基于图形分析的宁夏春季干旱监测预测方法研究

利用NCEP／NCAR再分析春季逐月平均位势高度、风、温度、垂直速度等物理量的格点资料,通过图形分析技术进行天气系统识别,建立3类宁夏春季干旱多层次环流概念模型,并对各类型主要影响因子进行特征量对比计算,得出了宁夏春季干旱监测预测定量化指标。在如下条件下,宁夏易发生春季干旱：(1)500 hPa东亚大槽位于120°-140°E,其中位于120°-130°E间时发生的干旱强度最大,偏东或偏西则强度减弱;(2)500 hPa中亚脊强盛、完整且位于60°-100°E,位于80°E附近干旱强度最大,弱脊分裂或偏西则干旱强度较弱;(3)副热带高压呈带状,脊线位于20°N以南且西脊点位于110°E以西时;(4)850 hPa偏南气流强度较弱,北界位于27°N以南时;(5)700 hPa判定区域（30°-50°N、90°-110°E）内干区控制范围比率达45％时;(6)500 hPa判定区域（30°-50°N、90°-110°E）内下沉气流区占区域面积的比率≥75％,700 hPa下沉气流区占区域面积的比率≥60％,且宁夏北部受下沉气流区控制。利用图形分析法对宁夏春季干旱进行监测预测,对2010年和2011年春季气候趋势进行拟合检验,效果良好。     

1951—2009年东亚副热带夏季风北边缘位置的地域特征

利用1951—2009年中国662个气象台站逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,分析了东亚副热带夏季风北边缘地理位置的年际、年代际变化以及夏季风影响北边缘的时间演变特征。结果表明:基于过程透雨量定义的夏季风北边缘能很好地反映边缘带降水特点,东亚副热带夏季风北边缘带大致呈东北-西南走向,在110°E处,北边缘带南界大致位于36°N,北界大致位于41°N。边缘带宽度与其南界纬度具有很好的负相关,且有逐年变宽的趋势。边缘带存在显著的准3年和9年的周期特征。夏季风平均在6月28日开始影响北边缘带,9月21日南撤离开北边缘带。110°E是夏季风边缘带中南风分量最大的经度,与偏南年相比,偏北年夏季风影响边缘带时间开始早,结束迟。     

2003年夏季东南印度洋上层海洋的水文特征

本文利用 2 0 0 3年 2月我国第 1 9次南极考察队在南极普里兹湾到澳大利亚弗里曼特尔南印度洋断面上获得的XBT和XCTD数据 ,分析了该断面上层的水团分布和锋面的特征 ,并讨论了极锋以南表层的淡水输入和热量输入与海冰、降水及平流之间的关系。南极夏季表层水(AASSW)、亚南极表层水 (SASW)、亚热带表层水 (STSW)分布于温盐跃层之上的混合层中 ,由南向北依次分布。AASSW之下是向北延伸的温度最小值层 ,即冬季水 (WW) ,其下则是涌升的上层南极饶及深层水 (UCDW)。南侵的高温高盐的亚热带表层水 (STSW)之下是温度和盐度相对均匀的亚南极模式水 (SAMW)。本航次发现 ,在 63.5°S ,79.7°E的 60 0m以深有低盐水体 (相对其周围水体 )存在 ,核心盐度 34.5 8,位于 80 0- 90 0m水深之间。这是历次考察在该断面所不曾观测到的现象。断面上的锋面从南向北依次为南极陆坡锋 (ASF)、极锋 (PF)、亚南极锋 (SAF)和亚热带锋 (STF)。ASF位于 65°S以南的 1 0 0m以深 ,等温线和等盐线向南倾斜 ;PF位于 5 4°S ,90 .4°E ;SAF位于 45 .3°- 47.5°S ,1 0 2 .5°- 1 0 4 .4°E之间 ,深达整个测量深度 ,温度具有两个高梯度核心 ;首次在该断面观测到双STF结构 ,位于 41 .9°- 42 .6°S,1 0 6.7°- 1 0 7.3°E和 37.7°- 38     

论青藏高原范围与面积

长期以来 ,种种因素导致学者们对青藏高原确切范围的认识和理解存在差异。根据青藏高原相关领域研究的新成果和多年野外实践 ,从地理学角度 ,充分讨论了确定青藏高原范围和界线的原则与涉及的问题 ,结合信息技术方法对青藏高原范围与界线位置进行了精确的定位和定量分析。得出 :青藏高原在中国境内部分西起帕米尔高原 ,东至横断山脉 ,横跨 31个经度 ,东西长约 2 94 5km ;南自喜马拉雅山脉南缘 ,北迄昆仑山 -祁连山北侧 ,纵贯约 13个纬度 ,南北宽达 15 32km ;范围为 2 6°0 0′12″N～ 39°4 6′5 0″N ,73°18′5 2″E～ 10 4°4 6′5 9″E ,面积为 2 5 72 4× 10 3km2 ,占我国陆地总面积的 2 6 8%。     

