中国东北区淡水沼泽湿地N_2O和CH_4排放通量及主导因子

在中国东北三江平原沼泽湿地分布区(47°35′N,133°31′E)内选择相邻的地表积水特征分别为季节性积水(SW)和地表常年无积水(NW)的小叶章(Calamagrostis angustifolia)湿地作为研究对象,于2002～2004年采用静态箱法监测了湿地系统内氧化亚氮(N2O)和甲烷(CH4的排放状况.结果表明,两种温室气体的日变化与季节变化与5cm地温显著相关.生长季期内,NW湿地表现为N2O的源和CH4的汇,而SW湿地为N2O的汇和CH4的源.土壤氧化还原电位(Eh)在200～400mV之间有利于N2O排放,而在-300～?100mV之间有利于CH4排放值得注意的是,分别在Eh值-300～-100mV和300～400mV观测到N2O和CH4的另一排放峰值,说明土壤中必然存在其他影响源决定着7,8月份N2O和CH4排放峰值;进一步研究证明,因融化而致使冻层下累积的N2O和CH4集中释放是生长季N2O和CH4这一排放峰值的主要来源.     

The fluxes and controlling factors of N_2O and CH_4 emissions from freshwater marsh in Northeast China

Nitrous oxide (N2O) and methane (CH4) emissions were measured using a static chamber method in two adjacent plots of freshwater marsh predominated by Calamagrostis angustifolia, one is seasonal waterlogged (SW) and the other without surface water accumulation (NW), in Sanjiang Plain wetland (47°35′N, 133°31′E), northeast China, during 2002-2004. The diurnal and seasonal flux variations of both gases were significantly correlated with 5-cm-soil temperature. The NW marsh is a source of N2O and sink of CH4, wh...     

贡嘎山山地暗针叶林带森林土壤温室气体N2O和CH4排放研究

利用静态箱法对贡嘎山森林生态系统峨眉冷杉原始林、演替林以及峨眉冷杉采伐迹地土壤N2O和CH4排放通量进行了测定. 结果表明: (1) 各观测点土壤向大气释放N2O, 土壤为大气N2O的排放源, 而CH4的排放通量均为负值, 土壤为大气CH4的吸收汇, 各观测点N2O年均排放通量的对比关系为峨眉冷杉(Abies fabri)原始林＞采伐迹地>演替林, CH4年均吸收通量则表现为峨眉冷杉原始林＞演替林＞采伐迹地. (2) 各观测点N2O排放通量具有明显的季节变化, 夏季7～8月以及春季2～3月土壤N2O出现两次排放高峰, 冬季及春季3月中旬至4月N2O排放量较低. 各观测点CH4吸收强度的季节变化波动强烈, 规律不明显. 总的来说, 演替林和采伐迹地CH4吸收通量均以5月中旬至7月下旬为最高, 其余时间较低, 而峨眉冷杉原始林到9月份CH4吸收通量仍保持较高的数值. 与原始林相比, 演替林和采伐迹地的CH4吸收能力要弱些, 且采伐迹地的CH4吸收能力更弱, 森林砍伐降低了土壤对大气CH4的吸收能力. (3) 峨眉冷杉原始林N2O排放通量存在明显日变化规律, 且N2O排放通量与气温(r = 0.95, n = 11, a ＜0.01 和5 cm地温(r = 0.81, n = 11, a ＜0.01 呈显著正相关. CH4日变化规律不明显, 与气温、地温均无明显相关关系.     

瓦里关大气CH4浓度变化及其潜在源区分析

利用尺度校正和更新的2002～2006年瓦里关多年大气CH4浓度资料,进行了其浓度时空变化及其潜在源区分析研究.局部近似回归法筛分的大气CH4浓度本底数据百分比为～58%,表明其受到较强的区域源和汇的影响.CH4本底浓度中值为1831.8ppb,10%和90%的CH4浓度数据百分位值分别为1820.7和1843.5ppb.未经筛分的大气CH4浓度波动大,达到了200ppb;本底浓度波动小（约38ppb）,反映了瓦里关大气CH4浓度受到较强的区域源汇影响.2002～2006年期间不同季节大气CH4浓度日变化规律明显,其变化特征是源汇强度变化和对流层大气扩散输送条件相互作用的结果.大气CH4多年平均季节变化呈夏季高（6～8月达到最大值）,冬春低的特征,与美国莫纳罗亚山和Niwot岭呈反相位,一方面可能是夏季瓦里关地区排放源增强（居民放牧增多）和以来自西宁和兰州地区的气流为主导的污染物输送而导致其浓度抬升,另一方面瓦里关光化学作用较弱,与美国莫纳罗亚山和Niwot岭相比,CH4的汇较弱.轨迹聚类和潜在源区分析表明,大气CH4浓度高值与来自青海西北部（尤其是格尔木地区）和瓦里关东南或东部（西宁和兰州一带）的空气团轨迹关系密切,是CH4潜在的源区;其浓度低值则对应于来自西藏西北部、青海和新疆南部地区的空气团,反映了该方向的气流相对清洁.注意到夏季来自甘肃或宁夏黄河沿岸的农业区（如水稻种植区）空气团使CH4浓度抬升明显,显示了其农业排放源.本文的研究将对准确估算CH4区域源汇强度、全面理解温室效应的尺度及预测未来全球变化具有重要意义.     

