基于GIPL2模型的青藏高原活动层土壤热状况模拟研究

青藏高原活动层土壤热状况,对深入了解高原活动层的厚度变化特征、下垫面的热力作用以及对气候变化预测均有重要意义。利用GIPL2模型模拟青藏高原多年冻土区不同植被状况下活动层土壤热状况。模拟结果表明：模型在高寒草原（QT06）试验点模拟效果较好,高寒沼泽草甸（QT03）试验点的模拟效果较差,高寒草甸（QT01）、高寒荒漠草原（QT05）和高寒草原化草甸（QT04）试验点的模拟效果介于高寒草原试验点和高寒沼泽草甸试验点之间。QT01、QT03、QT04、QT05和QT06的土壤温度模拟值与观测值相比,均方根误差分别为0.67、1.29、0.73、0.7和0.56℃;相关系数分别为0.99、0.87、0.98、0.98和0.96;平均误差分别为0.37、0.61、0.31、0.45和0.16℃。QT06模拟结果较好,原因在于此点土壤质地变化不大,模型的分层与所取的参数更加接近此点的实际状况。QT03模拟结果较差,可能由于此地区土壤中存在砾石,在导热率参数化方案中没有考虑砾石含量,导致模拟结果偏差较大。总体而言,GIPL2模型对青藏高原活动层土壤热状况的模拟具有一定的优势,是一种模拟多年冻土区活动层土壤热状况较为理想的模型。     

基于模型试验的泥石流坡面物源启动预警模型

为进一步探明银洞子沟物源区坡面物源启动机理与降雨的相关性,在进行详细的现场考察与工程勘察工作后选取了典型模型体,并采用20余组人工降雨物理试验方法将降雨强度与坡度设为控制变量,研究了4种坡形、5种雨强条件下,坡面松散物源的失稳机制及破坏模式。试验结果揭示了地表变形与地下物理力学参数变化的定量响应关系,并基于试验发生破坏的临界雨量,建立了银洞子沟传统I-D预警模型。之后提炼可靠预警参数(坡度、深部体积含水率),通过数学回归分析方法并采用Exponential模型,得出IGD、IGM多参数新型预警判别式,实现了传统I-D模型的有效修正,并具一定的可靠性和实用价值。     

Satellite estimates and subpixel variability of rainfall in a semi-arid grassland

卫星估雨精度的不确定性受到当地降雨类型和像元内降雨非均匀性影响,而结合这两个关键因素开展半干旱草原卫星估雨的研究有限.2009年夏,我们在中国锡林郭勒半干旱草原用多部微雨雷达和雨量计构建了9 km卫星像元降雨观测网,观测了像元内降雨非均匀性(空间变异系数CV),并评估了卫星估雨精度.结果表明:(1)CV值受像元内平均降雨量,降雨类型,降雨云面积及移向等影响,如高Cv值的降雨过程大多为平均降雨量小,对流性降雨过程,降雨云边缘像元CV值较高;(2)TRMM 3B42V7卫星估雨产品适用性较好,CMORPH和PERSIANN次之,但TRMM 3B42V7易在半干旱草原湖泊处高估降雨.     

Carbon costs and benefits of France’s biomass energy production targets

Background

Concern about climate change has motivated France to reduce its reliance on fossil fuel by setting targets for increased biomass-based renewable energy production. This study quantifies the carbon costs and benefits for the French forestry sector in meeting these targets. A forest growth and harvest simulator was developed for French forests using recent forest inventory data, and the wood-use chain was reconstructed from national wood product statistics. We then projected wood production, bioenergy production, and carbon balance for three realistic intensification scenarios and a business-as-usual scenario. These intensification scenarios targeted either overstocked, harvest-delayed or currently actively managed stands.

Results

All three intensification strategies produced 11.6–12.4 million tonnes of oil equivalent per year of wood-based energy by 2026, which corresponds to the target assigned to French wood-energy to meet the EU 2020 renewable energy target. Sustaining this level past 2026 will be challenging, let alone further increasing it. Although energy production targets can be reached, the management intensification required will degrade the near-term carbon balance of the forestry sector, compared to continuing present-day management. Even for the best-performing intensification strategy, i.e., reducing the harvest diameter of actively managed stands, the carbon benefits would only become apparent after 2040. The carbon balance of a strategy putting abandoned forests back into production would only break even by 2055; the carbon balance from increasing thinning in managed but untended stands would not break even within the studied time periods, i.e. 2015–2045 and 2046–2100. Owing to the temporal dynamics in the components of the carbon balance, i.e., the biomass stock in the forest, the carbon stock in wood products, and substitution benefits, the merit order of the examined strategies varies over time.

