Long-term changes (1980–2003) in total ozone time series over Northern Hemisphere midlatitudes

Long-term changes in total ozone time series for Arosa, Belsk, Boulder and Sapporo stations are examined. For each station we analyze time series of the following statistical characteristics of the distribution of daily ozone data: seasonal mean, standard deviation, maximum and minimum of total daily ozone values for all seasons. The iterative statistical model is proposed to estimate trends and long-term changes in the statistical distribution of the daily total ozone data. The trends are calculated for the period 1980–2003. We observe lessening of negative trends in the seasonal means as compared to those calculated by WMO for 1980–2000. We discuss a possibility of a change of the distribution shape of ozone daily data using the Kolmogorov-Smirnov test and comparing trend values in the seasonal mean, standard deviation, maximum and minimum time series for the selected stations and seasons. The distribution shift toward lower values without a change in the distribution shape is suggested with the following exceptions: the spreading of the distribution toward lower values for Belsk during winter and no decisive result for Sapporo and Boulder in summer.     

金沙江下游梯级水库对氮、磷营养盐的滞留效应

氮、磷是水域重要的营养或污染物质,大型水库修建将对江河氮、磷物质的输运产生重要影响.以金沙江华弹、向家坝水文站2006-2016年实测水质资料为依据,通过建立污染物浓度与流量比值（TN/Q、TP/Q）与含沙量（S）的关系式,对金沙江下游溪洛渡、向家坝梯级水库蓄水前后进出库总氮（TN）、总磷（TP）浓度及通量的变化特征进行研究.结果表明：（1）华弹站不受蓄水影响,TN和TP浓度在0.38~1.41和0.01~0.73 mg/L之间变化,向家坝站蓄水前TN和TP浓度在0.32~1.33和0.03~0.42 mg/L之间变化,蓄水后在0.35~1.29和0.01~0.05 mg/L之间变化,蓄水后TN浓度较蓄水前略有升高,但TP浓度较蓄水前约降低75%;（2）蓄水前华弹站TN浓度与向家坝站基本接近,TP浓度总体低于向家坝站,蓄水后华弹站TN浓度低于向家坝站,TP浓度明显高于向家坝站;（3）金沙江TN以硝态氮（NO₃^--N）为主,占TN浓度的67.3%~91.8%;（4）两站的TN浓度随流量和含沙量变化较小,TP浓度与流量和含沙量均呈正相关关系;（5）华弹站TN、TP年通量在48357~135827和4720~14163 t之间变化,年均值分别为90337和8932 t,向家坝站蓄水前后TN年通量在64232~130966和71675~149647 t之间变化,蓄水后通量总体高于蓄水前,TP年通量在8851~18624和3131~7300 t之间变化,蓄水后通量远低于蓄水前;（6）水库蓄水对出库TN浓度与通量无明显影响,但TP浓度与通量较蓄水前明显降低,其中通量年均滞留率约为67.0%.     

Extension of Antarctic ozone hole to lower latitudes in the South-American region

A comparison of monthly mean values of total ozone at South Pole, Buenos Aires (Argentina), Cachoeira Paulista and Natal (Brazil), and Huancayo (Peru) revealed that whereas South Pole showed an ozone depletion of 45% in October 1987 (as compared to October, 1977), Buenos Aires showed a small decrease (10%) while the other locations showed very small decreases (1–2%). When daily values are considered, the Antarctic ozone hole of October 1987 seems to have caused 10% depletion at Buenos Aires and 5% at Natal and Huancayo in December 1987. However, a large part of this is normal seasonal variation, except at Huancayo, where a residual effect of 5% depletion in December 1987 remains. The QBO effects (5–8% changes in the ozone level in 2–3 years) could cause 10–15% fluctuations in solar UVB on the ground on clear-sky days and could be a possible health hazard unless factors like cloudiness reduce the UVB intensities.     

