广西武鸣盆地岩溶泉口浮游生物群落对水环境变化的响应

近年来我国西南岩溶地区一些岩溶泉出现水生生态系统由草型向藻型转变的问题,但水化学监测却显示泉水水质依旧良好.岩溶泉的水质变化与水生生态系统退化不同步,故探寻岩溶泉水环境的变化以及浮游生物群落的响应,对全面掌握和客观评价泉水的健康状况具有重要意义.于2016年7月、2020年7月两个时期对广西武鸣盆地内4个岩溶泉进行了浮...     

湖北太白湖孢粉记录揭示的近1500年以来长江中下游地区的气候变化与人类活动

太白湖TN1孔总长153cm岩芯的孢粉组合与炭屑指标,揭示了近1500年以来太白湖流域的植被经历了7个阶段的变化,对引起植被发生这种变化的主导冈素探讨认为,520-1310AD期间,植被变化主要受气候变化的控制,人类活动的影响相对较弱;1310-1710AD期间,人类活动对植被的影响强度增加,为以自然控制为主向人类活动驱动为主转化的过渡期:1710AD以来,植被变化以人类活动驱动为主,反映的气候信号相对较弱.在孢粉组合所反映的气候变化中,具有520-720AD、1050-1310AD和自1950AD以来的三个暖期和720-1050AD、1310-1710AD期间的两个冷期.     

和1995年神户地震有关的同震泉水日流量变化

1995年神户地震以后,很多泉的流量迅速增加,这可能是由渗透率增加引起的。淡路岛距离神户不远,从1995年到1998年,岛上9个泉的流量变化显示出,增加的流量在两年之内逐渐呈指数衰减。我们用一个很简单的扩散模型来估算蓄水层增强了的水压扩散率,其值为130～2300 cm~2/s。根据分析,我们推测本次地震使渗透率和泉水流量增加了约7倍。     

近130ka中国黄土磁化率气候记录与南极冰芯气候记录

黄土高原中部的陕西泾阳、旬邑黄土剖面具有高分辨率气候记录,记录了130ka 以来的气候波动,一些细微的气候波动也被记录下来。位于大陆的黄土磁化率气候记录可以与南极冰芯气候记录对比。结果表明:Lorius 与 Jouzel 等将冰芯同位素曲线划分为 A、B、C、D、E、F、G、H 冷暖阶段,可与黄土磁化率气候曲线划分的1、2、3、4、（5、6、7）、8,9、10冷暖阶段对比。其中冰芯记录所反映的 A、C、E、G（或黄土记录反映的1、3、5、6、7、9）为暖阶段:B、D、F、H（2、4、8、10）为冷阶段。总之,黄土磁化率记录曲线与冰芯气候记录曲线的形态极为相似,指示了黄土高原地区的大陆气候变化与极地气候变化同受全球变化的影响。这证明了极地冰量变化与东亚大陆冬、夏季风强弱变化,是全球气候变化在极地与大陆的两种表现形式。黄土记录的气候变化时间滞后于冰芯记录,可能暗示着大陆气候变化滞后于极地气候变化。     

黄河流域气候与农业种植面积变化对径流的影响

根据黄河流域1960—2005年5个水文站逐日流量、77个气象站1959—2013年逐日降水数据,结合流域内主要农作物种植面积及大型水库资料,全面探讨气候与农业面积变化及人类活动对黄河流域径流变化的影响.研究表明:黄河流域所有流量分位数总体呈下降趋势,并于1980s中后期到1990s中期发生突变.降水变化是黄河流域径流变化的主要影响因素.在考虑不同流量分位数情况下,农作物种植面积变化对不同分位数径流变化的影响也有差异性.花园口站农作物种植面积变化对径流量量级和可变性均有显著影响;其余4站各项气候变化与农作物种植指标参数较大,虽均未达到10%的显著性水平,但仍会对径流的量级变化产生影响.对唐乃亥站,农作物耕作面积的下降减少了灌溉用水,在0.5流量分位数时有高达60%增加径流量的间接作用.对于头道拐站,农作物耕作面积的增加使得流域总蒸发量增加,灌溉用水增加,在0.3流量分位数时有高达40%减少径流量的间接作用.该研究为气候变化与人类活动影响下黄河流域水资源优化配置提供重要理论依据.     

