历史上10~1～10~2年尺度气候跃变的分析

利用史料重建了华北海河流域和陕西关中地区两千多年来的旱涝变化概况。采用移动符号检验法和移动T检验法分析了其中的几十和几百年尺度的跃变现象。通过比较海河、关中以及河南等地区的同期变化,区分出局地性和非局地性两类跃变事件;并通过个例分析指出了华北地区气候跃变和季风环流形势的可能联系。本文还对10~1～10~2年尺度气候跃变的发生频率和变化程度作了一般估计。     

寒区工程与冻融力学

从环境与生态、减灾防灾与中国 2 1世纪寒区建设实际和全球气候变化等方面进行论述 ,指出 :寒区工程学研究对象广泛 ,涉及低温环境 (0℃以下 )和冻融变化对工程建设影响的问题都属于它的研究范围 ;多年冻土向季节性冻土转化 ,冻融变化的交替作用将引发泥石流、滑塌、滑坡、冰锥等一系列灾害 ,给寒区工程和生态系统造成破坏 ;另外 ,由于人类工程活动对环境的反作用 ,也不同程度地加剧了滑塌、滑坡、地震、泥石流等灾害的发生 ;中国西部和寒冷地区蕴藏着丰富的自然资源 ,如何加快西部大开发和寒区经济建设 ,并在开发和建设中减灾防灾、改善和保护环境 ,是一个重要问题。同时 ,进一步提出作为地学、物理学与力学的交叉学科———冻融力学的概念、研究对象、研究方法和研究任务 ,指出 :冻融力学研究正温—负温环境交替变化对材料的物理、力学性质的影响 ,研究冻融灾害的规律及其预防措施 ,是一门具有很强寒区工程背景的应用学科 ;冻融力学以包括冻土 (负温或零温度状态含有冰的各种土 ,而负温下的干土称为寒土 )在内的冰水介质 (含冰含水的介质 )为研究对象。从研究对象和研究范围来看 ,冻土力学只是冻融力学的一部分 ;从研究内容来看 ,冻融力学比冻土力学要丰富得多。文末给出若干有益建议和设想。     

三峡水库水面蒸发年内滞后效应分析

水面蒸发在季节变化上相比净辐射等气象要素的相位延迟反映了水体储热对水面蒸发的影响,量化这一对气象要素波动的滞后响应对理解和估算深水水库(湖泊)蒸发非常重要。三峡水库等河道型深水水库的水位和面积具有显著周期性变动,使得其水面蒸发的响应模式更为复杂,而目前对其认识非常薄弱。本文利用2013年8月-2020年7月三峡水库巴东站水面蒸发场和陆面蒸发场的蒸发和气象观测数据,分析了水面蒸发的季节变化及其年内滞后效应。结果表明:水面蒸发场蒸发量在年内的8和12月呈现双峰变化,与只有8月单峰值的陆面蒸发场蒸发量显著不同。水面蒸发场蒸发量相对净辐射、平均气温和水面温度分别存在4、3和2个月的滞后,而陆面蒸发场蒸发量相对滞后时间均在1个月以内;水面与陆面蒸发场相比,水温、蒸发量和水面与大气饱和差之间的滞后时间分别为1、3和4个月,而平均气温和净辐射之间不存在滞后。本文揭示出三峡水库巴东段水面蒸发年内滞后效应主要受到水库水温引起的水面与大气饱和差在季节上滞后的影响,需通过深入分析水温的时空变化来明确整个三峡水库的水面蒸发特征。     

赤道太平洋海域上层海洋热含量及其变化机制的诊断分析

基于1992—2015年国际共享的ECCO v4 (Estimating the Circulation and Climate of the Ocean Version 4)同化产品,利用热含量控制方程定量地诊断赤道太平洋(118°E—75°W, 5°S—5°N, 0～300m)和Ni?o 3.4区(170°W—120°W, 5°S—5°N,0～80m)这两块区域热含量变化机制。对于去掉季节平均后的年际变化,在赤道太平洋地区,时间趋势项主要由经向输送和海表热通量项共同驱动。通过5°N断面的输送决定了时间趋势项的幅值和正负符号。在Ni?o3.4区,时间趋势项主要由海表热通量项和热量输送项共同驱动,其中垂向输送对总输送贡献最大。赤道太平洋地区经向热量输送异常领先于Ni?o3.4区垂向热量输送异常,这解释了在年际尺度上赤道太平洋热含量异常领先Ni?o3.4指数变化的原因。尽管EP(Eastern Pattern)型El Ni?o和CP(Central Pattern)型El Ni?o有许多不同之处,合成分析表明,两类El Ni?o的共同点为:在赤道太平洋地区,两类El Ni?o事件的热量输送异常在发展期和衰退期由经向输送主导;在Ni?o 3.4区, EP型El Ni?o和CP型El Ni?o的热量输送在发展期和衰退期由垂向输送主导。     

Validation and application of soil moisture active passive sea surface salinity observation over the Changjiang River Estuary

Using sea surface salinity(SSS)observation from the soil moisture active passive(SMAP)mission,we analyzed the spatial distribution and seasonal variation of SSS around Changjiang River(Yangtze River)Estuary for the period of September 2015 to August 2018.First,we found that the SSS from SMAP is more accurate than soil moisture and ocean salinity(SMOS)mission observation when comparing with the in situ observations.Then,the SSS signature of the Changjiang River freshwater was analyzed using SMAP data and the river discharge data from the Datong hydrological station.The results show that the SSS around the Changjiang River Estuary is significantly lower than that of the open ocean,and shows significant seasonal variation.The minimum value of SSS appears in July and maximum SSS in December.The root mean square difference of daily SSS between SMAP observation and in situ observation is around 3 in both summer and winter,which is much lower than the annual range of SSS variation.In summer,the diffusion direction of the Changjiang River freshwater depicted by SSS from SMAP is consistent with the path of freshwater from in situ observation,suggesting that SMAP observation may be used in coastal seas in monitoring the diffusion and advection of freshwater discharge.     

