气溶胶吸收及气候效应研究的新进展

最新研究结果表明仅关注气溶胶大气顶辐射强迫是不够的,特别是对于在短波辐射区域存在较强吸收的气溶胶类型,如烟尘、沙尘气溶胶。INDOEX实验表明来自印度次大陆的吸收性气溶胶产生的地表辐射强迫在量值上是大气顶辐射强迫的3倍左右,二者的差额以大气辐射加热的形式出现。气溶胶吸收通过加热气溶胶层所在大气,减少地表太阳辐射,影响地面蒸发,改变大气稳定度,从而影响水分循环。另外气溶胶的吸收对云产生“燃烧效应”,从而可能导致云量下降。鉴于气溶胶吸收的重要性,气溶胶吸收问题是当前气溶胶气候效应研究的一个热点问题。尽管关于气溶胶的吸收问题以及与之有关的气候效应还存在很大不确定性,根据观测事实或模拟结果得出的结论差别明显,但勿庸置疑的是气溶胶吸收是一个急需深入探讨的课题。由于我国北方地区春季沙尘活动十分频繁,而东部地区由于能源结构以及能源利用效率等问题致使气溶胶中吸收性成分（碳黑）含量偏高,一些资料分析以及模式研究结果均表明我国发生了一些有别于全球或其他地区的独特气候变化现象,初步分析表明气溶胶吸收在其中可能发挥了一定作用,因此加强我国气溶胶吸收特性的观测和理论研究,结合全球或区域气候模式,深入认识我国气溶胶辐射强迫、气候效应具有重要的科学意义,另外对于评估我国近年来采取的一些卓有成效的污染控制措施的环境和气候效应也是必不可少的。     

青藏高原大气气溶胶研究进展

大气气溶胶是地球大气成分中含量很少的组分之一, 但其对气候环境以及人类健康有着极其重要的影响. 由于青藏高原地理单元的独立性和特殊性, 该地区气溶胶特征和行为的研究引起越来越多的关注.回顾了青藏高原大气气溶胶研究的历史和分析监测方法, 从气溶胶的基本特性、 气候效应、 环境效应三个方面综述了20世纪90年代以来青藏高原大气气溶胶研究的成果, 并对该地区研究的前景有所展望.     

热带太平洋海洋环流与暖池的结构特征、变异机理和气候效应

热带西太平洋暖池是引发强烈的大气对流、驱动Walker环流和Hadley环流系统的主要热源之一,对全球、尤其是东亚气候有重要影响。针对我国在提升气候预测水平方面的重大和迫切需求,国家重点基础研究发展计划项目"热带太平洋海洋环流与暖池的结构特征、变异机理和气候效应"于2011年7月正式立项。项目拟解决的关键科学问题包括:①调控暖池形成和变异的海洋环流多尺度相互作用过程;②海洋动力过程在暖池热盐结构变异中的作用及其机理;③暖池变异对不同类型El Nio影响机理的异同和对东亚季风变异的调制机理。围绕上述关键科学问题,项目将以暖池变异为中心,关注影响和控制暖池结构与变异的关键海洋过程,以及暖池海气相互作用影响ENSO循环、东亚季风年际变异的过程和机理,重点组织开展以下3个方面有针对性的调查研究:①热带太平洋环流和暖池的结构和变异特征;②热带太平洋环流与暖池相互作用的关键过程和机理;③暖池变异的海洋—大气耦合过程及其气候效应。在此基础上,项目将力争阐明暖池影响东亚季风和我国气候变异的过程、机理与敏感区,改进模式的混合参数化方案,提出有效提高ENSO预报技巧的同化方案,为我国短期气候预测能力的提高提供科学支撑。     

