8种湿地植物的生长状况及泌氧能力

湿地植物是人工湿地的核心部分,筛选优良的植物种类,将有利于充分发挥湿地植物的功能,提高人工湿地污水处理的能力.分析4种须根型植物香蒲(Typha orientalis)、美人蕉(Canna indica)、灯芯草(Juncus effusus)、纸莎草(Cyperus papyrus)和4种根茎型植物菖蒲(Acorus calamus)、再力花(Thalia dealbata)、芦竹(Arundo donax)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)在厌氧、水培条件下的生长状况及根系泌氧特性;比较它们的根和茎叶生物量、相对生长速率(RGR)、根长、根孔隙度和泌氧量(率)等生理生态特性.结果表明,8种湿地植物在厌氧条件下生长状况良好;其中,须根型植物的生物量、RGR和泌氧能力均显著优于根茎型植物.在相同光照条件下,灯芯草的泌氧率最大,为192.62μmol O₂/(d·g (DW_root)),而黄菖蒲的根系泌氧率最小,仅为68.81μmol O₂/(d·g(DW_root)).各植物根系泌氧率大小为:灯芯草> 纸莎草> 香蒲> 美人蕉> 菖蒲> 再力花> 芦竹> 黄菖蒲.方差分析显示:植物根系泌氧率与根孔隙度呈极显著正相关,而植物泌氧量与RGR、各生物量呈极显著正相关,但与根茎比呈显著负相关.     

淮河流域致洪暴雨的异常水汽输送

为了从多方面提取对致洪暴雨有指示意义的异常信息,进一步提高对致洪暴雨的判别能力,利用Box-Cox变换将信号场方法引入致洪暴雨水汽条件气候异常的诊断,并具体分析了2003年、2005年和2007年淮河流域致洪暴雨850 hPa水汽通量场的气候异常特征。结果表明:淮河流域致洪暴雨期间,850 hPa经向水汽通量信号场105°E~125°E易形成以淮河流域为中心南正北负的双极型配置;850 hPa纬向水汽通量信号场低纬的显著信号反映出各条水汽输送通道的相对重要性因致洪暴雨而异。     

Noah-MP陆面模式对干旱区不同下垫面水热通量模拟评估

陆面水热通量的准确模拟可为气候模式提供高质量的下边界条件，对气候模拟和预测具有重要意义。本研究基于干旱区张掖国家气候观象台2021年1月-2022年6月和大满灌区绿洲农田站2020年1-12月的观测数据，评估Noah-MP模式对干旱区荒漠和农田两种下垫面的水热通量的模拟性能。结果表明：Noah-MP模式模拟的干旱区荒漠下垫面辐射及感热和潜热通量的变化特征、峰谷值与观测值总体一致，模拟效果较好；模拟的5 cm土壤湿度对降水过程有明显的响应，表现出明显的冷暖季差异，但其模拟性能仍有待改进。Noah-MP模式对干旱区农田下垫面辐射通量及各层土壤温度的模拟效果较理想，但模拟的潜热通量及各层土壤湿度较观测值偏低，尤其在生长季模拟性能并不理想。总体而言，Noah-MP模式对干旱区荒漠下垫面水热通量的模拟性能优于农田下垫面，优化和发展模式水文过程的参数化方案，在模式中考虑人为作用，是提高干旱区陆面过程模式模拟能力的重要方向。     

断层几何形态反演的计算机模拟

构造反演是指利用构造变形形态反推使之变形的断层的几何参数。在拉张构造区域,从理论上解决构造反演问题是相当成功的。而对于挤压推覆构造区域,由于其逆断层因上盘上升过程,使得其推算的断层只能获取下盘断点以下的构造形态,所以在实际运用中,特别是对于复杂构造叠加区域,其反演过程更多的是依靠人工干预的方法来进行。鉴于此,利用较成熟的拉张构造区域的理论方法,自行提出了单剪变形的挤压构造反演方法来完善,并通过计算机模拟来实现,以此为正演平衡剖面计算,提供一个初始的断层几何模型,并为验证地震剖面解释的合理性提供辅助作用。     

中国区域陆气耦合强度的时空分布特征

使用陆气耦合强度来表征陆面状态对降水、气温或大气其他物理过程的影响程度,可以辨识陆气相互作用的热点地区,加深对陆气相互作用和气候系统的认识。利用ERA5再分析资料,结合Pearson相关系数、Kendall’s Tau相关系数及土壤湿度-潜热通量、潜热通量-抬升凝结高度的陆气耦合指数对中国区域陆气耦合强度进行定量分析。结果表明:(1)我国北方干旱半干旱区土壤湿度增大导致潜热通量增加,为降水提供了所需的水汽条件;潜热通量增大导致感热通量减小,温度降低,对边界层的驱动减弱,不利于气团的抬升凝结,该区域是我国陆气相互作用的热点地区。(2)我国陆气耦合强度存在显著的季节性差异。干旱半干旱区陆气耦合强度在春夏季较强,秋冬季较弱。西南地区春季土壤湿度较低,有显著的陆气相互作用。     