云南鹤庆盆地中更新世以来的孢粉记录及其植被与气候变化

通过对“中国大陆环境钻探计划”首钻——云南鹤庆深钻前155 m约800 ka以来的岩芯进行孢粉研究,探讨了云南鹤庆盆地中更新世以来的植被演替与古气候变迁．研究表明鹤庆盆地周围山地的植被在约800 kaBP至6．98 kaBP之间经历了以松为主的针叶林、山地针阔叶混交林、寒温性针叶林的多次相互演替;从6．98 kaBP开始,植被发生了转折性变化,森林植被迅速退化,以草本为主,此时开始受到人类活动的影响,人类活动表现在砍伐森林和种植农作物等方面.与植被演替相应的古气候可划分为五个大的阶段,包含多次冷暖、干湿旋回．     

全新世以来云南洱海流域气候变化与人类活动的湖泊沉积记录

根据云南洱海湖泊沉积岩芯多环境指标的高分辨分析, 在精确定年基础上, 建立了全新世以来洱海流域气候与环境变化的序列. 研究表明, 云南洱海地区约12950~8399 cal. a BP气候由冷湿转为暖湿, 转换时间发生在约10329 cal. a BP. 洱海湖面从约10329 cal. a BP开始扩张主要是由于全新世早期西南季风增强、降雨增多所致. 全新世中期流域气候暖湿, 最温暖期出现在约8399~6371 cal. a BP, 但由于全新世中期湖泊所在盆地内有效湿度降低, 湖面出现下降趋势. 洱海流域人类活动始于约6371 cal. a BP, 初始的人类活动方式主要以砍伐森林为主, 至大约2139 cal. a BP, 由于外来移民大量迁入该地区, 耕作农业得到广泛发展, 随后采矿业(主要为煤矿)也逐步开始.     

CMIP6模式模拟的人类活动和自然强迫对全球地表气温多尺度变化的影响

量化人类活动在气候变化中的定量贡献是气候变化检测归因研究的核心科学问题,也是提高气候变化预测和预估水平的重要科学基础.本文基于最新的第6次国际耦合模式比较计划(CMIP6)多模式历史归因模拟试验(DAMIP),检测了人为因素(ANT)和自然因素(NAT)对近百年(1915—2014年)全球地表气温多尺度变化的影响,归因了温室气体(GHG)、气溶胶(AA)、土地利用(LU)等不同人为因素对全球地表气温长期变化的相对贡献及南北半球差异.结果显示,近百年来人为因素引起的全球陆地实际增温约为1.1℃(0.8℃～1.3℃),对南北半球的贡献则分别约为0.7℃和1.2℃;全球大多数区域人为排放GHG和AA的显著作用在1960—1980年期间就能够被检测到,其中北半球AA的冷却作用要超前于GHG的增温效应;气候系统内部自然变率是调制大多数区域气温年代际(10～30年)及多年代际变率(30～60年)的主导因子,而人为和自然外强迫在全球地表气温年代际变率中的方差贡献约为5%～20%,但二者在北半球尤其在东亚和欧洲中高纬度地区地表气温多年代际变率中的方差贡献可达50%.人为因素强迫可使近50年(1965—...     

风浪作用下太湖悬浮态颗粒物中磷的动态释放估算

用振荡试验方法模拟了不同风速对太湖沉积物扰动产生的悬浮颗粒物(SPM)量, 研究了SPM中磷的物化形态转化和生物矿化衰减过程, 定量估算了动力扰动作用下, SPM中磷转化对太湖磷负荷贡献. 结果表明: SPM中以物化形态转化为可溶性活性磷(SRP)为主的释磷作用对太湖水体磷负荷的贡献为0.44 t/a, 因生物矿化作用为主的磷衰减对水体磷负荷的贡献量约425.8 t/a, 占太湖外源入湖总量的15.0%, 约为河道SRP入湖量的4.7~7.5倍, 因此是太湖内源动态释放量的最主要来源. 在风浪影响相同情况下, 易悬浮颗粒物中有机磷含量及其生物可转化性是决定湖体内源动态负荷量的主要因素.     

近60年来白洋淀流域河川径流演变及湿地生态响应

白洋淀是雄安新区的核心生态功能区,近几十年来面临水源不足、湿地萎缩等生态环境问题.选取白洋淀流域上游王快、西大洋及拒马河3个子流域开展河川径流演变研究,结合1969年以来18期白洋淀湿地遥感影像,揭示白洋淀流域河川径流驱动湿地演变的过程机制.结果表明：近60年来白洋淀流域山区径流量呈持续衰减趋势,从P1阶段（1961—1979年）至P3阶段（1997—2019年）,典型子流域年径流系数均值由0.29降至0.12,山区年径流总量由30.84×10⁸ m³/a降至11.37×10⁸ m³/a,降幅达63.1%,梯田修建、地下水开采等人类活动是导致径流衰减的主要原因;不同子流域产流和基流减少对径流衰减的贡献率存在差异,以变质岩为主的王快子流域径流衰减的主要原因是地表产流减少,碳酸盐岩分布较广的拒马河子流域径流衰减的主要原因是基流减少;白洋淀湿地面积变化受控于地表水位波动,近60年来白洋淀湿地退化的直接原因是入淀流量减少,根本原因是人类活动影响导致的山区径流衰减.     