气候变暖对中国亚热带北界位置的影响

在全球气候变暖的背景下,中国气候带也有相应的变化。亚热带北界是暖温带与北亚热带的交界,是中国气候带上的一个重要分界线。论文讨论了气候变暖对中国亚热带北界的影响。数据资料来自于中国气象局,采用中国740个站点1951~2005年的日平均温度资料。根据《中华人民共和国气候图集》中气候区划的第一级气候带定义指标,以≥10℃天数为主导指标,≥10℃积温、1月平均温度为辅助指标,定义亚热带北界为≥10℃天数为218天,≥10℃积温为4500~4800℃,1月平均气温为0℃。分别统计1951~2005年暖温带与亚热带指标的年代变化及亚热带北界在1951~1970、1971~1990、1991~2005年的位置演变,结果表明:34°N附近55年来≥10℃天数、≥10℃积温、1月平均温度都呈上升趋势。20世纪50年代至今,亚热带北界西段几乎没有变化;亚热带北界中东段向北推移幅度较大,到本世纪初向北已推移到35°N附近,较1951~1970年向北推移2~3个纬度。亚热带北界位置的向北推移是对全球气候变暖的一种响应,这将对我国农业布局和生态环境有重要影响。     

北极加拿大海盆中一个次表层涡旋的结构研究

利用2003年7-9月中国第二次北极科学考察期间,在北冰洋加拿大海盆的一个冰站上得到的温度、盐度和流速的连续剖面观测资料,对一个次表层的北冰洋涡旋进行了分析。在温度断面图中,该涡旋表现为一个核心位于60m深度、最低温度为-1.5°C的孤立冷水块,比周边水体的温度低约0.5°C。涡旋中的等密度面呈现凸透镜的结构,表明该涡旋是反气旋式的。虽然同步观测的流场中确实存在速度接近0.4ms-1的异常强流,但实测流场的结构却与一个典型的涡旋流场相去甚远。进一步分析发现,涡旋所在的次表层流场存在变化幅度与涡旋旋转速度相当的惯性频率振荡。在滤除惯性流和平均流之后,得到了轴对称的涡旋流场,涡旋的最大流速半径约为5km。对涡旋核心及其周边海域水体的温盐性质对比分析表明,该涡旋可能在楚科奇陆架上形成,然后向东北方向运动并进入了加拿大海盆。     

太平洋夏季水在北冰洋扩展路径的模拟分析

基于高分辨率海洋-海冰模式(NAPA1/12)的模拟结果,分析了1996年太平洋夏季水(PacificSummer Water, PSW)在楚科奇海西北部陆架、东部陆坡和加拿大海盆区域的季节变化特征及其扩展路径。结果表明:1)在楚科奇海西北部陆架和东部陆坡处,8月底海冰完全融化后,受太阳辐射的影响,上层水温较高。10月起,海冰再次覆盖,上层(约20 m厚)水温接近冰点,其下层水温受PSW平流作用影响而呈现较高值,其中,西北部陆架处PSW主要为夏季白令海水(summer Bering Sea Water, sBSW),东部陆坡处PSW前期主要为阿拉斯加沿岸水(Alaska Coastal Water, ACW),后期为sBSW和ACW的混合。2)PSW主要通过巴罗峡谷进入北冰洋。在7月中旬PSW出巴罗峡谷后首先向东入侵至144°W以西的波弗特海陆架区;8月初,大部分向西沿楚科奇海陆坡输运,并以顺时针的方向进入深海盆。3)加拿大海盆区PSW维持在50—100m之间,海盆西部全年存在PSW,海盆东部PSW的高温特征不明显。     