海上大气波导研究进展

大气波导是对流层中具有异常大气折射率梯度的大气层,对于评估和预测电磁波传播和海上探测通信系统等具有重要的科学意义和应用价值.以海上发生的大气波导类型为线索总结了与大气波导相关的研究方法.在蒸发波导研究中以相似理论为基础,开发蒸发波导诊断模型为重点,开展区域海域适应性研究;海上悬空波导和表面波导从早期的定性分析到目前精确定量研究过程中,中尺度数值模式逐渐成为极其重要的研究手段,不仅提高了特定天气过程中大气波导模拟预测精度,而且在此基础上开展区域大气波导环境研究,分析其出现规律、气候原因等.针对海上大气波导研究现状,借鉴气象上的手段和技术,开展海上水文气象调查和电波传播实验,结合中尺度数值模式和海气耦合模式,采用同化技术和集合预报等手段,提高海上低空大气波导量化精度.     

黑碳气溶胶研究进展Ⅰ：排放、清除和浓度

黑碳气溶胶是近几年非常活跃的一个研究课题，因为黑碳气溶胶吸收太阳和地球大气的辐射，对全球气候变暖有重要的影响。中国黑碳气溶胶的排放和浓度比同纬度的高，在全球气候变暖的大背景下，中国黑碳气溶胶一直受到国外的关注。综述了国内外黑碳气溶胶研究的最新进展，受篇幅的限制，文章分两篇，第一篇是黑碳气溶胶的排放、清除和浓度，第二篇是黑碳气溶胶的气候效应和拓展的研究领域。从黑碳排放的估算和大气浓度的测量方法进行描述，列出有关的测量结果，对黑碳气溶胶的排放和大气浓度进行国内外的初步比较分析。还对黑碳气溶胶排放和浓度测量误差进行了讨论，并对今后黑碳气溶胶研究提出了几点建议。     

国际全球大气化学计划第二次气溶胶表征实验（ACE-2）

北大西洋区域的气溶胶表征实验(即ACE-2)是由国际全球大气化学(IGAC)计划署协调组织的第二次大气气溶胶气候效应大型实验,为在全球气候模式中考虑气溶胶作用提供必要资料,减少气溶胶气候强迫计算中的整体不确定性.本次实验集中考察起源于欧洲大陆的人为气溶胶和来源于非洲大陆的沙漠尖埃在北大西洋上空的分布特征.这次大型联合实验历时半月,从1997年7月15日至31日,地点在加那利群岛一带,位于8°W～25°W,23°N～44°N区域.     

中国气象科学技术发展战略研究

依据《中国气象事业发展战略研究重大科学技术问题卷》［1］的概述,主要从天气学理论与预报技术、气候系统与全球变化、人工影响天气、大气化学、大气物理学,以及综合探测技术与外场观测试验等方面,分析气象科学发展的背景、现状和社会需求,指出气象科学发展中需要了解的关键科学和技术问题,并制定中国气象科学技术长期发展目标和确定重点研究领域,其中特别强调了与中国区域天气、气候和气候变化问题关系密切的气象科学问题,并在气象科学理论体系的建立、天气预报和气候预测手段的改进、全球气候系统观测的实施、多学科的交叉融合等方面提出措施和建议。     

太湖大气气溶胶中硫稳定同位素组成分析

用 MAT-253同位素质谱仪对太湖大气气溶胶中的硫稳定同位素组成特征进行了分析.结果显示,太湖大气气溶胶中δ34S 数值变化范围为4.46‰~9.87‰,表明该地区大气气溶胶的主要硫源与当地燃煤排放直接相关.Δ33S 绝对值普遍大于0.1‰,说明太湖大气气溶胶中存在显著的硫稳定同位素非质量分馏效应;基于正Δ33S 和负Δ36S 的关联,揭示太湖气溶胶中硫稳定同位素的分馏异常主要与平流层 SO2发生的光化学反应有关,该科学问题迫切需要做进一步系统深入的研究.     