气候变化和人类活动对鄱阳湖流域赣江径流影响的定量分析

气候变化和人类活动对流域径流影响的定量研究是当前研究的热点,赣江作为鄱阳湖流域最大的子流域,径流变化对鄱阳湖湿地水生态系统具有重要的影响.利用Mann-Kendall突变检验分析了赣江流域径流1955—2010年间演变趋势,再分别应用统计方法和IHACRES集总式模型分析气候要素和人类活动对径流的影响.研究表明IHACRES能够较好地模拟赣江流域径流,适用于中亚热带湿润季风气候区.Mann-Kendall突变检验表明赣江流域径流在1979年发生突变,可划分为1955—1979年和1980—2010年两个时段.降水是影响赣江流域径流年际变化的主要因素,而土地利用等人类活动的影响并不明显.水库建设显著影响赣江径流的季节分配,1980—2010年间人类活动影响更加显著,其中45%的年份秋季径流增加50%以上,26%的年份秋季径流增加超过100%,其中1989年的秋季径流增加幅度达到320%.     

人为气溶胶导致全球陆地季风区降水减少的动力和热力过程

季风区生活着全球约2/3的人口,季风降水变化直接关系到当地的社会经济发展.观测证据表明20世纪后半叶以来全球陆地季风降水显著减少,理解自然和人为强迫影响该变化趋势的物理过程,对于未来水资源规划、旱涝灾害风险管理、减缓与适应策略的制定具有重要意义.文章通过比较观测资料和第五次耦合模式比较计划(CMIP5)5个全球气候模式不同外强迫试验模拟的1948～2005年全球陆地季风降水的变化,发现观测中全球陆地季风降水的变干趋势与气候模式人为外强迫试验结果,特别是人为气溶胶强迫试验的结果高度一致.利用最优指纹法的检测与归因分析表明,人为气溶胶强迫对该变干趋势的贡献为102%(5～95%的不确定性范围为62～144%).基于水汽收支分析比较热力和动力过程的贡献,发现人为气溶胶强迫主要通过减弱垂直水汽平流从而造成全球陆地季风降水减少.本文结果意味着如果未来季风区气溶胶排放不能得以控制,则季风降水可能会继续减少;而中国自2006年以来气溶胶排放的显著下降趋势,则有利于缓解季风区降水的减少趋势.     

全球变暖、碳排放及不确定性

近年来人们对全球变化尤其是对气候变暖及其机制的争论达到了前所未有的程度.本文对气候变化研究的最新进展和国内外动态进行了梳理,得出如下观点和结论：（1）全球变暖是客观事实,但由于多种原因,全球升温多少存在不确定性;（2）人类活动和自然因素共同影响着气候变化,但其相对贡献量难以量化;（3）政府间气候变化专门委员会（IPCC）认为CO2等温室气体浓度的增加是全球变暖的主要因素,但学术界对此有异议,因为作用于温度变化的自然和人为机制并不十分明确,大气中CO2的来源也存在不确定性.因此,在得出准确结论之前,需要加大力度研究和明确这些不确定性.     

基于长短记忆模型的鄱阳湖流域径流模拟及其演变的归因分析

气候变化和人类活动直接或间接的影响着全球和区域水文循环过程,是导致水文水资源时空分布的主要因素,同时也是流域-湖泊水文情势变化的根本原因.本文基于长短记忆模型构建了鄱阳湖气象-径流模型,同时引入了基准期的概念,定量区分了导致鄱阳湖流域径流变化的主要影响因素.研究结果表明:在同时考虑计算效率和模拟效果的前提下,采用10 d预测窗口大小来构建鄱阳湖气象-径流模型能够很好地捕捉径流的极值,并且对径流的短期波动也能有很好的体现.训练期模型在各个子流域的纳什效率系数均高于0.94,而在验证期,模型在各个子流域的纳什效率系数均高于0.90.基于径流模拟结果,定量区分了人类活动和气候变化对鄱阳湖径流的影响,研究结果显示:人类活动对径流的影响主要发生在春、秋季,其中,人类活动在春季主要会造成径流的增加,平均增加幅度约为139.47 m³/s,而在秋、冬季,人类活动则会导致径流平均减少约34.37 m³/s.对比二者的相对贡献率,可以发现,春季人类活动对径流造成的影响较大,平均相对贡献率为77.26%.而在其余季节,鄱阳湖流域径流过程的改变主要是由于气候变化,平均相对贡献率约75.84%.研究结果能够为鄱阳湖流域水资源管理提供科学依据和理论指导.     

