长白山区优势植物中微量元素研究

长白山区是我国中纬度山地原始森林地区。区内植被类型多样,植物种类繁多,经济植物资源十分丰富,是开展森林生态系统研究的理想场所。生态学研究的一项重要任务,就是要找出生命系统与环境系统之间相互作用的规律,阐明物质、能量变换的机理。本文拟对长白山区各垂直带优势植物中微量元素的含量、分布特点及其相关关系进行研究,为揭示有机体与环境之间物质交换的实质提供部分科学依据。     

巴丹吉林沙漠典型湖泊湖气界面水一热交换特征

利用2012年8月-2013年7月在巴丹吉林沙漠腹地典型湖泊上用涡动相关系统观测的湍流资料,分析了湍流方差统计特征、微气象特征,计算了湍流热通量和湖泊蒸发量,初步结论为：①湖面上局地环流复杂,湍流三维风速的标准差与稳定度(Z/L)之间满足1/3次律。②湖面辐射分量具有明显季节变化和日变化特征,结冰期和非结冰期能量分配不同,冬季湖泊将储存的能量向大气传递;潜热通量和感热通量季节变化存在差异,但均有明显的昼夜变化特征。③湖气界面的感热通量在不同的月份也存在差异,感热以湖泊向大气传递为主;潜热通量夏半年远大于冬半年,在一天中6:00-8:00时处于最低值,15:00-16:00时达到峰值,在冬季会出现潜热向下输送现象。感热通量和潜热通量日变化呈负相关,湖面有效能量主要分配给潜热,湖泊同周围环境以水汽交换为主。④湖面平均蒸发速率为3.97 mm/d,累计蒸发量为1450±10 mm/a,同期的蒸发量是降水量的20多倍,湖泊主要靠地下水补给。这些结论可为进一步研究巴丹吉林沙漠腹地湖泊群的水循环及补给来源提供参考。     

北极海冰厚度的热力学和动力学影响因素研究评述

全球变化背景下,在过去的40年中,北极海冰范围快速减少,厚度显著变薄,同时多年冰向一年冰转化,这对区域乃至全球气候系统具有重要影响。海冰厚度作为气候变化的指示器,在大气-海冰-海洋之间的物质和能量交换过程中起着重要作用。本文通过综述国内外北极海冰厚度影响因子的研究进展,对影响北极海冰厚度的热力学和动力学过程进行了梳理和总结。在热力学方面,海冰厚度会受到大气-海冰和海冰-海洋两个界面处的热通量影响,其中,大气-海冰热力学过程的影响因素包括冰面特征、气温、水汽、降雨/降雪和云量等,主要通过海冰表面辐射收支和湍流热交换(感热和潜热)产生影响;而海冰-海洋界面处的热通量作为海冰厚度的重要影响因素,主要受太阳辐射对上层海洋的加热、风应力导致的垂向混合以及中低纬暖流输送的影响。在动力学方面,海冰厚度变化主要通过风和海流的共同驱动引起海冰输运和海冰的形变。大尺度环流异常也会通过大气-海冰-海洋相互作用对北极冰厚的热力学和动力学过程产生显著影响。     

海洋与陆地间的相互作用

世界洋与陆地的相互作用和它们之间的物质与能量交换有两种途径:大气圈的间接作用与水体和岩石圈物质的直接接触作用。世界洋对大陆自然界的作用,是通过大气圈首先是通过大气环流实现的。     

荒漠下垫面陆面过程和大气边界层相互作用敏感性实验

建立了一个研究荒漠下垫面陆面物理过程与大气边界层相互作用的模式. 模拟了荒漠下垫面的土壤环境物理、地面热量通量、蒸发、蒸散及大气边界层结构特征.并对主要的环境物理参数进行了敏感性实验.结果表明,本模式能合理地模拟荒漠下垫面地表热量平衡、土壤体积含水量、地表植被蒸发散阻抗、地表水汽通量日变化和湍流交换系数、湍流动能、位温和比湿廓线等.该模式还可进一步应用于研究区域陆面物理过程与大气边界层相互作用机制,及与中尺度大气模式耦合用于区域环境生态和气候的研究.     