淮河流域瓦埠湖流域水体污染研究与现状评价(2011-2015年)

瓦埠湖位于淮河中游南岸,属于淮河流域最大的湖泊.根据2011年8月-2015年12月对瓦埠湖湖区3个监测点位、入（出）湖河流4个监测断面的水质监测数据,选用内梅罗水污染指数法和单因子指数法,以总氮、总磷、铵态氮和高锰酸盐指数为评价指标对瓦埠湖湖区水体和主要入（出）湖河流水质现状进行评价,结果表明：瓦埠湖湖区总体水质状况为轻度污染、Ⅳ类水质,其主要污染源为农业面源污染和生活污染;部分入湖河流受农业氮、磷污染的影响水质较差,其中庄墓河污染情况最为严重.因此,必须加强流域的水环境综合整治工作,控制农业面源污染对流域水环境的影响.     

引水等综合整治后杭州西湖氮、磷营养盐时空变化(1985—2013年)

经引水等综合整治后,西湖外湖、西里湖总磷(TP)浓度累计下降58%和78%,总氮(TN)浓度累计下降16.7%和7.7%,透明度提高100%~200%,富营养状态得到极大缓解.比较1986年治理前,西湖各湖区因来水、引水和排水格局差异较大,TP浓度的年内变化特点及驱动因素也存在较大差异:杨公堤以西的上游湖区因优质水源补充TP浓度总体较低,同时受流域降雨径流面源输入影响,呈现时段性升高;杨公堤和苏堤之间的中游湖区优质水源补充量最大,湖区水体更新最快,TP浓度最低且变化相对最为稳定;苏堤以东的外湖区水体更新相对最慢,在夏、秋高温季节因底泥污染释放,TP浓度出现峰值.因外来引水量大且未经脱氮处理,西湖各湖区TN年内变化基本与钱塘江取水口TN浓度变化一致,同时因流域降雨径流面源输入而出现时段性波动.基于TP质量平衡模型分析,各湖区水质空间差异主要受水体年交换次数影响,其次受单位水体的年污染负荷影响.     

洱海叶绿素a浓度的季节动态和空间分布

2010年5月至2011年4月,对洱海叶绿素a的季节动态、空间分布及其与环境因子的关系进行研究.结果表明,水体中叶绿素a浓度存在明显的季节变化,其变化范围为4.11~24.30μg/L,年平均值为10.4±6.5μg/L,最小值出现在2011年3月,最大值出现在2010年9月.叶绿素a浓度在夏、秋季较高,冬、春季较低.在空间变化上,叶绿素a浓度在南部湖区最大,其次是北部湖区,中部湖区最低.Pearson相关系数和主成分分析表明,洱海叶绿素a浓度在不同湖区中与水温和透明度均呈极显著相关.总氮在北部和南部湖区与叶绿素a浓度均存在一定的相关性,而总磷与叶绿素a浓度在南部湖区存在一定的相关性.根据修正的卡尔森营养状态指数,洱海综合TSI值为50.6,水质处于中营养状态.     

输水对于桥水库水质时空变化的影响

研究输水对水库水质时空变化的影响有助于科学预测水体富营养化及防控水华暴发.本文以于桥水库为例,基于2011-2015年实测资料分析入库水质——水温、总氮（TN）、总磷（TP）与流量的相关关系;并以2012年为典型年,运用平面二维"水动力-水质"数学模型模拟库区水质变化随入库流量的响应关系.研究表明：（1）11月-次年4月水库水温受气温控制,入库与库区水温差异不明显;5-10月,非输水期库区上游水温最高,输水期入库温差随流量增大呈线性升高趋势,库区上游水温明显降低且出现谷值;（2）营养物（TN、TP）浓度变化规律全年基本一致,非输水期入库TN浓度高、TP浓度低,营养物在果河段汇集,库区营养物衰减浓度降低且浓度梯度平缓;输水期入库TN浓度随流量增大呈幂函数降低趋势、TP浓度呈线性升高趋势,营养物被输移至库区上游导致库区TN、TP浓度升高且浓度梯度增大;（3）库区水温谷值及TN、TP浓度峰值均滞后于果河流量变化,且库区南岸比北岸更易受果河来流影响污染更严重.     