长江三角洲稻田生态系统综合增温潜势源汇交替的数值分析

将生物地球化学C, N循环模式与植被生态模式耦合, 建立了生物地球化学-植被生态耦合动力模式. 验证表明模型可以准确模拟稻田生态系统中作物生长及CH₄, N₂O排放过程. 利用模式分析了不同施肥量对CO₂吸收及CH₄, N₂O排放的影响, 以及3种温室气体综合增温潜势的演变规律, 发现了生长期内稻田综合增温潜势源汇交替现象, 提出最大汇施肥量以及零排放施肥量等概念. 利用模式研制了长江三角洲地区不同施肥方案, 为该地区可持续发展提供了科学依据.     

7^Be和210^Pb观测示踪研究瓦里关山近地面O3和CO2浓度变化

根据2002年10月～2004年1月在青海瓦里关山全球大气本底站（101.898°E,36.287°N,3810ma.s.l.）近地面空气7Be,210Pb,O3和CO2的周平均浓度数据,建立这4种组分相邻周浓度差（分别以Δ7Be,Δ210Pb,ΔO3和ΔCO2表示）数据序列,以此示踪研究高层大气向下输送和陆地地表排放这两个过程各自对瓦里关山近地面O3和CO2浓度变化的影响.结果表明,与使用直接周浓度数据的示踪结果相比,浓度差的引进降低了大气气溶胶季节性湿沉降对7Be和210Pb示踪信号的干扰,较清晰地揭示了瓦里关山站近地面O3和CO2各自浓度变化的物理机制.Δ7Be与ΔO3的关系表明瓦里关山近地面O3显著地受到高层大气向下输送影响;Δ210Pb与ΔCO2关系则表明陆地地表排放对近地面CO2浓度变化有着明显的贡献.Δ210Pb与ΔO3关系也反映出地表排放在冬、夏季对瓦里关山近地面O3浓度变化不同的影响,Δ7Be和ΔCO2关系则反映了来自高层大气向下输送在夏季（冬季）是增加（减低）瓦里关山近地面CO2的浓度.根据对7Be和O3的观测,本文推算月平均平流层输送到瓦里关山近地面O3浓度在4月和6～8月为（6.0～8.0）×10-9（体积混合比,下同）,而其余月份稳定在（2～4.0）×10-9;在瓦里关山近地面O3本底浓度的构成中,平流层贡献5～7月份为20×10-9左右,而在其余月份在（12～15）×10-9,总体上相对贡献率为35%～40%.     

太平洋北赤道流表层的分叉

利用1993～2006年间的网格化高度计数据,通过经验正交函数（EOF）方法研究了北赤道流在表层分叉的变化规律．包括过去研究的季节和年际变化,研究结果发现一些较短周期的信号（6个月,4个月,3个月和2个月）．除在年际时间尺度上,局地的风应力旋度可能是控制分叉纬度变化的重要原因．计算的年平均分叉纬度约为13．3°N,1月份最北在14．0°N,7月份最南在12．5°N．分叉纬度的变化幅度为1．5°,这主要是来自年信号的贡献（1．2°）和半年信号的贡献（0．3°）．     