降雨作用下红土型坡面径流特性与土壤侵蚀的关系研究

针对云南红土型坡面和一定的雨强、坡度,运用人工模拟降雨水槽模型试验、土工试验及相关理论分析相结合的研究方法,揭示降雨作用下云南红土型坡面径流的水动力学特性及红土干密度、坡面侵蚀模数与坡面径流剪切力之间的关系。结果表明:(1)坡面径流平均流速随坡面径流历时呈先逐渐增大后趋于稳定的变化趋势,且坡面径流的平均流速随红土干密度的增大而显著增加。坡面径流平均流速与单宽流量呈幂函数关系(R~2=0.996)。(2)坡面径流平均水深随径流历时也呈先上升而后趋于稳定的变化过程,且干密度越大,平均径流水深也越大,平均径流水深与单宽流量也呈幂函数关系(R~2=0.996)。(3)在试验条件下,坡面径流流态属层流急流流态。(4)在试验条件和干密度一定的条件下,坡面侵蚀模数随径流剪切力的增大而增大,二者之间呈线性关系,当干密度为1.0,1.1,1.2,1.3,1.4 g/cm~3时,R~2最小为0.816,最大为0.945;坡面红土的临界剪切力分别为0.482,0.510,0.556,0.586,0.656 Pa。坡面径流特性受多种因素的联合作用,坡面侵蚀模数及红土临界剪切力与坡面径流特性和土壤自身特性密切相关。     

坡面含沙水流水动力学特性研究进展

坡面流是坡面侵蚀的主要动力之一,具有独特的水动力学特性。本文对坡面含沙水流的流态、阻力系数、流速的测量与计算、径流能量以及含沙量对以上参数的影响进行了系统深入的论述。表征坡面流流态的参数有雷诺数与弗汝德数,雷诺数研究的分歧点一般存在于对其“层流”的界定上,降雨扰动是造成其流态特殊性的主要原因,一般认为裸土上的清水坡面流弗汝德数大于1,较少的研究含沙水流流态的资料表明,目前对含沙水流雷诺数的观点不一,但多数学者认为含沙水流属于缓流范畴;不同坡面试验所获得的阻力系数值不同,影响阻力系数的因素有雷诺数、水深、弗汝德数、含沙量等,在含沙水流中,阻力系数与雷诺数、水深的关系复杂,与弗汝德数呈负相关,随含沙量的增加而增大;测量坡面流流速的方法很多,各自存在优缺点,精密仪器暂不适合量测含沙水流,用染色剂法测量坡面含沙水流的流速具有一定的可行性,常采用坡度、流量的幂函数计算坡面流流速,一般认为流速与含沙量呈反比;能量是坡面流水动力学特性的综合体现,一般认为随着含沙量的增加,坡面流能量消耗呈增加趋势。在此基础上提出了目前研究中存在的不足之处,为分析坡面侵蚀机理、完善坡面侵蚀模型提供理论依据。     

应用粒度资料探讨毛乌素沙漠西南部的风砂特征

毛乌素沙漠西南部,在内蒙古自治区伊克昭盟鄂克托旗布拉格公社至城川公社一带(简称布城区),在长约一百公里范围内,有固定型、半固定型和流动型等各种沙丘,呈西北一东南向断续分布。该区砂样是从西北向东南约以间距10—15公里依次取得(图1),在各取样点分别采有风砂样和下伏第四系土样,共采样17块。风砂样采自沙丘顶部迎风坡(坡角10°—20°)与背风坡(坡角30°)交界附近,深约20公分处。在粒度分析、矿物成份     

Modeling the ocean circulation in the Bering Sea

With parameterized wave mixing,the circulation and the tidal current in the Bering Sea were simulated simultaneously using the three-dimensional Princeton Ocean Model.The simulated circulation pattern in the deep basin is relatively stable, cyclonic,and has little seasonal change.The Bering Slope Current between 200-1000 m isobaths was estimated to be 5 Sv in volume transport.The Kamchatka Current was estimated to be 20 Sv off the Kamchatka Peninsula.The Bering shelf circulations vary with season,driven mainly by wind.These features are consistent with historical estimates .A counter current was captured flowing southeastward approximately along the 200 m isobath of the Bering Slope,opposite to the northwestward Bering Slope Current ,which needs to be validated by observations.An upwelling current is located in the shelf break(120-1000 m) area,which may imply the vertical advection of nutrients for supporting the Bering Sea Green Belt seasonal plankton blooms in the break-slope area.The Bering Slope Current is located in a downwelling area.     

