GAMIL CliPAS试验对夏季西太平洋副高的预测

利用GAMIL CliPAS “两步法” 季度预测试验, 检验了后报的1980～1999年北半球夏季西太平洋副热带高压 (简称副高) 的年际变化, 检查了Seoul National University (SNU) 动力统计预测系统对SST预测准确度, 并讨论了影响中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室格点大气模式 (GAMIL) 对副高预测效果的可能原因。500 hPa位势高度可预报性指数表明西太平洋副高具有较高可预报性。集合平均基本能再现西太平洋副高的变率特征, 但最大方差的位置和强度与观测稍有区别。观测证据显示, 副高存在2～3年变率和3～5年变率, 且2～3年变率比3～5年变率强。GAMIL能够准确预测观测副高的3～5年变率, 尽管其强度要强于观测。这与试验所用的预测海温能够很好表现赤道中东太平洋 (5.5°S～5.5°N, 190.5°E～240.5°E) 海温的年际变率有关。同时, GAMIL预测的副高2～3年变率较之观测显著偏弱, 这可能与SNU预测的海洋大陆地区 (5.5°S～0.5°N, 110.5°E～130.5°E) SST的2～3年变率偏弱有关。分析表明, SNU预测海温的这种弱点, 与SNU海温统计预测模式所用的历史海温 (OISST) 本身对海洋大陆地区2～3年变率的刻画能力较弱有关。     

重庆市涪陵区近56年气候变化特征研究

利用重庆市涪陵区1953～2008年来的气温、降水、日照等资料,通过气候统计诊断分析方法,从气候基本特征、要素变化趋势、气候突变等进行分析.结果表明,近56年来,重庆市涪陵区除夏季外,年和各季节气温呈上升趋势,冬季升温显著.年降水量和春、夏、冬季降水量均为上升趋势,秋季降水量为下降趋势.日照时数经历了一次显著波动,由多到少的突变发生在1973年前后.气温、降水量和日照时数都存在突变现象.气温和降水的异常年份多发生在90年代以后.     

干旱沙区生物土壤结皮覆盖土壤CO2通量对脉冲式降雨的响应

水分是干旱区生态过程中主要限制因子,降水可通过改变土壤的干湿状况直接影响土壤的生态过程,继而引起土壤碳库的变化。生物土壤结皮作为干旱区主要的地表覆盖物,其自身不但可以进行呼吸作用,还能充分利用有限的水分通过光合作用固碳,改变土壤圈与大气圈之间的碳交换通量。通过模拟0、2、5、8、15 mm降雨,利用红外气体分析仪,对腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区主要的生物土壤结皮覆盖土壤净CO₂通量进行了原位测定,探讨生物土壤结皮覆盖土壤CO₂释放和光合固定CO₂(吸收)共同作用下的土壤净CO₂通量对模降雨的响应特征。结果表明:(1)降雨会迅速激发生物土壤结皮覆盖土壤CO₂释放,降雨激发CO₂释放速率和有效时间取决于降雨量,降雨量越高,激发程度越低,激增的生物土壤结皮覆盖土壤CO₂释放(源)效应有效时间随降雨量的增加而延长;降雨激发的土壤碳释放总量随着降雨量的增加显著增加,且藓类结皮覆盖土壤碳释放总量显著高于藻类结皮(P<0.05)。(2)降雨引起生物土壤结皮覆盖土壤CO₂吸收速率在初期呈单峰变化,后逐渐回归到降雨前的水平,随降雨量的增加,CO₂吸收的效应的时间越长,峰值越高;降雨量越高,生物土壤结皮光合碳固定量越多,当降雨量增加到15 mm时,藻类结皮光合碳固定量显著低于8 mm时的碳固定量;降雨量<5 mm时,藓类结皮光合碳固定量显著低于藻类结皮(P<0.05),≥5 mm时,藓类结皮光合碳固定量显著高于藻类结皮(P<0.05)。(3)干旱荒漠地区生物土壤结皮覆盖土壤,在无降雨的干旱期表现为较低水平的净碳排放效应,不同程度降雨的初期阶段都有短暂的增加土壤碳的汇效应,且碳汇效应的时间随降雨量的增加而延长;适度的降雨会降低长期干旱藻类结皮覆盖土壤向大气的碳排放量,而过高或过低的降雨都会不同程度地增加藻类结皮覆盖土壤向大气的碳排放,降低土壤碳的储量。不论降雨量大小,降雨都会增加藓类结皮覆盖土壤更多碳向大气排放,但随着降雨量的增加,源效应逐渐减弱。降雨量≤8 mm时,藓类结皮覆盖土壤净碳排放总量显著高于藻类结皮(P<0.05),当降雨量>8 mm时,藓类结皮覆盖土壤净碳排放量显著低于藻类结皮覆盖土壤(P<0.05)。因此,干旱区在估算生物土壤结皮覆盖土壤与大气碳交换对降雨的响应规律时,应该充分考虑降雨量大小对生物土壤结皮碳固定量和土壤碳释放组分的效应,明确降雨事件大小对不同类型生物土壤结皮覆盖土壤与大气之间碳交换的作用。     