大气气溶胶密度观测研究进展

大气气溶胶的气候效应、环境效应、健康效应均与其物理化学性质密切相关,其中,密度是大气气溶胶重要的物理性质之一。密度影响着粒子的输送过程和在人体肺部的沉积过程。密度可以分别将电迁移率粒径和空气动力学粒径,数浓度和质量浓度联系起来。密度的变化可为气溶胶的形成和老化过程提供信息,细粒子分粒径的密度还可为大气过程和化学组分的演化提供参考依据。因此,研究大气气溶胶密度对了解气溶胶化学组分,评估气溶胶形成过程以及探究气溶胶在人体内的沉积效率具有重要的意义。由于国内在该领域研究总体较少,对大气气溶胶密度的定义、研究方法、国内外研究进展以及影响因素和变化特征等进行较为系统的总结,对未来开展大气气溶胶密度的观测和研究十分必要。     

大气沉降对海洋初级生产过程与氮循环的影响研究进展

大气沉降通过为海洋提供外源性氮、磷和铁等微量元素,可显著影响海洋氮、碳循环过程,并产生气候效应。一方面促进海洋初级生产和生物固氮,增强海洋吸收二氧化碳的能力;另一方面影响海洋氮、碳循环路径,增加海洋生物源气溶胶排放量,间接影响气候变化。由于大气沉降对海洋生态系统及气候变化的重要影响,相关科学问题已成为海洋科学与大气科学交叉研究的热点,被多个国际研究计划列为核心研究内容。在大气污染物排放持续增加与沙尘事件频发的背景下,大气沉降对我国东部陆架海(黄海、东海)及其邻近西北太平洋碳、氮循环过程的影响日趋增强,因此该海区已成为大气沉降及其气候影响研究的代表性海域。结合分子生物学和实验生态学手段理解大气沉降影响下的海洋初级生产过程,利用同位素示踪技术研究大气沉降对海洋氮循环的影响,以及获得大气沉降影响下海洋生物源气溶胶排放的观测证据将是未来研究的重点方向。     

土壤水分监测仪器监测精度研究

土壤含水量是干旱区旱情分析不可缺少的水文要素。准确监测干旱区土壤含水量对旱情分析、灾害评估、抗旱决策具有重要意义。如何快速、准确测取土壤含水量是摆在墒情监测工作者和监测仪器生产厂家面前亟待解决的问题。结合墒情监测工作实际,针对提高土壤水分监测仪器的监测精度进行了探索和研究,提出了建设性意见。     

太白山佛爷池剖面的全新世环境变化信息

太白山佛爷池海拔3410m,是一个发育在古冰斗中的冰蚀湖。自湖中210cm沉积剖面进行沉积物粒度、孢粉和测年采样分析,表明自8200aBP以来的环境经历了明显的冷暖干湿变化。8200~6800aBP温暖湿润,在7200aBP出现明显增温;6800~5900aBP气候开始波动,大约在6300aBP有一次短暂的变冷,在6000aBP前后出现明显暖期;5900~4800aBP气温下降,大约在5200aBP达到最低,然后气温缓慢回升;4800~2600aBP气候较为温暖湿润,大约在3000aBP达到最高;2600~900aBP气候变冷湿,大约1500aBP达到最低;900aBP~现代变好。      

重力场定义的澄清

《朗曼现代英文词典》(LongmanModernEnglishDictionary)、《牛津高阶英汉双解词典》(OxfordAdvancedLearner’sEnglish ChineseDictionary)、《韦氏词典》(Merriam Webster’sNewCollegiateDictionary)、作为地球物理专业词汇定义源的《勘探地球物理百科词典》(EncyclopedicDictionaryofExplorationGeo physics)以及中国的一些重力教科书、专著及词典 ,把重力场定义为重力或重力作用存在的空间 ,重力效应可以测量的空间 ,即 :力或重力存在的空间。这个定义不同于国外英文地球物理教科书、专著及中、英、俄文场论教科书对重力场的定义 :空间中的重力。定义重力场为重力存在的空间 ,混淆了“场”本身及“场域”的概念 ,并不是一个标准的物理或地球物理定义 ,是一种误导。物理场是空间中存在的一种物理作用或效应 ,分布于引起它的场源体周围。两个物体之间存在着的相互作用力 ,通过每个物体引起的引力场给予另一个物体。重力场可以定义如下 :地球内部及其附近空间一点处存在的重力作用 ,或单位质量受到的重力。重力场是一种力或力场 ,存在于地球表面及其附近的空间。重力场不是空间 ,重力场的测量应当是在重力场存在的空间或场域中 ,而不是在重力场中进行。     