Conclusions

No single solution was found to improve the carbon balance of the forestry sector by 2040 in a way that also met energy targets. We therefore searched for the intensification scenario that produces energy at the lowest carbon cost. Reducing rotation time of actively managed stands is slightly more efficient than targeting harvest-delayed stands, but in both cases, each unit of energy produced has a carbon cost that only turns into a benefit between 2060 and 2080.

     

一种选取补偿最小二乘正则化参数的改进方法

为了改进半参数模型补偿最小二乘估计中的正则化参数选取方法,该文设计了3种方案:L-曲线法、虚拟观测法以及该文提出的改进方法以比较正则化参数的优劣。模拟算例表明,该文提出的改进方法可以有效评价正则化参数,得到的参数估值精度更高,是一种较为有效的选取补偿最小二乘最佳正则化参数的方法。     

扬子地区震旦纪—寒武纪转折期大陆风化研究进展与展望

通过调研扬子地区震旦纪（埃迪卡拉纪）—寒武纪（E—C）转折期大陆风化、海洋环境和有机质富集特征研究。结果显示,扬子地区E—C转折期遭受了较强烈的化学风化作用,且在这一时期区内兼具浅水碳酸盐台地和深水盆地环境。在台地相区,下寒武统牛蹄塘组黑色岩系不整合接触于震旦系灯影组白云岩之上,该不整合与E—C转折期全球“大不整合”具有紧密的关系,盆地区发育的完整的沉积地层记录了台地区被风化地层的痕迹。现有大陆风化的地球化学证据集中于n(87Sr)/ n(86Sr)、δ13C、CIA和e??Nd(t)等,同时这些地球化学数据也局限在少数的剖面和层段,因此迫切需要更多的地球化学参数来反映该风化作用的影响范围和演化特征。准确认识扬子地区E—C转折期大陆风化作用与海洋环境演变间的耦合关系,是揭示古生物演化、有机质富集机制的重要环节。     

InSAR技术在多年冻土区形变监测的应用

作为大地测量的一种新兴空间技术,合成孔径雷达干涉（synthetic aperture radar interferometry, InSAR）具有全天时、高精度、大范围和速度快的优点,逐渐被应用于多年冻土区地表形变监测中。通过综述多年冻土形变原理及InSAR监测多年冻土形变的应用实例,研究表明：在气候变暖的背景下,多年冻土区地表年际形变以下沉为主,多年冻土上限附近地下冰含量的大小是影响年际形变量的主要因素;活动层内土壤含水量影响着地表季节形变量的大小,不同类型多年冻土区的地表年际形变量和季节形变量存在着较大的差异。研究还表明,不同波长的SAR产品在不同类型多年冻土区的适用性不同,下垫面特征对利用InSAR获取地表形变量有较大影响,L波段的SAR数据在植被覆盖度较好的区域有更好的效果。由于InSAR的失相干问题,加之目前还缺少长时间、多类型、高频率的实测形变结果作为验证和标校数据,获取准确且连续的大范围形变数据较为困难。针对目前寒区研究需求,布设野外长期观测站点,建立适用于不同多年冻土区的地表形变反演算法,构建具有较高精度和较高时空分辨率的地表形变数据集具有重要的实践和科学意义。     

青藏高原唐古拉多年冻土区冻融循环过程中的能量平衡特征

青藏高原多年冻土区冻融循环过程对地表能量及其分配的影响研究相对较少,青藏高原唐古拉站多年冻土的实测资料,依据10 cm土壤温度划分浅层土壤冻融循环的各个阶段并结合能量闭合率、地表能量各通量等数据探讨浅层土壤冻融循环过程与地气间水热交换过程之间的影响。结果表明：浅层土壤冻融循环过程各阶段均受气候变化的影响,其融化过程起始时间提前同时冻结过程起始时间推后,完全融化阶段持续时间增加,且逐渐接近完全冻结阶段持续时间;在浅层土壤不同冻融状态下,能量闭合率差值较大,其中完全融化阶段能量闭合状况普遍好于完全冻结阶段;净辐射值在完全融化阶段高于完全冻结阶段,净辐射在完全冻结阶段主要转化为感热通量,在完全融化阶段主要转化为潜热通量,地表土壤热通量在完全融化阶段为正值,在完全冻结阶段为负值。     

青藏高原复杂地层地质钻探低固相冲洗液试验研究

青藏高原由于地质条件的多样性,分布有松散破碎地层、高应力地层、断层破碎带等复杂地层,在地质钻探中经常遇到塌孔、漏浆、缩径、卡钻、埋钻等问题。同时配套使用的冲洗液形成的泥皮质量差、胶结能力较差、携岩粉能力较弱等不足。冲洗液的性能是实现复杂地层顺利钻进的关键。结合青藏高原复杂地层的地质特点,研发了低固相聚合物新型冲洗液,该冲洗液以钠质膨润土和微泡剂等外加剂为基础,具有流动性好、胶结性强、降失水量适中的特点,适宜在青藏高原复杂地层地质钻探中使用。