上海-南极洋面大气N2O的δ^15N与δ^18O时空变化特征

在中国第22次南极科学考察期间,采用Tedlar气袋采集了“雪龙号”考察船航线上洋面大气样品以及东南极米洛半岛近地面大气样品（采样时间分别为地方时上午10：00和夜间22：00）,在室内通过带有全自动预GC浓缩接口（PreCon）的Thermo Finnigan MAT-253同位素质谱仪,对这些大气样品中N20的同位素组成进行了高精度地测量;并分析了其δ^15N与δ^18O空间变化规律．上海-南极洋面大气N2O的δ^15N与δ^18O平均分别为（7．21±0．50）‰和（44．52±0．52）‰．由30°N往南极随着纬度的变化,δ^15N（6．05‰～7．88‰）呈线性增加趋势,增加率为0．01‰/纬度,δ^18O（43．05‰～48．78‰）则呈现较大的波动;且δ^15N气温、N2O浓度呈负相关,而与δ^18O呈弱的正相关．东南极米洛半岛近地面大气N2O的δ^15N与δ^18O夏季变化趋势相一致,且二者呈显著正相关,而与N2O浓度呈显著负相关;不同地点大气N2O的δ^15N与δ^18O平均分别为（7．46±0.39）％。和（44．6±0．45）‰,略高于洋面大气N2O的δ^15N与δ^18O;而显著高于北半球低纬度大气N2O的δ^15N与δ^18O值．分析讨论了引起地面大气N2O的δ^15N与δ^18O空间变化的主导因素．提供了全球大区域洋面大气N2O的同位素资料,有助于定量评估全球与区域大气N2O的净收支．     

湖、库水体N2O排放研究进展

湖、库水体是重要的N₂O排放源,在全球氮素循环及全球气候变化中具有重要作用.本文综述了目前有关湖、库水体N₂O排放研究进展,重点介绍湖、库水体N₂O产生和排放的过程、不同时空尺度的排放特征、N₂O排放的影响因子框架及监测方法.湖、库水体N₂O不仅源于内部微生物硝化作用、反硝化作用、硝化-反硝化耦合作用、脱氮作用以及极少数底栖无脊椎动物代谢过程,同时流域上游河流汇入、地表径流输入、污水排放以及地下水排泄等构成湖、库水体N₂O的重要外源,但目前对内源/外源的相对贡献的定量化研究不足;湖、库水体N₂O排放方式包括扩散、植物传输及少量气泡排放,对水库而言,大坝下游水电涡轮机形成的脱气作用可能是N₂O排放的潜在途径.对文献综合分析表明,湖、库水体N₂O排放通常呈现明显的季节变化（夏季>冬季）和日变化,同时在全球（一般低纬度>高纬度）、区域及水体内部等不同尺度上表现出显著的空间变异性;这种时空变异特征主要受到湖、库自身理化因子（温度、营养盐、溶解氧、C/N、水文）、生物因子（水生植物、藻华）以及陆域人类活动（污水排放、农业活动以及城市化等）的影响;湖、库N₂O排放不同监测方法的差异也是潜在的影响因素,传统的漂浮箱法和薄边界层法均可能低估水体N₂O排放通量,未来需将传统的监测方法与新型的涡度相关法相结合,减小监测方法的不确定性.结合当前湖、库水体N₂O排放的研究不足,建议未来可以从湖、库N₂O产生的微生物机制,区域尺度上人类活动与湖、库群N₂O排放的耦合关系,水陆交错带的产、排过程,变化环境下的湖、库N₂O排放以及监测方法等方面深入研究.     

西洞庭湖季节性淹水和植被类型对温室气体排放通量的影响

植被类型及淹水带来的干湿交替过程是影响温室气体排放的重要因素.本文通过原状土柱模拟实验,模拟西洞庭湖水文节律变化对不同土壤—植被系统温室气体排放的影响.利用静态箱—气相色谱法研究不同植被—土壤类型(芦苇湿地、灰化苔草湿地和刚砍伐的杨树林湿地)在季节性淹水条件下的CO_2、CH_4和N_2O的排放通量变化,并探讨了在水位变化的情况下,不同植被—土壤类型对全球增温潜势的贡献.结果表明:在不同的水文条件下,芦苇湿地的CO_2排放通量均显著高于苔草和杨树林湿地;淹水过程导致3种植被类型覆盖湿地CO_2排放通量显著降低,甲烷排放通量升高,其中芦苇湿地CH_4排放通量升高显著,苔草和杨树林湿地CH_4排放通量升高不明显;水文变化及植被类型对N_2O排放通量的影响不显著;不同植被类型湿地对全球增温潜势的贡献为:芦苇杨树林苔草,分别为16191.3、3405.6和1883.1 kg/hm~2.本研究结果表明在西洞庭湖湿地恢复过程中,不再人为增大芦苇湿地面积,将杨树林湿地恢复为苔草湿地,更有利于降低湿地恢复过程中温室气体的排放.     

海原断裂带东南段土壤气体地球化学特征

在海原断裂带东南段4个地点跨断层测量了土壤气中He、H2、N2、O2、CH4、C2 H6、Rn和Hg 的浓度及He、H2、CH4、Rn和Hg的通量.测量结果表明,N2/O2、Hg和Rn的背景值分别是4.2、50.4ng/m3和5.8k Bq/m3;土壤气中He和CH4在海原断裂带东南段端部有强烈异常,并且脱气强烈,通量...     