土壤植被大气模式中水分和能量传输研究进展

 在分析过去地-气间相互作用的物理过程、研究进展基础上,探讨了土壤-植被-大气系统中水分与能量的传输过程在模型中不同的计算方法。同时对不同计算方法进行对比,确定了分析土壤-植被-大气系统中水分和能量传输方法的优缺点,提出了解决我国干旱地区土壤-植被-大气系统中水分和能量传输的一些思路,强调加强干旱地区观测资料积累,采用实测资料不断对不同分析计算进行验证,找出适用于西北干旱区的参数化方法,建立干旱区土壤-植物-大气模型。     

基于河湖水系连通的流域水系健康评价新思路（英文）

河湖水系连通作为新时代国家治水方略被提出,成为科学界的一个研究焦点。通过河湖连通关系的类型、"量质交换"、诸动态"流"和生态功能的讨论,提出基于河湖连通关系的河流健康评价的一个新思路。认为在健康的河湖连通系统中,河湖之间存在着良性的"量质交换",它是河湖之间最基本的物质和能量交换关系;河湖之间的物质流(水、溶解物质、泥沙、生物,污染物等)、能量流(水位、流量、流速等)、信息流(随水流、生物和人类活动而产生的信息流动等)和价值流(航运、发电、饮用和灌溉等)畅通无阻;诸种"流"在自然和人类活动的影响下,以河湖水系连通为纽带,进行河湖之间的"量质交换",实现河湖相互作用;"量质交换"是河湖连通关系演变的途径和动力源泉;良性的河湖连通关系演化最终趋于相对稳定状态,即动态平衡。     

城市产业共生网络的复杂性与管理模式分析

城市产业共生网络在运行过程中存在"系统失灵"现象,原因在于对产业共生网络运行机制的复杂性缺乏足够的认识.产业共生网络是一个复杂系统,共生主体之间存在着复杂的物质、能量、价值和信息的不断交换,形成产业共生网络中的物质流、能量流、价值流和信息流.从这一角度出发,基于复杂适应系统理论,详细阐述了城市产业共生网络的复杂运行过程,即物质流、能量流、价值流和信息流"四流"相互适应的交互作用机制,在此基础上,提出了城市产业共生网络管理系统的"圆形模式",并以天津市为例,说明了该模式的运用实施过程.     

干旱半干旱区土壤水分研究进展

土壤水分调控着陆表-大气相互作用过程,是土壤-植物-大气连续体水分和能量交换的重要影响因子,也是影响生态系统水文、生物和生物化学过程的关键因素,是陆地生态系统中不可或缺的组成部分。本文简要回顾和评述了土壤水分点、面尺度的监测、分析方法,系统阐述了干旱半干旱区土壤水分的国内外研究进展,并结合目前的研究进展,提出了未来干旱半干旱区土壤水分研究展望,以期促进深入理解和准确预测干旱半干旱区土壤水分变化的生态与水文效应,为制定科学合理的干旱半干旱区水资源经营管理方案奠定理论基础。     

陆地生物圈动态模式:生态系统模拟的发展趋势

陆地生物圈是一个通过能量，水及各个化学要素与大气及物理气候系统进行交换而相互作用的动态系统。由于生物圈平衡模式有很多局限性，目前迫切需要发展新一代模式－生物圈动态模式，用来在全球变化的背景下评价和预测陆地生物圈初级生产力和生物地球化学循环。陆地生物圈动态模式的目的是模拟自然和人类活动扰动导致的陆地生态系统中的动态变化，以及陆地生物圈与大气之间能量，水和碳循环之间的相互作用。开发生物圈动态模式的关键差距并不在于我们没有构建模式源代码的能力，而在于不能很好地描述经验与构建模式所应用的要领之间的联系，尤其是缺乏构模式所必需的数，以及对陆地生态系统复杂机理的认识尚不完整，对如何提高和扩展我们已有的知识以及如何对模式进行验证缺乏了解。数据，模式结构，参数库和预测不确定性之间的相互作用将会推动生物圈动态模式的进步与发展。     