白令海蓝细菌分布

1999年 7月～ 9月中国首次北极考察期间 ,研究了白令海 2个断面 8个站位海洋蓝细菌数量分布。蓝细菌数量变化在 0～ 7.93× 1 0 3 cell/ml之间 ,水平分布自南向北随纬度的增高而降低 ,在 6 0°N以北的 B1 - 1 2站没有检测到蓝细菌。垂直分布主要分布于 5 0 m以浅 ,最大值出现在B1 - 1站的 2 5 m水深。蓝细菌数量在 5 0 m以下迅速减少 ,到 1 5 0 m水深几乎没有。海水温度和NH+ 4 - N可能是影响蓝细菌数量分布的重要因素     

Volume, heat and salt transport by the West Spitsbergen Current

During the summer of 2000 (June-July) 14 CTD and ADCP transects perpendicular to the West Spitsbergen Current and along the western border of the Barents Sea were made. The measurements covered the area between 69° 43'and 80° N and 01° and 20° E. The main purpose was to follow changes in volume, heat and salt content of Atlantic Water (AW) on its way north. The strongest and most stable flow of AW was located along the continental slope where northward flowing currents exceeding 40 cm/sec were measured. A few weaker northward branches were also found to the west of the slope. South-directed currents were recorded between them and eddy-like mesoscale structures were commonly observed. Measured by vessel-mounted acoustic Doppler current profiler (VM-ADCP), the net northward transport of AW volume in the upper 136 m layer decreased from nearly 6 Sv at the southernmost transect to below 1 Sv at a latitude of 78° 50'N. Similarly, heat transport drops from about 173 TW to about 9 TW and relative salt transport (over 34.92 psu) from 980 × 10³ kg/sec to 14 × 10³ kg/sec. Transport in the southern direction prevails at the transect located between 79° 07'and 79° 30'N. The calculated baroclinic geostrophic transport of AW volume, heat and salt in the upper 1000 m layer behaves similarly. East-directed transport dominates at the Barents Sea boundary while westward flow prevails on the western side of the West Spitsbergen Current.     

白令海和楚科奇海测区沉积物硫酸盐还原菌初步研究

用 MPN法测定了取自白令海和楚科奇海 35个沉积物样品中的硫酸盐还原菌 (SRB)含量。所有样品的 SRB平均含量约 1 .68× 1 0 5个 .g- 1,变幅约为 0～ 2 .2 8× 1 0 6个 .g- 1。分析并比较了 SRB含量在表层、次表层或混合层样中及不同站位、测区间的差异 ,大体看来 ,SRB含量表层少于次表层。若以白令海峡为界 ,在海峡两侧 SRB含量的增加呈相反趋势 :即在白令海呈向南增加、在楚科奇海呈向北增加的趋势 ;经向分布也显示出相反的趋势 :在白令海呈向东增加、在楚科奇海呈向西增加的趋势。结果还表明 SRB在不同培养温度中有各自的出现率 ,反映测区SRB以适冷菌为主。温度是其主要控制因子。相当多的中温菌也有出现     

白令海表层沉积物中的放射虫与海洋环境

通过对白令海 1 2个表层沉积物中微体生物化石放射虫的分析 ,共鉴别放射虫 2 4 72枚 ,计36属、45种。表层沉积物中放射虫的分布特点为 :1 .浅水陆架 -陆坡上部区的粉砂、细砂沉积物中放射虫化石数量少且属种单调。2 .陆坡下部区的火山碎屑及浊流沉积物中放射虫化石亦不丰富。3.海盆区粘土沉积物中的放射虫化石丰度高且分异度高。本区陆架放射虫化石的优势种为Spongotrochus glacialis.影响放射虫分布的主要因素为海流、地形、水深、水温等。另外 ,该区沉积物的物源主要为陆源沉积物、生物源沉积物和火山源沉积物 ,它们主要来源于俄罗斯东部的勘察加半岛、美国的阿拉斯加半岛及阿留申群岛     

白令海和楚科奇海表层沉积硅藻分布特征

对我国第二次和第三次北极科学考察在白令海和楚科奇海获取的部分表层沉积物样品进行了详细的硅藻分析,旨在了解白令海和楚科奇海表层沉积硅藻的主要分布情况。研究发现海冰对北极硅藻有着显著的影响,在最小冰边缘线以北海域,由于常年被海冰覆盖,表层沉积物中的硅藻数量极少甚至缺失,而在此范围以南海域,硅藻含量则甚为丰富。白令海和楚科奇海表层沉积物中最主要的硅藻种类及组合有：角毛藻休眠孢子(Chaetoceros resting spores),海冰硅藻组合(以Fragilariopsis oceanica和Fragilariopsis cylindrus为代表),极地硅藻组合(优势种有Bacterosira bathyomphla,Thalassiosira antarctic v. borealis及其休眠孢子),沿岸底栖硅藻组合(主要有Paralia sulcata和Delpheneis surirella),诺氏海链藻(Thalassiosira nordenskioeldii)和塞米新细齿藻(Neodenticula seminae)等。上述硅藻种类及组合具有显著的空间分布差异性,并与现代海洋环境因素密切相关,因此对于白令海和楚科奇海古海洋环境研究具有重要意义。     