洪泽湖出入河流及湖体氮、磷浓度时空变化(2010—2019年)

基于2010-2019年洪泽湖湖体水质逐月监测数据,筛选出影响湖体水质的主要污染物指标为总氮（TN）和总磷（TP）;选取洪泽湖周边25条主要入湖河流和2条出湖河流在2019年10月2020年9月的监测数据,探讨河流外源性输入对不同湖体区域氮磷的影响及其水期变化规律.结果发现：①湖体TN、TP浓度长期居高不下,年均浓度范围分别在1.39~1.86、0.080~0.171 mg/L波动.主要入湖河流TN、TP时空平均浓度（1.92~5.70和0.114~0.181 mg/L）,均高于同区域湖体（1.15~1.46和0.088~0.101 mg/L）,其中北部入湖河流肖河、马化河和五河与临近湖区TN、TP浓度呈现显著正相关,是影响北部湖体TN、TP浓度的主要河流;南部入湖河流维桥河和高桥河是临近湖区非极端降雨期TN、TP的主要来源.②调水工程对湖体及入湖河流TN、TP浓度分布影响显著,调水期湖体沿调水方向TP浓度逐渐上升,TN浓度则呈现先降后升的趋势,南部入湖河流维桥河和高桥河TN浓度达到水期峰值,分别为10.69和9.90 mg/L.③极端降雨期入湖河流的TN、TP浓度显著高于其它水期,由于湖体对TN、TP的富集作用不同,TP浓度呈现中间高,四周低,而TN浓度呈现沿洪水流向逐渐降低的规律.     

太湖蓝藻水华暴发的氮磷控制阈值分析

藻类生长与营养盐浓度存在藻类几何级数增长的营养盐浓度变化的下限阈值和藻类生长不受氮磷浓度增加影响的上限阈值,但由于蓝藻水华的形成受多种因素的综合影响,不同湖泊、不同区域及不同时段的氮磷浓度对蓝藻水华的影响差别较大,使得蓝藻生长的氮磷控制阈值难以确定.针对控制蓝藻水华暴发的氮磷阈值的研究虽然有所开展,但多集中在实验室研究阶段或对经验值的判断,虽然也有基于野外实测数据的研究,但也限制于某一特定区域,而基于野外长序列实测数据并且覆盖整个湖泊的氮磷阈值研究则是空白.太湖作为具有较高营养背景的富营养化浅水湖泊,蓝藻水华的发生受氮磷影响较大.对太湖总磷(TP)、总氮(TN)和叶绿素a(Chl.a)浓度的时空变化分析发现,太湖西北湖区的TP、TN与Chl.a浓度明显较高,并且TP、TN与Chl.a均呈显著性正相关.为探究太湖蓝藻水华暴发的TP和TN控制阈值,以轻富营养化等级下的Chl.a分级标准(10,26］作为表征水华暴发的条件,采用郑丙辉等的频率分布法,确定了太湖蓝藻水华暴发的TP和TN控制阈值分别为0.05~0.06和1.71~1.72 mg/L;通过空间验证,太湖藻型区TP和TN浓度远高于同级营养水平下全湖区TP和TN控制阈值,表明藻型区高氮磷水平为蓝藻水华发生提供充足营养盐条件,即使氮磷全湖平均浓度控制在蓝藻水华暴发的氮磷阈值水平之下,但在气象水文等因素适宜条件下,藻型区水华发生风险仍然较高;并且在高氮磷背景下,即便在水华发生风险低的季节,水华发生风险仍然较大.近十几年来,虽然太湖经历了大规模的高强度治理,但由于环太湖流域的湖西区入湖负荷占比大,导致太湖藻型区氮磷浓度仍处于高位运行状态,为蓝藻水华的暴发提供了充足的营养盐基础,因此,湖西区的控源减排仍然是太湖富营养化及蓝藻水华防控的重点.     