燕山南缘盘山岩体的热历史与构造-地貌演化过程

应用热年代学方法,揭示了燕山南缘盘山岩体的热历史与隆升过程。结果表明,盘山岩体的侵位深度约为10km.岩体侵位以后,经历了快速冷却过程,在226.48Ma~204.95Ma期间,岩体温度由520℃冷却至300℃,平均降温速率为10.22℃/Ma.204.95Ma~118Ma期间为盘山岩体的缓缦隆升时期,平均隆升速率约为0.028mm/a,隆升幅度约2.5km.118Ma~96Ma为盘山岩体较快速隆升时期,隆升速率为0.035mm/a,隆升幅度约0.77km.96Ma~35Ma为盘山岩体与盘山山脉的快速隆升时期,隆升速率约为0.115mm/a,隆升总幅度达7km.35Ma以来,盘山岩体的隆升速率很小,仅约0.014mm/a,隆升幅度约为0.5km.盘山周缘环状构造系统的形成时代略早于226.48Ma,盘山南缘边界正断层的活动时代为中生代末~始新世。      

松辽盆地新站地区嫩江组三段孢粉-藻类组合及其环境

依据松辽盆地西南部新站地区嫩江组三段孢粉和藻类化石百分含量纵向变化特征,自下而上划分7个能识别水体盐度变化的孢粉和藻类组合：Cyathidites Pinuspollenites Dinogymniopsis组合,指示缩小的微咸水湖相沉积环境;Dinogymniopsis Leiosphaeridia Pinuspollenites组合,代表水域扩大的微咸水湖相沉积环境;Cicatricosisporites Pinuspollenites Botryococcus组合,代表水域缩小的淡水-微咸水湖相沉积环境;Dinogymniopsis Chlamydophorella Taxodiaceaepollenites组合,反映淡水与微咸水频繁交互变化的浅湖相沉积环境;Cicatricosisporites Pinuspollenites Pediastrum组合,代表水域缩小的淡水湖相沉积环境;Nenjiangella Balmula Cyathidites组合,代表水域范围较大的淡水湖相沉积环境;Cyathidites Trilobosporites Botryococcus组合,指示水域缩小的微咸水湖相沉积环境。     

博斯腾湖碳酸盐和同位素组成的全新世古环境演变高分辨记录及与冰川活动的响应

本文通过对在新疆南部塔里木盆地北缘博斯腾湖采集的一根953cm的岩心进行了早全新世以来的古气候重建。对BSTC2000岩心进行了碳酸盐矿物组成、Ca/1000Sr,有机质TOC,C/N和C/S分析,并结合BSTC2000岩心附近的一个沉积物剖面的孢粉资料,利用多指标重建了8500aBP以来的古气候变化特征。在2个平行岩心中对保存的植物叶片、草籽,以及全有机质进行了9个AMS14C年代测定。8500～8100aBP气候冷湿,钻孔位置为河流-滨湖相环境,沉积物中有3层泥炭层。从8100～6400aBP,气温升高,湖泊扩张,气候暖湿,湖泊可能为最高湖面时期。而从6400～5100aBP湖泊稍微下降,气候变冷。在中全新世晚期从5100～3100aBP气候变得高温干旱,但其间的4400～3800aBP有短暂的气候变冷,早期大量的冰雪融水补给博斯腾湖,使得湖泊水位上升。湖泊的第二个高湖面期是5200～3800aBP。在3100～2200aBP气候冷湿,由于蒸发减弱而湖泊有所扩张,湖泊在3100至2800aBP期间是最后一次短暂的高湖面期。这次短期高湖面后,湖泊由于较长时期的低温而引起的供水减少,湖泊收缩。从2200～1200aBP,气候变得干热,湖泊收缩。尽管从1200aBP以来,温度有所下降,气候变得暖干,湖泊又开始有所上升,但是没有达到博斯腾湖出水口孔雀河的海拔高度。     

