Analytical investigation of the exact groundwater divide between rivers beyond the Dupuit–Forchheimer approximation

The groundwater divide is a key feature of river basins and significantly influenced by subsurface hydrological processes. For an unconfined aquifer between two parallel rivers or ditches, it has long been defined as the top of the water table based on the Dupuit–Forchheimer approximation. However, the exact groundwater divide is subject to the interface between two local flow systems transporting groundwater to rivers from the infiltration recharge. This study contributes a new analytical model for two-dimensional groundwater flow between rivers of different water levels. The flownet is delineated in the model to identify groundwater flow systems and the exact groundwater divide. Formulas with two dimensionless parameters are derived to determine the distributed hydraulic head, the top of the water table and the groundwater divide. The locations of the groundwater divide and the top of the water table are not the same. The distance between them in horizontal can reach up to 8.9% of the distance between rivers. Numerical verifications indicate that simplifications in the analytical model do not significantly cause misestimates in the location of the groundwater divide. In contrast, the Dupuit–Forchheimer approximation yields an incorrect water table shape. The new analytical model is applied to investigate groundwater divides in the Loess Plateau, China, with a Monte Carlo simulation process taking into account the uncertainties in the parameters.     

中国草畜平衡状态时空演变指示的草地生态保护格局

中国草原牧区作为重要生态安全屏障和草地畜牧业生产基地,其草畜平衡状态直接影响草地退化与恢复,进而影响草地生态系统服务能力的强弱。本文分析了2000—2015年主要草原牧区草地植被覆盖、牧草供给、草畜平衡状态的时空变化特征,深入探讨草地退化与恢复及载畜压力下草地生态系统保护与恢复空间格局。结果表明：过去16年主要草原牧区草地面积净减少约163万hm²,6.7%的草地出现植被覆盖退化,而5.4%的草地呈现植被覆盖明显恢复。天然草地牧草供给量以增加为主,年增率约0.3 kg/hm²,然而其载畜压力亦持续增加,不考虑补饲的载畜压力指数高达3.8,除内蒙古东北部、青藏高原中部仍有载畜潜力,其余多处于超载状态;考虑实际冷季补饲的载畜压力指数约3.1,内蒙古中东部有所缓解;假设冷季全额补饲则载畜压力指数减至1.9,内蒙古、青藏高原等区域明显缓解。叠加上述数据,本文针对自然保护地、牧区、半农半牧区和农区等不同区域的草地生态保护格局,提出了平衡草地生态保护与畜牧生产利用的不同发展策略。     

Variations in glacier volume and snow cover and their impact on lake storage in the Paiku Co Basin,in the Central Himalayas

Glaciers and snow cover are important constituents of the surface of the Tibetan Plateau. The responses of these phenomena to global environmental changes are sensitive, rapid and intensive due to the high altitudes and arid cold climate of the Tibetan Plateau. Based on multisource remote sensing data, including Landsat images, MOD10A2 snow product, ICESat, Cryosat-2 altimetry data and long-term ground climate observations, we analysed the dynamic changes of glaciers, snow melting and lake in the Paiku Co basin using extraction methods for glaciers and lake, the degree-day model and the ice and lake volume method. The interaction among the climate, ice-snow and the hydrological elements in Paiku Co is revealed. From 2000 to 2018, the basin tended to be drier, and rainfall decreased at a rate of −3.07 mm/a. The seasonal temperature difference in the basin increased, the maximum temperature increased at a rate of 0.02°C/a and the minimum temperature decreased at a rate of −0.06°C/a, which accelerated the melting from glaciers and snow at rates of 0.55 × 10⁷ m³/a and 0.29 × 10⁷ m³/a, respectively. The rate of contribution to the lake from rainfall, snow and glacier melted water was 55.6, 27.7 and 16.7%, respectively. In the past 18 years, the warmer and drier climate has caused the lake to shrink. The water level of the lake continued to decline at a rate of −0.02 m/a, and the lake water volume decreased by 4.85 × 10⁸ m³ at a rate of −0.27 × 10⁸ m³/a from 2000 to 2018. This evaluation is important for understanding how the snow and ice melting in the central Himalayas affect the regional water cycle.     

微量元素分析在判别沉积环境中的应用——以柴达木盆地西部锶矿区富锶地层为例

沉积岩中的微量元素对沉积环境水介质的变化较为敏感,是研究沉积物沉积时古气候、古环境的有效手段。选取了对沉积环境介质较为敏感的锶(Sr)、钡(Ba)、铜(Cu)、铀(U)、钒(V)、镍(Ni)、钍(Th)等元素作为判别指标,对柴达木盆地西部上新统油砂山组、狮子沟组和更新统七个泉组三套富锶岩层的古气候和古沉积环境特征进行了研究。结果表明,柴达木盆地西部从油砂山组到七个泉组沉积时总体上为干旱的气候环境;湖盆水体的盐度较高,表现为咸水环境,且从油砂山组到七个泉组随着地层变新,盐度有逐渐增大的趋势;油砂山组、狮子沟组和七个泉组沉积时湖盆水体均表现为中等分层、湖水循环较为顺畅的氧化环境。     