近30年来洞庭湖水质营养状况演变特征分析

根据1986-2015年30年的水质监测数据,利用湖泊水质单因子评价和综合营养状态指数(TLI)对洞庭湖水质营养状况变化趋势进行评价分析.1986-2015年全湖Ⅰ~Ⅲ类水质百分比呈现极显著下降趋势,近5年来稳定在Ⅳ类水平,影响水质的污染物为总氮(TN)和总磷(TP),全湖TN浓度、TP浓度和TLI在过去30年里呈显著或极显著上升趋势,TN和TP等是洞庭湖水质类别的主要影响因子.在空间分布上,TLI、TN浓度、TP浓度和Chl.a浓度高低顺序均表现为东洞庭湖南洞庭湖西洞庭湖,且东洞庭湖TN浓度和Chl.a浓度与其它湖区差异显著.1986-2002年洞庭湖水质营养状态呈现波动上升趋势,主要与面源污染有关;2003-2007年富营养化趋势有所减缓,可能与期间工业污染下降和水环境容量扩大有关;但2008-2015年又开始明显加剧,可能是流域内工业与农业污染增加、内源污染释放与水环境容量减小造成的.30年来洞庭湖各湖区基本均处于中营养状态,但接近轻度富营养且2008-2010年和2015年东洞庭湖等部分湖区达到轻度富营养水平.洞庭湖近年来蓝藻门所占比例明显上升,部分湖区已经暴发蓝藻水华.     

Features of the ionosphere behavior before the Kythira 2006 earthquake

In this paper we present specific features of TEC (total electron content of the ionosphere) behavior as possible precursors of Kythira (Southern Greece) earthquake of January 8, 2006 (M6.8). For this purpose, we used both the TEC data of GPS-IGS stations nearest to the epicenter, and TEC maps over Europe. The favorable circumstance for this analysis was the quiet geomagnetic situation during the period prior to the earthquake. One day before the earthquake, a characteristic anomaly was found out as the day-time significant increase of TEC at the nearest stations, up to the value of 50% relative to the background condition. To estimate the spatial dimensions of seismo-ionospheric anomaly, the differential mapping method was used. The ionosphere modification as a cloud-like increase of electron concentration situated in the immediate vicinity of the forthcoming earthquake epicenter has been revealed. The amplitude of modification reached the value of 50% relative to the non-disturbed condition and was in existence from 10:00 till 22:00 UT. The area of significant TEC enhancement had a size of about 4000 km in longitude and 1500 km in latitude.     

The zero-line method of interpreting total field magnetic anomalies of spherical ore-bodies

Summary A method called the zero-line method for interpreting the total field magnetic anomalies of spherical bodies is described. The contour of zero-anomaly is controlled by a linear equation of the typeAx ² +By ² +Cxy +Dx +Ey +F = 0, where the coefficientsA toF are related to the depth of the sphere and the parameters relating to its position and magnetisation. From the coordinates (x, y) of the various points lying on the zero-contour, five normal equations for the above equation are set and solved for the various coefficients. The various parameters relating to the position and magnetisation of the sphere are then determined from these coefficients. It is expected that similar methods can be developed for interpreting magnetic anomalies of other three dimensional bodies also.     

典型富营养化城市河流——浙江温瑞塘河的浮游植物群落类型与季节变化

为评估温瑞塘河水环境状况及水华风险,于2015年每月15日7:00-18:00对其下游滞流河段进行高频监测分析,考察了水体叶绿素a浓度、浮游植物群落类型和光合活性等的季节变化及日变化情况,并分析了其与温度、营养盐等环境因子的关系.结果表明:温瑞塘河表层水体中的叶绿素a浓度表现为春季(3-5月)夏季(6-8月)秋季(9-11月)冬季(12-2月),分别为39.98、37.62、21.59和10.74μg/L;4个季节的平均水温则是夏季秋季春季冬季,分别为30.91、25.34、20.72和13.80℃.全年总氮浓度为5.33±0.81~9.40±1.25 mg/L,总磷浓度为0.32±0.18~0.95±0.25mg/L,营养程度属于超富营养.温瑞塘河的浮游植物群落类型为硅藻-绿藻型,全年以绿藻和硅藻种群为主,蓝藻种群只在春末夏初出现,并且所占比例很小.绿藻种群在夏季占绝对优势,而硅藻种群在冬季占优势.绿藻种群的相对丰度与水温呈正相关,而硅藻种群的相对丰度与水温呈负相关.水体的叶绿素a浓度与水温呈正相关,而与总氮、总磷浓度没有相关性.叶绿素a在不同季节呈现出不同的日变化模式,而浮游植物的有效光合量子产率在四季均呈现类似的日变化模式:都是先降后升,与晴天时的日照强度变化趋势相反.绿藻的有效光合量子产率高于硅藻,且除春季外皆存在显著差异.以上结果表明温瑞塘河具备发生各类水华的营养条件,但是由于蓝藻在全年所占的比例都很低,因此发生蓝藻水华的可能性很小;同时由于日照变化会对表层水体中叶绿素a浓度及浮游植物生理活动产生影响,因此在对小型湖泊或者水流滞缓的河道进行浮游植物群落结构调查时还应考虑时间和天气因素.     