Planform evolution of deltas with graded alluvial topsets: Insights from three‐dimensional tank experiments,geometric considerations and field applications

The profile of a river that conveys sediment without net deposition and net erosion is referred to as ‘graded’ with respect to vertical aggradation of the river segment. Three experimental series, designed in terms of the autostratigraphic view of alluvial grade, were conducted to clarify the diagnostic spatial behaviour of graded alluvial–deltaic rivers: an ‘R series’, which utilized a moving boundary setting with a stationary base level; an ‘F series’ in a fixed boundary setting with a stationary base level to produce ‘forced grade’; and an ‘M series’ in a moving boundary setting with constant base‐level fall to produce ‘autogenic grade.’ The results of the three experimental series, combined with geometrical modelling of the effects of basin water depth and other experimental data, suggest the following: (i) in a graded alluvial–deltaic system, lateral shifting and avulsing of active distributary channels are suppressed regardless of whether the downstream boundary of the deltaic system is fixed; (ii) in a delta with a downstream‐fixed boundary, the graded streams are stabilized within a valley that is incised in the axial part of the delta plain, whereby the alluvial plain outside the valley is abandoned and terraced; (iii) in moving boundary settings, the graded river simply extends basinward as a linearly elongated channel and lobe system without cutting a valley; and (iv) a modern forced‐graded alluvial river is most likely to be found in a valley incised into a fan delta in front of very deep water, and the stratigraphic signal of fossil autogenic‐graded rivers will be found in deltaic successions that accumulated in the outer to marginal areas of deltaic continental shelves during sea‐level falls. This renewed autostratigraphic view of alluvial grade suggests a thorough reconsideration of the conventional understanding that an alluvial river feeding a progradational delta is graded with a stationary base level.     

Boundary element analysis of axially loaded piles embedded in a multi-layered soil

In a field, piles are likely installed in a multi-layered soil. Analysis of axially loaded piles in a multi-layered soil is complicated and deserves more attention. A boundary element method is used in this study to analyze an axially loaded single pile in a multi-layered soil using the solution for vertical and horizontal axisymmetric ring loads in a multi-layered elastic medium. Good and reasonable agreement is obtained between the proposed and published solutions for a single pile in a homogenous soil, a finite soil, and a Gibson soil. The proposed solution is also used to evaluate an axially loaded single pile in a multi-layered (8 layers) soil.     

Reducing the dimensionality of compositional data sets

The high-dimensionality of many compositional data sets has caused geologists to look for insights into the observed patterns of variability through two dimension-reducing procedures: (i)the selection of a few subcompositions for particular study, and (ii)principal component analysis. After a brief critical review of the unsatisfactory state of current statistical methodology for these two procedures, this paper takes as a starting point for the resolution of persisting difficulties a recent approach to principal component analysis through a new definition of the covariance structure of a composition. This approach is first applied for expository purposes to a small illustrative compositional data set and then to a number of larger published geochemical data sets. The new approach then leads naturally to a method of measuring the extent to which a subcomposition retains the pattern of variability of the whole composition and so provides a criterion for the selection of suitable subcompositions. Such a selection process is illustrated by application to geochemical data sets.     

A Web-based resource discovery facility for a Geo-Data Server

This article deals with the design of a resource discovery system, based on a Web interface, for searching and downloading data stored in a Geo-Data Server. The main features of the Geo-Data Server are the design of a cartographic and image database, following international standards, a relational catalogue, containing meta-information on the archived data, and a high-level interface to access the system. The Geo-Data Server implements a distributed system where data are appropriately organised for remote consultation.