河口三角洲地区宜居人口容量估算 ——以广州原南沙区为例

近年来,不断有位于河口三角洲区域的县区升级为国家级新区,科学地估算这些县区的宜居人口容量是新区规划的前提。文章通过选取河口区人居自然环境主导因子、提取人口承载区和参考同类区域平均人口密度和相关国家标准等环节,构建了一种基于人居环境适宜性的河口三角洲地区人口承载力的估算方法,并估算了广州原南沙区宜居人口容量。结果显示：原南沙区宜居人口容量为87万人,宜居人口密度为2 776人/km²,其中,南沙街23万人,黄阁镇21万人,万顷沙镇为19万人,横沥镇为13万人,珠江街为11万人。考虑到地基和经济发展差异,南沙区宜居人口密度与上海浦东新区、天津滨海新区之间和美国首都华盛顿特区的人口密度有较好的可比性。文章所用方法突出了水文与地质条件的约束作用,可用于估算河口三角洲地区人口容量。     

表面设置防火涂料高强混凝土柱的耐火极限

前期试验表明,表面设置厚度20 mm的某非膨胀型防火涂料可较好地抑制高强混凝土的高温爆裂。本文通过试验反算给出了该涂料对应不同温度区间的平均导温系数;随后,利用结构抗火分析软件SAFIR对表面设置该涂料的高强混凝土柱的耐火极限进行了计算分析,考察了截面尺寸、轴压比、荷栽偏心率及配筋率等因素的影响,在此基础上提出了相应的高强混凝土柱耐火极限实用计算公式。研究结果表明：①该涂料的平均导温系数随温度升高有所降低;②表面设置厚度20 mm的该涂料可明显提高高强混凝土柱的耐火极限,提高幅度达40%～350%。     

ESTARFM模型在西藏色林错湖面积时空变化中的应用分析(1976-2014年)

湖泊（特别是内陆湖）作为全球气候变化的敏感区域,是气候变化与环境变异的指示器,其面积变化在一定程度上可反映区域的气候变化。因此,精确监测湖泊面积的时空变化,对分析区域生态环境变化具有重要的意义。本文基于ESTARFM时空数据融合模型,利用MODIS数据模拟了2000年后无法得到的Landsat数据;利用NDWI和MNDWI 2种水体指数并辅以DEM数据分析了1976-2014年西藏色林错湖湖面面积的时空变化;综合湖区周围6个气象站点的气象数据(1970-2014年),探究了湖面面积变化的原因及其对气候变化的响应。结果表明：(1)利用ESTARFM时空融合模型得到的Landsat-Like数据与真实的Landsat数据在水体信息提取方面具有较高的相关性,R²可达0.93,时空数据融合的结果可用于湖泊水体的信息提取;(2)近40年来（1976-2014年）,色林错湖处于持续扩张状态,面积呈较显著的增长趋势,增加了近711.652 km²,增幅为42.36%,年平均增长速率约为18.728 km²a^-1,增长最快时可达55.954 km²a^-1;湖面面积变化先后经历了平稳变化-迅速变化-平稳变化3个阶段;北部湖区在40年间变化最为明显,向北扩展了约22.812 km;2003-2005年,南部湖区已与雅根错湖连为一体,随后二者共同扩张;(3)气温的持续升高造成的冰雪融水补给增加可能是导致湖泊面积扩张的主要因素,风速的降低为次要因素,湖面的面积变化与降水量、日照时数的变化相关性不明显。     