河北省流动地磁观测异常特征分析

运用1986—2009年河北省流动地磁观测资料,分析其地磁总场强度测值时间变化与空间分布特征,找出流磁异常特征。结果表明:流动地磁变化与该区的地震活动存在一定关系,且震前异常多在震前1—2年出现,δ_F值存在"连续大幅上升—临震大幅转折下降"的异常变化特征。     

沉积物理化性质与沉水植物鲜重、多样性指数及种的饱和度相关性

在沉水植物的生活史中,沉积物提供植物固着基质和所需的大量营养元素,对沉水植物的兴衰有长期且深远的影响.对太湖沉积物理化性质与沉水植物生物量、种的饱和度和物种多样性之间的相关关系进行研究.数据的典型相关分析表明,两组数据的第一典型相关系数为0.795,达到显著水平.最后的典型变量冗余分析显示,沉水植物指标形成的第一典型分量能解释沉积物指标变化的26.75%.但是,沉水植物指标的变化中的56.52%不能被沉积物的第一典型分量解释.沉水植物的第一典型变量对沉积物氮磷比有一定预测能力(多重相关的平方0.5258),而对含水率几乎没有预测能力(0.0280).来自沉积物的第一典型变量对沉水植物的鲜重(0.7503)、香农-威纳指数(0.4841)和种的饱和度(0.4613)都有一定预测能力.中层沉积物(5-10cm)和底层沉积物(10-15cm)理化性质与沉水植物的相关指标分析结果显示,数据之间相关性不显著.表明中下层沉积物对沉水植物影响不明显.     

Artificial neural network modelling of concentrations of nitrogen,phosphorus and dissolved oxygen in a non‐point source polluted river in Zhejiang Province,southeast China

A back‐propagation algorithm neural network (BPNN) was developed to synchronously simulate concentrations of total nitrogen (TN), total phosphorus (TP) and dissolved oxygen (DO) in response to agricultural non‐point source pollution (AGNPS) for any month and location in the Changle River, southeast China. Monthly river flow, water temperature, flow travel time, rainfall and upstream TN, TP and DO concentrations were selected as initial inputs of the BPNN through coupling correlation analysis and quadratic polynomial stepwise regression analysis for the outputs, i.e. downstream TN, TP and DO concentrations. The input variables and number of hidden nodes of the BPNN were then optimized using a combination of growing and pruning methods. The final structure of the BPNN was determined from simulated data based on experimental data for both the training and validation phases. The predicted values obtained using a BPNN consisting of the seven initial input variables (described above), one hidden layer with four nodes and three output variables matched well with observed values. The model indicated that decreasing upstream input concentrations during the dry season and control of NPS along the reach during average and flood seasons may be an effective way to improve Changle River water quality. If the necessary water quality and hydrology data are available, the methodology developed here can easily be applied to other case studies. The BPNN model is an easy‐to‐use modelling tool for managers to obtain rapid preliminary identification of spatiotemporal water quality variations in response to natural and artificial modifications of an agricultural drainage river. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

太湖典型区2010-2017年间水质变化趋势及异常分析

自2007年太湖蓝藻水华引起无锡供水危机后,在太湖流域及湖区开展了一系列综合治理措施以改善太湖水环境质量.本研究在太湖梅梁湾和贡湖湾各设置3个采样点,自2010年4月起每月2次监测太湖水质.结合水文气象数据及无锡市环境监测站和太湖局的同期数据,明确太湖自2010年以来,水质整体良好,总氮浓度在波动中呈现下降的趋势,总磷浓度在2014年前也是在波动中呈现下降的趋势,但在2015和2016年有所回升,回升比例约为15%~20%.2015和2016年总磷浓度出现回升的主要原因是这2年的2次大洪水过程携带大量N、P进入太湖湖区,洪水消退过程中,N大多以溶解态排泄出湖区,而P则由于大多数以颗粒态存在,逐渐沉积到湖泊中,随着微囊藻生长消耗水体溶解态P以及水体pH和溶解氧的变化逐渐释放到太湖水体中.     