大别造山带西段宽频带数字地震台阵观测与地壳上地幔结构

2001年5～11月,在大别造山带西段的新县、红安地区（31 °20～3°50′N,114°30′-115°E）架设了宽频带数字地震流动台阵．采用接收函数方法对台阵记录的高质量远震P波数据进行反演,获得了大别造山带西段的S波速度剖面和地壳上地幔精细结构．研究结果显示,研究区的地壳厚度整体上较薄,约为32～38km,莫霍面自南向北倾斜．在台阵北缘对应桐城一桐柏剪切带处,莫霍面发生错断,断距达到4-6km,显示桐城．桐柏剪切带为早中生代扬子板块与华北板块碰撞的古缝合带的南界．在上地幔顶部存在向北倾斜东西向延伸的s波低速带,显示出大别山造山带与毗邻华北块体之间的拼合关系．在台阵南部下地壳底部存在高速体,这可能和拆沉作用以后,发生大规模拉张作用相伴随的幔源基性岩浆在下地壳下部的底侵作用有关．     

西藏当雄6.6级地震与尼木6.5级地震震害特征分析

2008年10月6日16时30分在西藏拉萨市当雄县（北纬29°48′,东经90°21′）发生了Ms6．6级地震,而在1992年7月30日16时24分在拉萨市尼木县（北纬29°35′,东经90°15′）曾发生过Ms6．5级地震。上述2次地震发生在同一活动构造带上,地震类型相同,震级、震源深度也相差不大,但2次地震造成的灾害损失却相差很大。作者在地震现场调查的基础上,对比分析了这2次地震的人员伤亡和震害情况,探讨了造成地震灾害损失轻重的主要因素。     

1998年张北6.2级地震宏观烈度

充分利用震害评估和宏观考察的资料 ,采用震害程度和震害指数 2个标准共同确定了1 998年张北 6.2级地震的宏观烈度。极震区烈度为 度 ,呈 NWW和 NNE双向分布 ,以NWW为主 ,面积 1 35km2 。 度区呈 NE、NW双向伸展图象 ,但是 SE方向伸展不足 ,面积约340 km2。地震重伤人员普遍集中在 度区和 度区。 度区亦呈 NE、NW双向伸展图象 ,但是 NW、SW方向延伸长 , 度区面积约 1 0 0 0 km2 。宏观震中 :北纬 41°0 9′,东经 1 1 4°2 7′。在极震区的 NNE、SSW和 NWW方向 ,存在 3个烈度异常区 ,它们分别在极震区 3个分支的延伸方向上。文中讨论了烈度不高而震后较重的原因。震区没有发现地表破裂带 ,也没有发现第四纪强烈活动的大型断裂。极震区为主的 NWW方向和震前存在的小地震条带吻合 ,暗示可能存在成因上的联系     

中纬度电离层foF2潮汐的变化特性

本文通过对1960年以来全球磁纬度40°N至50°N内测高仪台站的观测数据进行研究,提取了电离层F₂层临界频率（f_oF₂）的潮汐,揭示了其变化特征及可能的形成原因.研究发现,周日和半日的迁移潮汐分量（即DW1和SW2）强度最大,并且显示出明显的年变化和半年变化.周日潮汐的3波分量（即DE3）作为典型的非迁移潮汐分量,相对较弱,显示出微弱的半年变化.在冬季,DW1和SW2与太阳活动指数（F₁₀₇）呈现正相关性,其相关系数分别大于0.88和0.65.相反,在夏季,DW1和SW2与太阳活动指数呈现负相关性,特别是SW2,其相关系数在6月份达到-0.72.在相对于纬向均值的归一化处理之后,上述潮汐强度和太阳活动指数之间的正/负相关性被显著增强/削弱.其中,归一化后的夏季DW1和SW2与太阳活动指数的相关系数达到-0.8.更加深入的讨论显示出上传的大气潮汐波动可能是电离层潮汐除了太阳辐射之外的重要驱动源,并且这种驱动机制在SW2中更加强烈.     