人类活动对太湖水环境影响的稳定氮同位素示踪

人类活动对湖泊环境变化的影响是目前全球变化研究的热点之一.识别水体中人为氮源的贡献对于研究人类活动对湖泊环境变化的影响十分重要.稳定氮同位素组成(δ15N)是水环境中人为氮源的有效示踪剂.太湖是我国典型的大型浅水富营养湖泊,位于人口稠密、经济发达的长江三角洲地区,是研究人类活动对水环境影响的理想对象.太湖水体δ15N值的空间分异规律大致反映了不同湖区人类活动影响水环境的方式,上游宜兴小流域及河口主要受农业活动影响,胥口湾和东太湖则主要是水产养殖的贡献,梅梁湾受城市生活污水影响较大.而且水体δ15N值的水平反映了人类活动的影响从南部湖区到北部湖区逐渐加强的趋势,表现为南部河口—东太湖—梅梁湾不同水体从草型水体到藻型水体δ15N值增加的趋势.另外,夏季(6月)太湖水体δ15N值的变化响应于初级生产力的变化,体现了生物作用的影响.在蓝藻水华暴发时期,利用水体δ15N值识别人为氮源的结果可能会受到生物过程的干扰.     

云南错恰湖两百年来气候环境变化与重金属污染

高海拔地区由于特殊的自然环境对气候变化和营养输入的响应十分敏感.在人类活动逐渐加强的背景下,高山湖泊高分辨率的沉积物记录了人与自然相互作用的演变过程.选取云南西北部典型高山湖泊——错恰湖,获取长度37 cm的连续湖泊沉积序列,基于铅铯测年法得到年代深度模型,并对湖芯样品进行总有机碳、总氮及正构烷烃的多指标测定和元素测量,结合气象监测数据探讨分析错恰湖的有机质来源和流域环境演化特征.根据气候代用指标的变化,两百年来错恰湖泊环境及区域气候演化可以分成4个主要阶段：1807-1900年：湖泊水位上升、湖面扩大,有机质丰度下降,有机质以外源贡献为主,内源比例上升;1900-1950年：湖泊水位开始下降、湖面收缩,有机质丰度下降,外源有机质来源增加;1950-1982年：湖泊水位下降、湖面进一步收缩,有机质丰度下降,外源输入比例继续增加;1982-2007年：湖泊水位下降、湖面收缩,有机质含量上升且以陆源输入为主,同时内源贡献比例开始增加.在元素测定结果中,人类活动对应了湖泊沉积重金属含量变化的3个阶段：1950年以前,重金属含量低且稳定,可视作自然背景阶段,人类影响忽略不计;1950年以后,湖泊流域工农业逐渐发展,人为干扰凸显;直到1982年以后,冶炼工业的进步加强了重金属的污染态势,并通过大气传输沉降被湖泊沉积物记录.错恰湖沉积记录的分析讨论在总结该区域气候环境演化历史的同时,加深了对气候人类活动湖泊生态系统相互作用过程的理解,为高山湖泊响应人类活动影响提供了证据.     

泸沽湖近代沉积环境时空变化特征及原因分析

通过对泸沽湖沉积岩芯粒度、磁化率(χ_(lf))、化学蚀变指数(CIA)等沉积指标的分析,结合~(210)Pb和~(137)Cs定年结果以及区域降水和人类活动等资料,研究了近150年来泸沽湖沉积环境的时空变化特征与主要影响因素.泸沽湖沉积物粒度组成以黏土与细粉砂为主(80%),细颗粒组分(如黏土)含量与χ_(lf)、CIA之间具有显著相关性.各岩芯沉积指标垂向变化规律相似,1920s之前,沉积指标较为稳定,为人类活动影响较弱的准自然沉积阶段;1920s以来,χ_(lf)、CIA值与黏土含量逐渐升高,反映了风化与成壤作用较强的细颗粒表土物质侵蚀开始加强,可能与流域农业发展及森林砍伐等人类活动影响有关;约1970年以来,χ_(lf)、CIA值与黏土含量进一步升高,指示了流域内表土侵蚀与上述人类活动影响的进一步增强,与文献记录的1970s—1980s两次大规模的森林砍伐吻合;约2002年以来,χ_(lf)、CIA值与黏土含量降低,反映了表土侵蚀减弱,与近年来流域植被逐渐恢复及降水减少有关.与器测资料对比研究表明,降水等气候因素对近代泸沽湖沉积环境演变的影响相对较弱.空间上,各沉积指标表现出一定的异质性.黏土含量在南部和北部湖区两侧靠近洪积扇及冲积平原的湖区沉积物中较高;近50年以来,各沉积岩芯所反映的平均沉积通量为0.020~0.043 g/(cm~2·a),南部湖区高于北部湖区,主要受入湖水系分布及流域南部地区高强度人类活动导致的土壤侵蚀的影响.     