基于农户个体行为的珠江流域氮、磷营养盐控制政策情景分析

为揭示农户个体行为与流域农业非点源营养盐产生和控制政策之间的逻辑关系,以珠江流域为研究对象,采用系统动力学模型与多主体农户和农村环境管理模型耦合构建流域营养盐污染控制政策的情景分析方法,基于农户在化肥税和农药税组合型政策下的生产行为设计了基准情景、低化肥税情景、中化肥税情景和高化肥税情景4种具有代表性的情景方案,并在各种情景下定量描述流域营养盐对农业政策的响应和评估流域营养盐控制的优选政策方案.结果显示:从农业投入和产出的角度看,2030年低化肥税情景、中化肥税情景和高化肥税情景的化肥施用量相对基准情景分别减少了24.0%、39.8%和50.2%,农药使用量分别减少了27.6%、32.8%和37.4%,农作物产量分别减少了10.0%、16.3%和21.2%,畜禽养殖量分别增加了5.9%、7.5%和14.0%;2030年,基准情景、低化肥税情景、中化肥税情景和高化肥税情景的总氮入河量分别达到94.5、85.1、78.5和75.3万t,总磷入河量分别达到14.0、12.8、12.0和11.6万t;化肥税和农药税的组合型政策能够有效减少营养盐污染量,然而,中化肥税情景和高化肥税情景比低化肥税情景的边际效果小、经济成本高、农作物产出低和畜禽污染高,故低化肥税情景被认为是控制珠江流域营养盐污染的最优方案.     

Do Solar Flares Affect Total Ozone?

An analysis of total ozone from Hradec Králové (50.25°N, 15.21°E) and of radio wave absorption in the lower ionosphere at 1539 kHz (reflection point 50.3°N, 11.8°E) shows that there is no detectable effect of strong solar flares in total ozone, no correlation between total ozone and absorption on a day-to-day time scale, and that strong solar flares do not affect this correlation. Thus the long-term correlation of monthly average values (Alberca et al., 1996) is not reproduced on a day-to-day time scale, and the effects of strong geomagnetic storms in total ozone (Latovika et al., 1992; Mlch and Latovika, 1996) have no counterpart in effects of strong solar flares.     

2015-2016年环太湖河道进出湖总磷负荷量计算及太湖总磷波动分析

太湖流域水环境综合治理力度空前,太湖总磷浓度却于2015、2016年重回升势,蓝藻大面积暴发情况也未得到有效遏制.本文从2015和2016年环太湖河道的进出太湖水量、总磷负荷量计算入手,结合雨情、水情、太湖调蓄以及人为影响等各方面因素,分别开展水量和总磷负荷质量的平衡分析.在此基础上,结合20102017年环太湖河流多年平均进出太湖总磷负荷量对比,分析太湖总磷的外源、内源变化趋势及来源,探讨2015和2016年太湖总磷升高的原因及控制重点方向.结果表明,2015和2016年为太湖流域丰水年,尤其是2016年发生特大洪水,太湖年内最高水位达4.87 m,仅次于1999年的4.97 m的历史最高水位.2015和2016年大量外源总磷负荷进入太湖,其中环太湖河道带入的总磷负荷量占年度太湖总磷负荷总量的66.8%和74.2%,成为进入太湖的总磷负荷的主要外源;加之,2015年太湖水生植物收割造成当年沉水植物面积较上年同期下降88.7%,水生植物骤减导致对磷的吸收转化能力下降,滞留在湖体中的总磷负荷量占年度太湖总磷负荷总量的21.5%和27.5%,成为影响太湖水体总磷浓度的重要内源.太湖总磷浓度升高又为太湖蓝藻暴发进一步提供了营养盐基础,亟需强化太湖总磷源头的控制、减少总磷入湖总量.