渤、黄海生态环境模拟的参数敏感度空间差异分析

随着海洋生态系统模型的发展，生态变量增多，众多生物过程参数量值的确定成为制约生态环境模拟的瓶颈问题，生态系统结构区域性要求模型中的生态参数具有区域差异。为探究不同海区的关键参数及参数敏感度的空间差异，本研究在渤、黄海建立了ROMS-CoSiNE物理–生物耦合的高分辨率生态系统模型，并对13种生态参数的敏感度空间分布进行分析。结果表明:南黄海中部与渤海及近岸海域的敏感度差异较大。渤海敏感度最大的参数为决定光合速率的浮游植物P-I曲线初始斜率，其次为浮游动物捕食半饱和常数和浮游动物最大捕食率。而南黄海中部敏感度最大的参数为浮游动物最大捕食率，其次为浮游植物死亡率和浮游植物P-I曲线初始斜率。结合敏感度分布及浮游植物生物量收支得出，渤海水体透明度较南黄海偏低、浮游植物生长光限制较强，是引起浮游植物P-I曲线初始斜率敏感度在渤海高于黄海的主要原因。浮游动物最大捕食率及浮游植物死亡率的敏感度空间差异，受渤、黄海浮游植物生物量差异的影响，与生态系统中的高度非线性特征有关。     

基于VSD模型的铁山港湾红树林生态系统脆弱性初步评价

基于脆弱性域图 (vulnerability scoping diagram, VSD)评价模型, 从暴露程度、敏感性、适应能力3个方面构建了红树林生态系统脆弱性评价指标体系。采用改进的综合指数法和模糊综合评价法, 重新定义脆弱性分级标准, 定量评价了铁山港湾红树林生态系统在1989年、2003年和2014年3个年份的脆弱性水平。结果显示, 铁山港湾红树林生态系统在3个年份的脆弱性水平值分别为0.145、0.255、0.334, 呈现增加趋势。首先, 铁山港湾红树林生态系统面临的暴露程度不断增大, 主要胁迫因子为滩涂围垦面积、废水排放量; 其次, 生态系统的敏感性增强, 主要敏感因子是海洋生物质量综合指数、底栖生物和潮间带生物多样性指数; 第三, 生态系统的适应能力略有增加, 总体上较弱。     

鄂尔多斯盆地宜川地区二叠纪孢粉化石组合特征

通过对延长油矿延223井晚古生代孢粉组合研究以及古植被的恢复,探讨了该区晚古生代孢粉植物化石组合的地层学和古气候意义。根据孢粉化石主要属种的时代分布及其在各样品中百分含量的规律性变化,自下而上建立了3个孢粉组合:Gulisporites cochlearius-Laevigatosporites minimus组合、Sinulatisporites-Florinites组合和Lueckeisporites permianus-Platysaccus radialis组合。根据对划分孢粉组合的特征分析,通过与邻区及华北地区晚古生代孢粉组合的对比,探讨了孢粉组合的时代意义。通过孢粉组合,推测了相应时期的古植被类型,并与前人在相同地质时期所建立的大植物化石带进行了对比,分析了各地质时期植被的兴起、发展、繁盛以及衰退绝灭的历史过程,研究区二叠纪植物群属于典型的华夏植物群,反映了一种温暖潮湿的热带雨林气候,二叠纪晚期随着松柏类植物所占比例的增加,气候有变干旱的趋势。     

青海湖流域植被盖度时空变化研究

高寒区植被变化一直是气候和生态学领域关注的热点问题。本研究基于MODIS NDVI数据计算的植被覆盖度数据和高分辨率气象数据,分析了青海湖流域2001-2017年植被覆盖度分布格局及动态变化,探讨了其对气候变化、人类活动和冻土退化的响应。结果表明：① 近十几年青海湖流域植被覆盖度整体表现为增加趋势,不同植被类型增幅存在差异性,草地增幅最大,达到6.1%/10a,其它植被类型增幅在2%~3%/10a之间;② 流域局部地区仍存在植被退化现象,研究期植被退化面积表现为先增加后减小的变化趋势。2006-2011年重度退化区集中在青海湖东岸,2011-2017年重度退化区集中在流域的西北部,这些区域是青海湖流域荒漠分布区,植被覆盖度较低,是今后生态恢复需重点关注的区域;③ 气候变化是流域植被覆盖度变化的主导因素,气候变化对青海湖流域主要植被类型覆盖度变化的贡献率为84.21%,对草原、草甸和灌丛植被覆盖度变化的贡献率分别为81.84%、87.47%和75.96%;④ 人类活动对流域主要植被类型覆盖度变化的贡献率为15.79%,对草原、草甸和灌丛植被覆盖度变化的贡献率分别为18.16%、12.53%和24.04%,环青海湖地区人类活动对植被恢复有促进效应,在青海湖流域北部部分地区人类活动的破坏力度仍大于建设力度;⑤ 冻土退化对青海湖流域草甸和灌丛植被覆盖度变化影响很小,主要影响草原植被覆盖度变化,冻土退化造成草原植被覆盖度增长速率减小了1.2%/10a。     

基于深度域地震成像的中沙海槽盆地东北部结构构造研究

文章基于叠前深度偏移地震成像分析, 结合前人重磁反演等地球物理资料成果, 对中沙海槽盆地东北部结构构造进行探索研究。研究表明: 中沙海槽盆地东北部发育新生代地层, 厚度在1500~2500m之间, 地层层速度为1500~ 3500m·s^-1, 不存在中生界沉积层, 盆地基底为海山或前寒武系基岩及岩浆岩隆起。中沙海槽盆地新生代陆源海相烃源岩丰富, 盆地新生界地层厚度大, 盆地凹陷、断裂发育, 具有一定的油气勘探潜力。     

从太湖流域旱涝史料看历史气候信息处理

历史气候信息处理建立在信息提取的基础上,目的在于建立一套方法,将定性的历史气候信息转化为气候变化参数,并消除各种不均—性,从而建立历史气候序列。本文着重介绍建立太湖流域历史旱涝等级序列的方法与步骤: 1)确立信息源,建立信息网络;2)站点等级的确定与订正;3)弱信息处理;4)信息的综合。