白令海和楚科奇海水文特征和水团结构的初步分析

根据我国首次北极科学考察所获 CTD资料 ,分析了白令海和楚科奇海的水文特征和水团结构。研究表明 :(1 )该两海域温、盐度的分布有着明显的区域性差异。楚科奇海的温、盐度普遍低于白令海。 (2 )夏季 ,白令海大部分水域温度垂直分布的突出特点是 :在 2 0 m和 2 5 0 m间存在温度低于 3°C的中层冷水。 (3 )在楚科奇海北纬 70°以北海域 ,不论是水温或盐度皆明显减小 ,从而在此区域形成强的温、盐度锋带。 (4)在白令海存在三种水团 ,而楚科奇海的水团则大致分为两类     

楚科奇海和白令海的海洋低温微生物调查

在 1 999年北极夏季期间对楚科奇海和白令海的海洋低温微生物进行了调查。在楚科奇海 ,海洋细菌和海洋真菌的检出率分别为 1 0 0 %和 >94% ,其相应的总量一般分别为 >1 0 3 cells/cm3 和 1 0 1— 1 0 3 cells/cm3 ;在大多数站位 ,海洋细菌的总量通常都高于海洋真菌的总量 ;从表层至 1 0 m或 3 0 m深层的海水区域 ,分布有丰富的海洋微生物。调查结果还显示 ,不同站位间的海洋微生物总量存在明显差异 ,海冰的融化和海水中的盐度可能是影响这一海区海洋微生物总量的重要因素。在白令海 ,海洋细菌的检出率为 1 0 0 % ,其总量一般在 1 0 2 — 1 0 3 cells/cm3 ;海洋真菌的检出率 >84% ,其总量一般也在 1 0 2 — 1 0 3 cells/cm3 。白令海不同站位间的海洋微生物总量也存在较大的差异。调查结果证实在楚科奇海和白令海的确存在大量的低温海洋微生物 ,在所研究的海洋细菌中 ,分别有 81 %的楚科奇海细菌和 88.9%的白令海细菌能够在低温条件下 (<1 0℃ )良好生长 ,而且有部分菌株能够在低温条件下分解利用淀粉或纤维素等多糖物质以满足自身生长的营养需求。这些海洋低温菌株为进一步开发利用这些海域的海洋微生物资源提供了充足的材料     

楚科奇海和白令海沉积地层中甾醇的物源组成及其周边气候效应

楚科奇海 C-8短柱沉积样中检出甾醇化合物碳数 C_(27)、C_(28)、C_(29)和C_(30)双键位置在5-和5,22-及22,24-的甾醇;白令海 B2-9短柱沉积样中检出甾醇化合物碳数 C27、C28和 C29双键位置在5-和5,22-及22-的甾醇。从两个海域的甾醇组合特征来看,主要来自陆源碎屑物质以及海洋硅质生物自生源组成。研究还表明楚科奇海和白令海沉积地层(2-0cm)中甾醇异常记录对应时间段约20世纪80年代-90年代未,保存着北极增暖的信号,这是北极海域生态环境对周边气候变化作出的响应。     

北极现代沉积物中正构烷烃的分子组合特征及其与不同纬度的海域对比

北极海域楚科奇海和白令海表层沉积物的正构烷烃气相色谱图呈双峰群分布,楚科奇海正构烷烃分子组合特征高碳数峰群MH(主峰碳)在nC25-nC33、低碳数峰群MH在nC16-nC20范围;白令海高碳数峰群MH在nC25-nC27、低碳数峰群MH在nC17-nC22范围。两海域的OEP(奇偶优势指数)各为0.9-3.81、0.409-3.26;C-23/C+24比值为0.18-1.53、0.40-2.57之间;TABHC(陆/水生类脂物)比值在0.57-11.35、0.32-5.97之间。根据分子组合特征表明楚科奇海的陆源物质输入要比白令海大,而白令海的表层生产力又比楚科奇海高。本文将北极海域现代沉积过程中的正构烷烃分子组合特征与南极进行对比,同时又将高纬度海域与低纬度海域渤海、黄海、东海和南海进行对比,研究发现由高纬度北极到低纬度海域的陆源输入特征依次减弱,而海洋生物自身起源特征加强。不同纬度海域的表层沉积物中正构烷烃呈现出不同的分子组合差异,受到现代海洋沉积过程中物质来源、环境、气候诸多因素的影响。