东海黑潮及其上游硝酸盐输送年际变化的模拟研究

利用一个太平洋区域分辨率为12.5 km的ROMS-CoSiNE海洋物理-生态耦合模式1997-2016年的积分结果,对东海黑潮硝酸盐输送的年际变化进行分析。结果显示:东海黑潮的硝酸盐输送存在约3 a与7 a的年际变化周期,且在100~400 m深的次表层与400~800 m深的中层水中变化较为显著。东海黑潮上游海水中,南海水及直接汇入东海黑潮的西太平洋海水对黑潮硝酸盐的年际输送变化具有重要影响。其中,南海水主要影响东海黑潮中层水的硝酸盐输送,而西太平洋海水对东海黑潮次表层水硝酸盐的输送影响较为显著。     

A COMPARATIVE ANALYSIS OF ATMOSPHERIC AND OCEANIC CONDITIONS BEFORE THE OCCURRENCE OF TWO TYPES OF EL NIO EVENTS

The atmospheric and oceanic conditions before the onset of EP El Ni?o and CP El Ni?o in nearly 30 years are compared and analyzed by using 850 hPa wind, 20℃ isotherm depth, sea surface temperature and the Wheeler and Hendon index. The results are as follows: In the western equatorial Pacific, the occurrence of the anomalously strong westerly winds of the EP El Ni?o is earlier than that of the CP El Ni?o. Its intensity is far stronger than that of the CP El Ni?o. Two months before the El Ni?o, the anomaly westerly winds of the EP El Ni?o have extended to the eastern Pacific region, while the westerly wind anomaly of the CP El Ni?o can only extend to the west of the dateline three months before the El Ni?o and later stay there. Unlike the EP El Ni?o, the CP El Ni?o is always associated with easterly wind anomaly in the eastern equatorial Pacific before its onset. The thermocline depth anomaly of the EP El Ni?o can significantly move eastward and deepen. In addition, we also find that the evolution of thermocline is ahead of the development of the sea surface temperature for the EP El Ni?o. The strong MJO activity of the EP El Ni?o in the western and central Pacific is earlier than that of the CP El Ni?o. Measured by the standard deviation of the zonal wind square, the intensity of MJO activity of the EP El Ni?o is significantly greater than that of the CP El Ni?o before the onset of El Ni?o.     

夏季季节内振荡对西北太平洋台风活动的影响

利用夏季季节内振荡(Boreal Summer Intraseasonal Oscillation, BSISO)指数和台风密集度分析了夏季季节内振荡和西北太平洋台风活动的关系。台风密集度定义为一天内500 km范围内台风出现的概率,与台风经纬度位置相比,台风密集度可更灵活地表达台风生成及移动特征。结果表明夏季季节内振荡对台风活动有明显的调制作用。当夏季季节内振荡指数1(BSISO1)处于第1、5、6、7、8位相时,南海及菲律宾以东海域台风活动明显增强;当夏季季节内振荡指数2(BSISO2)处于第2、3、4位相时,西北太平洋台风活动也明显增强。当夏季季节内振荡处于这些位相时,台风活动增强与南海及菲律宾以东海域环流气旋式异常、对流活动正异常相一致。      

长白山表层土壤中有机氯农药和多氯联苯的海拔高度分布特征

吉林省洁净地区长白山表层土壤中有机氯农药(OCPs)和多氯联苯(PCBs)总体上污染较轻,但高于一些其他地区。表层土壤的OCPs和PCBs表现出明显的随海拔高度增大的趋势,初步显示了高山冷凝捕集效应的影响。长白山旅游地区表层土壤受到轻微HCHs和DDTs的污染(平均值分别为12.4 ng/g和12.3 ng/g)。长白山附近较低海拔地区表层土壤中OCPs含量要略高一些,表明农业活动逐渐增大。HCHs和DDTs都未超过国家土壤环境质量标准的一级,但个别地点DDTs可能对鸟类和土壤生物具有一定的潜在生态风险。不排除在个别采样点有林丹和三氯杀螨醇被使用的可能性。长白山及附近地区表层土壤样品中∑7PCBs含量为7.3～31.9ng/g,平均17.2 ng/g。PCBs污染主要集中在海拔1450 m和1800 m处。7种PCBs异构体的含量依次为:PCB 28>PCB 52>PCB 180>PCB 138>PCB 101>PCB 153>PCB 118。     

科学钻探工程中的随钻实时流体分析

随钻实时流体分析是科学钻探重要组成部分,已成为科学钻探的标准配置之一,在国内外多个科学钻探工程中实施,获得了许多重要科学认识。随钻实时流体分析主要是在线测定气体浓度,实时监测钻探工程及其对流体影响,提供大量可靠的、其他方法难以得到的地学参数,建立流体地球化学剖面,测定流体同位素组成,并开展流体变化、气体识别和异常研究,研究流体来源及与地质活动关系。本文介绍了随钻流体分析的应用现状和实例,已成为科学钻探中必需的子工程之一。初步归纳随钻流体分析中主要组分的变化规律。随着科学钻探研究对象范围的逐渐扩大,随钻流体分析的应用前景也将扩大,而且已有半商业的钻探工程采用该项工作,表明随钻流体分析的重要性和实际意义。文章提出,随钻流体分析配备的分析仪器、分析流程的长期稳定性、野外现场的可靠性需要不断改进。