西宁地区第四纪晚期孢粉组合及古环境

西宁地区位于黄土高原与青藏高原的接壤处,是环境和气候变迁的敏感地带。本文对西宁市北川河河谷地区黄土沉积的钻孔剖面进行了孢粉分析,获得了比较丰富的孢粉数据,结果呈现出以松、桦、蒿及藜等木本及草本植物花粉为主的孢粉组合。据各类植物花粉量在该剖面垂向上的明显变化,由下而上可划分为5个孢粉带。研究表明,该剖面的孢粉分析数据及资料不仅记录了75kaB.P以来大量的古地理及古环境的变迁,也揭示了西宁地区晚更新世以来古植被及古气候的演替及变化,其演变分别经历了5个阶段:第一阶段为森林型针叶林,反应了温爽轻湿的气候;第二阶段为针叶林,为温凉轻润的气候;第三阶段为针叶林夹稀树草原,属温和湿润夹温凉轻湿的气候;第四阶段为森林草原,反应了温凉轻爽的气候;第五阶段为针叶林,反应了温和湿润的气候。     

近两百年来龙感湖营养演化及其控制因子研究

通过龙感湖过去200年钻孔沉积物总磷浓度、由化石硅藻及硅藻-总磷转换函数定量重建的湖水总磷浓度、近50年气象观测的温度和降水资料、气候模拟的近200年来的温度和降水序列、以及近50年来龙感湖地区农用磷肥施用量资料, 分析了近200年来龙感湖营养态演化的特点和规律, 揭示了气候因素、人类活动因素及水生生物因素对龙感湖营养态演化的影响和机理. 结果发现 在近200年中, 龙感湖沉积物总磷浓度逐渐增加, 其变化范围介于330~580 mg/kg之间, 平均值为388 mg/kg, 至1950年前后有近30年的振荡调整期. 湖水总磷浓度的变化则大不相同, 在1950年之前, 湖水总磷浓度在波动变化中存在缓慢增加的趋势, 到1950年前后达到平均值(52.18 ?g/l), 并在平均值上下振荡调整, 然后湖水总磷浓度快速降低, 其变化介于37.75~62.33 ?g/l之间. 分析表明, 在世纪尺度上, 气候变化是控制龙感湖营养状态变化的主要因素; 而在最近50年的年代际尺度上, 人类活动是龙感湖营养状态变化的主导因素. 1950年以来, 人类活动对沉积物总磷和湖水总磷变率的贡献已分别占到60%和57%. 沉积物和湖水中磷浓度的不同变化反映湖泊生态系统对湖泊营养水平的响应过程和调节能力, 表现为藻类-水生植物之间平衡关系的维持与破坏, 以及磷的蓄积特点.     

旅游酒店排污影响下的岩溶地下水水化学变化

岩溶地下水系统具有高度的开放性和脆弱性,使得地下水极易遭受污染.为探究旅游酒店排污对岩溶地下水水化学变化的影响,以金佛山世界自然遗产地水房泉流域为例,对水房泉地下水的水化学进行自动化监测,对流域内雨水、土壤水、某酒店自来水、污废水进行定期采集,结合流域硝酸盐氮氧同位素分析.结果表明,监测期间水房泉水化学变化随酒店入住游客量总体表现为3个阶段：前期受降雨影响显著,旅游高峰期间水质急剧恶化,后期水质明显好转.酒店生活污废水的排放成为水房泉水化学演变的重要因素,硝酸盐氮氧同位素表明水房泉的NO₃^-主要来自粪便、污废水以及土壤N的混合.H₂SO₄及污水中HCl、有机酸等可能参与了碳酸盐岩的溶蚀,使水房泉Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-浓度增加明显.流域岩溶管道发育,地下水流速快,使污染物质扩散迅速,故在研究期间水房泉主要离子的浓度高峰对污废水排放高峰的响应仅滞后约4 d.