基于WRF的积云对流参数化方案对中国夏季降水预报的影响研究

为了研究WRF（Weather Research and Forecasting）中尺度模式中积云对流参数化方案对夏季降水预报的影响,基于水平分辨率为9 km的WRF模式,采用Kain-Fritsch（KF）、尺度适应的KF、Tiedtke、new Tiedtke和尺度适应的new Tiedtke方案等5种积云对流参数化方案对中国2019年6—8月的降水进行了模拟。结果表明,两种尺度适应方案对夏季平均降水的量级和落区的预报比原方案（KF方案和new Tiedtke方案）更优,且能正确预报北方和南方的降水峰值时间。而Tiedtke方案、new Tiedtke方案和KF方案均提前了降水峰值时间。在降水的概率分布方面,相比原始的KF和new Tiedtke方案,其尺度适应方案降低（提高）了中小（大）量级降水的频率,模拟的50 mm/d量级以下的降水频次相对更接近观测,但高估了50 mm/d量级以上的降水频次。进一步对比5种方案的次网格积云降水与网格可分辨微物理降水对总降水的贡献,KF和new Tiedtke方案试验中总降水主要由积云降水主导,而Tiedtke方案和两种方案的尺度适应版本则由微物理过程降水主导。随着降水率的增大,尺度适应的KF方案和尺度适应的new Tiedtke方案中积云降水占比迅速减小到30%以下,对50 mm/d量级以上的降水,积云降水占比低于15%。而KF方案在25 mm/d量级以下的降水中,随着降水率的增大积云降水占比反而提高。统计评分表明,尺度适应KF方案和尺度适应new Tiedtke方案有助于减少小量级降水的空报和大量级降水的漏报,对0.1 mm到25 mm的24 h降水的TS评分均高于原始的KF和new Tiedtke方案。      

气候变化对中国水安全的影响研究

 全球变暖是目前最重要的环境问题之一,水是全球气候变化最直接和最重要的影响领域。全球气候变暖将加速大气环流和水文循环过程,引起水资源量及其空间分布的变化,进而可能导致水资源短缺问题更加突出、水生态环境问题进一步恶化、洪涝灾害威胁更加严重等一系列问题。本文从防洪安全、供水安全、水生态环境安全和水工程安全4个方面分别阐述气候变化对中国水安全的可能影响。     

辽宁层状云微物理结构的水平变化特征

根据1997年在辽宁利用机载粒子测量系统（PMS）获取的探测资料,探讨了层状云中云滴谱、粒子数浓度在水平方向上的分布变化,并分析了温度、粒子含水量在水平方向上的变化特征。研究表明：云滴数浓度和云滴半径在水平方向上存在着较强的起伏性变化;层状云中温度在水平方向上总体变化不大;云中的云滴谱结构在水平方向上的起伏较大,存在3种变化规律;云中含水量在水平方向上的变化大,且与粒子数浓度存在正相关。     

帕尔默旱度指数方法在全国实时旱情监视中的应用

在进一步修正的帕尔默旱度指数月模式的基础上研制了帕尔默旱度指数日模型,同时采用了权重帕尔默旱度指数方法实现了逐日帕尔默旱度指数计算。经过对全国556个气象测站的参数调试,建立了全国范围帕尔默旱度指数实时业务应用系统,一年多的运行表明,帕尔默旱度指数确实能够较好地及时反映实时旱涝情况和变化过程。     

1948～2001年全球陆地9～11月降水的长期变化

本文用Chen等(2001)最新创建的全球陆地月降水资料(PREC／L)，计算了1948～2001年全球9～11月陆地降水量趋势变化。结果表明，在1948～2001年，全球9～11月的降水量场有明显的趋势变化，全球大约2／3左右的陆地9～11月降水量是负趋势，明显减少的区域是：热带非洲，俄罗斯西北部，中国东部，南亚及东南亚，南极的威尔克斯地，格陵兰北部，等六个地区。全球仅1／3左右的陆地9～11月降水量是正趋势，降水量增加的地区是：加拿大北部，墨西哥北部及美国西南部，南美的阿根廷，非洲南部的南非、博茨瓦纳南部，等四个地区。正负趋势面积的差异在统计上是显著的。本文还研究了36个纬度带9～11月平均降水量的趋势系数，指出全球共有8个纬圈的9～11月降水量的趋势变化达到0．05信度的显著性，初步讨论了全球9～11月降水量趋势变化的原因。