古尔班通古特沙漠与石河子绿洲膜下滴灌棉田能量输送特征的研究

不同生态环境下垫面条件下的能量输送特征有着很大差异,是陆地-大气间相互作用过程研究的重要组成部分。为了探寻近地面层湍流运动规律,定量分析沙漠和绿洲膜下滴灌棉田下垫面物质与能量输送,利用常规气象梯度法观测的数据,根据Monin-Obukhov相似性理论,运用空气动力学方法和能量平衡法,对古尔班通古特沙漠南部流动沙区及其以南100 km的石河子绿洲膜下滴灌棉田的能量输送模式及其日变化进程进行了分析研究。结果表明:在沙漠生态条件下,大部分净辐射用于感热通量的散失,另一部分用于向地下传输,少部分则用于潜热输送;在膜下滴灌棉田生态条件下的绿洲能量输送的基本模式为:农田蒸散的潜热能量占绝大部分,少部分用于感热通量和土壤热通量的消耗,同时存在一定的地表能量平衡差额。这些结论为合理配置自然资源、分析和评估绿洲生产潜力提供科学依据。     

我国南大洋海洋大气化学研究进展

海洋大气化学是一门海洋化学与大气化学交叉的新学科。中国的南大洋海洋大气化学研究与我国的南极考察事业同步成长。30多年来, 随着南极科学考察的经验积累和数据集成, 我国的南大洋海洋大气化学关键过程研究即大气-海洋生物地球化学循环, 碳、氮、硫、磷、铁等的海气交换研究都有了长足的进步。与气候变化关系密切的碳、氮、硫的海-气循环等研究, 取得了一批新的认知和成果, 引起国际学界的关注。自20世纪80年代早期开始至今, 我国已开展了三十多次南极科学考察, 在这些考察中开展了南大洋大气气溶胶物质来源研究, 探究了大气-海洋生物地球化学的一些关键过程, 估算了硫、磷、氮、铁的海气交换通量。随着国家重大计划“南极在全球变化中的响应与反馈作用”项目实施及后续研究的开展, 对全球变化的敏感要素碳、氮、硫、铁在南大洋的源汇特征及其环境和气候效应等进行了研究, 对其有了更深的了解。我们还对南大洋海冰区碳汇格局演变, DMS、MSA、N2O、Fe等的海气交换过程及其对生态环境的影响有了新认知。同时, 在对上述化学物种的实时走航观测关键技术研发上也取得了重要突破, 为未来开展相关研究提供了坚实的技术支持; 在站区大气污染特征分布上进行了深入探讨, 为了解人类活动对站区环境的影响提供了评估依据。     

运用整体性原理分析地理综合题

正地理环境的整体性是地理学科中最基本的原理。我们知道,地球表面组成自然地理环境的大气、水、岩石、地貌、生物和土壤等要素,通过大气循环、水循环、生物循环和地质循环等物质运动和能量交换,彼此间发生着密切的相互联系和相互作用从而形成了不可分割的一个整体(或系统)。地理环境各要素的相互联系、相互制约和相互渗透,构成了地理环境的整体性。     

山地、湖泊的三维大气－斜压水动力学耦合模式──在日本琵琶湖水－气系统中的应用

大气、湖泊的边界层是大气边界层和湖泊边界层两部分组成的，它们之间通过湍流交换连接在一起，形成一整体系统。经过分界面的动量通量是连续的，热量是守恒的。基于此，本文在近几年工作的基础上，建立了大气边界层与水动力学模式的耦合模型，并对日本琵琶湖进行了实验研究，获得了一些比正压和均匀风场模式更符合观测实际的结论：（１）无论夏季（ＳＳＷ）和冬季（ＮＮＥ）作用下，湖面均可形成正的风涡度场；（２）夏季时，风的正涡度场对形成琵琶湖中观测到的环流特征起着十分重要的作用，而且还构造出与环流相匹配的深水区低、浅水区高的温度场；（３）夏季时，初始温度场的水平分布特征对模式结果的影响很小；（４）冬季时，湖中无明显水平环流生成。     