库姆塔格沙漠地区景观格局与动态研究

在景观分类与制图基础上分析了库姆塔格沙漠地区的景观格局与20世纪70年代以来的景观动态。库姆塔格沙漠地区以干燥的石质山地、干旱的沙漠、戈壁和盐化荒漠为景观主体,人工和天然绿洲面积很小;分布有3种景观要素组合模式,即库姆塔格沙漠西部地区的山地-洪积扇-湖盆模式、西湖地区的湖盆-戈壁荒漠模式和敦煌洪积扇上的人工绿洲发育模式。近30多年来景观总体上变化不大,人工绿洲面积增加了1倍多,盐生草甸有比较明显的减少。沙漠表现出比较明显扩展趋势的区域,一是沙漠东南部边缘部分,有向东、向南扩展的迹象;二是沙漠南部边缘部分,在强烈的东北风作用下有向阿尔金山上扩展的迹象。人类的社会经济活动是库姆塔格沙漠地区景观变化的主要驱动力。     

气候变化和人类活动对我国荒漠化的可能影响

荒漠化和气候变化作为全球性的重大环境问题,科学界历来对此十分重视。我国是受荒漠化最为严重的国家之一。截止2004年,我国的荒漠化土地面积为263.62万km2,沙化土地面积173.97万km2,分别占国土总面积的27.46%和18.12%。与20世纪90年代中期至20世纪末的情况相比,荒漠化和沙化土地面积、扩展速度均出现减少和减缓的趋势,沙化土地已由90年代末每年扩展3 436 km2转变为每年减少1 283 km2。这是气候变化和人类活动综合影响的体现,也是国家加大生态工程建设力度和加大荒漠化防治投入的结果。我国未来气候变化和人类活动对荒漠化的扩展与逆转过程仍会产生影响。气候变化中的降水变化在大范围内控制着荒漠化土地的扩展与逆转过程,气候暖干化有助于荒漠化的发生与扩展,但在局部地区随着气温升高有降水增多的可能,有利于荒漠化土地的逆转。人类活动对荒漠化的影响有正反两方面的效应,特别是荒漠化地区人口增长以及对农牧产品等物质需求的增加而引起的不合理经济活动是不容忽视的。要遏止荒漠化的扩展,应采取适应与减缓气候干旱化对策,消除人为荒漠化因素,并积极整治荒漠化土地,从根本上促进荒漠化土地的逆转。     

我国荒漠化现状、成因与防治对策

我国荒漠化土地面积大,分布范围广,发展程度高,危害严重。目前,荒漠化防治虽然取得了一定成绩,但是,只是在局部地区荒漠化土地得到了一定程度治理,我国荒漠化整体仍在加速扩展,且有进一步加重的趋势,荒漠化防治面临的形势非常严峻。气候干旱化是现代荒漠化发生、发展的基本背景条件,人口的快速增长和生产经营方式落后导致人类对资源的不合理开发利用,是我国现代荒漠化加速扩展的主要原因,其主要表现形式是滥垦、滥牧、滥樵、滥采、滥用水资源和滥开矿等。以防为主,以治理保开发,以开发促治理,寓治理于开发中,防、治、用有机结合,是根治荒漠化,实现荒漠化地区人口、资源与环境协调发展的根本途径。为加快荒漠化治理速度,国家应对荒漠化地区给予政策扶持。     

顾及各向异性的多参数协同优化IDW插值方法

反距离加权插值(inverse distance weighting,IDW)的精度受到空间邻近度、距离衰减系数及最邻近点数等多个参数共同的影响.然而,目前的IDW插值算法大多仅考虑单参数的调优,或对各参数独立调优,难以实现插值模型的整体优化.此外,传统的IDW插值算法没有顾及各向异性对空间邻近度的影响.本文提出一种顾及空间各向异性的多参数协同优化IDW插值算法(PIDW).首先,引入距离调节参数以及方向参数,将经典各向同性的欧氏空间距离扩展为各向异性的"椭圆"距离;然后,引入粒子群优化算法对最邻近点数、距离衰减系数、距离调节及各向异性方向的多参数进行协同优化,获得插值精度的偏差与方差在全局意义下的满意解.试验采用两个不同尺度的空间数据验证了PIDW算法的插值效果,结果表明本文的插值算法能够显著地提高各向异性环境下IDW插值算法的精度.通过与经典的IDW及其改进算法的IDW、普通克里金及顾及各向异性的普通克里金算法的比较分析,进一步证实了PIDW具有较好的插值效果.