基于强震和测震数据对鲁甸6.5级地震发震断层方向的研究

2014年8月3日16时30分,云南省昭通市鲁甸县发生M6.5地震,宏观震中位于鲁甸县龙头山镇(27.1°N,103.3°E),深度约12km。发震断层为NW向包谷垴-小河断裂,是NE向昭通-鲁甸断裂系的NW向次级走滑断层。文中利用鲁甸地震50个强震台站观测记录与135个测震台站观测记录,分别进行峰值加速度计算和S波辐射图案匹配,对此次地震发震断层方向进行讨论。结果表明,"NW向"的断层方向更符合强震、测震仪器观测值,同时与地震灾害现场调查结果一致。     

设定地震地表破裂阈值下的一种条件概率分析模型

大量的研究表明,地震地表破裂长度（或位移量）L（D）与地震强度之间具有良好的统计关系：LgL（D）=a＋bMs,a、b系数取决于所处地震地质区域及发震断层性质的差异;研究同时表明,地震破裂的错动面积（A′）实际上反映了地震作用沿断层面破裂时的能量转换,它可以描述为：A′=∫L0乙f（L）dL,f（L）的物理意义表示为破裂总位移量（水平位移与垂直位移的矢量和）D′沿破裂长度的分布,D′～N（μ,σ2）。在对发震断层的设定地震进行讨论的基础上,给出了地震地表破裂的分析预测模型,即从建、构筑物的抗震设防水平出发,对于给定的场地容许的破裂尺度L（D）c,不突破此一破裂尺度L（D）c的场地地震地表破裂概率可以表示为：P（L〈Lc）=∫LC0乙g（L）dL,破裂尺度L（D）相对于不同的地震震级服从对数正态分布LN（μ,σ2）。     

汶川Ms8．0地震孕育发生的机制与动力学问题

2008年5月12日四川省汶川县发生了Ms8.0强烈地震.发震断层是龙门山断裂带的映秀-北川断裂.分析震前的GPS速度场发现,从巴颜喀拉块体西部到龙门山断裂带沿大约N103°E方向的缩短速率为13.0 mm/a,龙门山断裂带的右旋走滑速率1.1 mm/a,断裂带处于闭锁状态.四川盆地沿大约N103°E方向有少量的压缩变形,而沿SW方向有少量的拉张变形.同震位移场显示,这次地震可能是巴颜喀拉块体SE向逆冲与四川盆地NW向俯冲同时发生的.应变场分析发现,震前震中区的主压与主张应变率分别为-30.840×10-9/a与13.956×10-9/a,主压应变轴N105.4°E与震源机制解得到的主压应力轴的方向N103°E一致.由本文提出的应力-应变机制得到的断层滑动方向和走向与地表破裂调查和震源机制解得到的结果一致.印度、太平洋和菲律宾海板块与欧洲板块的相互作用足龙门山断裂带积累弹性应变能和孕育汶川地震的长期作用力.苏门达腊大地震使青藏高原和华南块体的相互作用加强,促进了汶川地震的发生.     

青藏高原闪电活动的时空分布特征

利用卫星上携带的闪电探测仪所获取的8年闪电资料(1995～2002)对青藏高原闪电活动的时空分布以及高原季风期间闪电活动对地面热力学特征的响应进行了研究.结果表明,高原上的平均闪电密度为3fl·a-1·km-2,并在高原中部（32°N, 88°E）出现闪电密度峰值5.1fl·a-1·km-2.闪电活动主要发生在6～8月,并在6月下旬至7月中旬最为活跃.大部分地区的闪电活动日变化峰值出现在14:00～16:00 LT,在中西部的显著高山地区早于这一时刻,而在显著低海拔的塔里木和柴达木盆地晚于这一时刻.夏季季风期间高原上的闪电活动明显依赖于地表的热力学特征,并与地表鲍恩比和感热通量呈明显的线性正相关,相关系数分别为0.7和0.6,鲍恩比有可能作为调整闪电产生效率的量度.     

华夏地块东南部地壳地震各向异性特征初步研究

本研究采用SAM剪切波分裂分析方法，使用福建区域数字地震台网记录到的（1999年01月～2003年12月）的波形资料，挑选符合剪切波窗口条件的记录，得到华夏地块东南部地区23°N～29°N，116°E～120°E）10个台站的剪切波分裂参数. 研究结果表明，该区域快剪切波平均偏振方向为NW109.4°±42.6°，慢剪切波平均时间延迟为2.5±1.5(ms/km)，快剪切波平均偏振方向对应该区的水平主压应力方向. 闽东台站NW方向的快剪切波偏振优势方向揭示了NW向的水平主压应力和NW走向断裂的构造意义. 两个闽西台站NE方向的快剪切波偏振优势方向与区域水平主压应力方向不一致，与NE走向的断裂一致，体现了局部构造和局部应力场的复杂性. 本研究证实，位于活动断裂上的台站的快剪切波偏振方向的优势方向与断裂走向一致，位于海边或岛上的台站的快剪切波偏振方向较为离散，主要是受到不规则表面地形和断裂交汇的影响. 慢剪切波延迟时间的空间分布特征，显示沿海地区慢剪切波延迟时间变化较大，而内陆地区则较为平缓.