基于MODIS数据估算晴空陆地光合有效辐射

陆-气圈层物质与能量交换的核心过程是植物的光合作用,而光合有效辐射则是影响光合作用过程的关键因子,在不同的陆地生态系统模型中,都是重要的输入参数。作者以MODIS卫星数据为基础,反演晴空下影响光合有效辐射的大气因子参数大气可降水量、气溶胶,根据辐射传输方程从大气顶层光合有效辐射反演高分辨率陆地光合有效辐射。算法采用查找表替换辐射传输模型,使其能够对大批量、像元级的数据进行处理。将该算法应用于对华北平原的部分区域进行反演,并使用中国生态网络禹城试验站的自动测量数据对结果进行检验,最大误差在10%以内。     

山地,湖泊的三维大气——斜压水动力学耦合模式：——在日本琵琶湖水——气…

大气、湖泊的边界层是大气边界层和湖泊边界层两部分组成的，它们之间通过湍流交换连接在一起，形成一整体系统。经过分界面的动量通量是连续的，热量是守恒的。基于此，本文在近几年工作的基础上，建立了大气边界层与水动力学模型的耦合模型，并对日本琵琶湖进行了实验研究，获得了一些比正压和均匀风场模式更符合观测实际的结论：（１）无论夏季（ＳＳＷ）和冬季（ＮＮＥ）作用下，湖面均可形成正的风涡度场；（２）夏季时，风的正     

蒸发测定方法*

土壤一植物一大气系统,实际上可以看成为地球表层中的一个界而。它是一个多种物理、化学和生物过程变化和能量物质迁移运动最为剧烈的活动层。在这一系统中水的运动和循环过程又尤为活跃。在水循环的几个环节中,蒸发占着特别重要的地位。热量的释放和吸收是什随着蒸发过程同时进行的。于是蒸发A把物质守恒方程和热量平衡方程两者联系起来。同时,蒸发又是植物生命节奏中的重耍环节,它与植物生理活动和生物产量有密切关系。因此,自然蒸发的研究始终是地理学、气象学、植物牛理生态学、水文学、土壤学和农学等许多学科共同关心的课题。     

关于陆面蒸发量气候学计算方法的问题

在自然地理学的研究中,热水平衡问题应当占有重要地位。黄秉维教授写道:“自然地理学所研究的地理环境,就是岩圈、水圈、气圈、生物圈的相互作用,主要是物质、能量交换作用所形成的物质体系,研究内容包括这一物质体系的发生、发展与地域分异,包括它的静态和动态,包括历史过程和现代过程。……”在这里所指的物质和能量中,最重要、最活跃的就是水和热。     

中国南大洋海洋大气化学研究进展

海洋大气化学是一门海洋化学与大气化学交叉的新学科。中国的南大洋海洋大气化学研究与我国的南极考察事业同步成长。30多年来,随着南极科学考察的经验积累和数据集成,我国的南大洋海洋大气化学关键过程研究即大气-海洋生物地球化学循环,碳、氮、硫、磷、铁等的海气交换研究都有了长足的进步。与气候变化关系密切的碳、氮、硫的海-气循环等研究,取得了一批新的认知和成果,引起国际学界的关注。自20世纪80年代早期开始至今,我国已开展了三十多次南极科学考察,在这些考察中开展了南大洋大气气溶胶物质来源研究,探究了大气-海洋生物地球化学的一些关键过程,估算了硫、磷、氮、铁的海气交换通量。随着国家重大计划"南极在全球变化中的响应与反馈作用"项目实施及后续研究的开展,对全球变化的敏感要素碳、氮、硫、铁在南大洋的源汇特征及其环境和气候效应等进行了研究,对其有了更深的了解。我们还对南大洋海冰区碳汇格局演变,DMS、MSA、N_2O、Fe等的海气交换过程及其对生态环境的影响有了新认知。同时,在对上述化学物种的实时走航观测关键技术研发上也取得了重要突破,为未来开展相关研究提供了坚实的技术支持;在站区大气污染特征分布上进行了深入探讨,为了解人类活动对站区环境的影响提供了评估依据。     

例谈地理环境整体性原理在“流域的综合开发”教学中的应用

正地理环境整体性是自然地理学的基本原理之一。它是指组成自然地理环境的大气、水、岩石、地貌、生物和土壤等要素,通过大气循环、水循环、生物循环和地质循环等物质运动和能量交换,彼此间发生着密切的相互联系和相互作用,从而形成了不可分割的