利亚海海冰周年变化特征及其动力和热力学机制进行详细分析,以1999年海冰状况为例讨论了该海域海冰的周年变化。按照海冰变化的区域特征和融化机制差异,将全年的海冰变化过程分为密集冰封期、陆坡开裂期、西部融化期、全面融化期和秋季结冰期。不同年份各个阶段发生的具体日期不尽相同,海冰覆盖面积最小值及其发生时间有所差异,但是,各年海冰变化的5个阶段都清晰可辨。海冰融化时间持续3个月,冻结时间仅为1个半月左右。每年5月份东西伯利亚海陆坡处海冰发生开裂,主要是该时期风场辐散的作用。1999年,除5月份以外的其他月份,东西伯利亚海海表面风场是辐聚风场,不利于海冰融化和开阔水域面积的扩大。东西伯利亚海海冰融化的决定性因素是陆地径流,因迪吉尔卡河、科雷马河、亚纳河和勒拿河四条河流在海冰融化过程中发挥主要作用。海冰覆盖面积最小值出现的时间一般是9月下旬,整个海域的沿岸带海冰全部消失,形成大范围的开阔水。夏季北半球气温的升高和太阳辐射的加热作用,为海冰融化提供持续的热量。     

渤海湾西北岸1974～2010年逐年填海造陆进程分析

自20世纪70年代以来,渤海湾西北岸陆续实施了大量填海工程,形成了目前中国最大的人工填海造陆区,有必要对其进行精确和连续的监测与分析。以1974～2010年逐年MSS/TM/ETM影像为主要数据源,利用RS/GIS技术,分析了研究区填海造陆的动态空间分布和数量变化特性。36 a间,研究区共填海901.7 km2,主要在滩涂和近海进行,海岸线长度从1974年的224.9 km增长到2010年的536.7 km,填海区的重心总体上从东北向西南方向迁移了26.3 km。将研究期细分为5个阶段进行深入分析发现:研究区海岸线长度增量与填海造陆规模呈正相关关系;填海利用方式经历了盐田为主→盐田和水产养殖相结合→港口和临港工业为主的发展历程;以天津港和曹妃甸港及各自的临港工业区为填海造陆中心和副中心的格局已经形成。     

海冰和海温对西北地区中部6月降水异常的协同影响

利用1961年以来美国国家环境预报中心(NCEP)月平均再分析风场、高度场、NOAA重构海表温度以及西北地区中部54个气象站6月逐日降水资料、1979年以来北极10个区域的海冰面积,通过分析2019年6月西北地区中部降水异常的成因,揭示出对该区域6月降水具有显著影响的关键海区海冰面积及时段、北大西洋三极子(NAT)关键...