东亚季风的气候变化及其时间序列模型

本文运用统计方法分析了东亚季风指数的观测序列;同时还揭示了不同时期的东亚季风变化趋势和年代际变化.自1873年以来,东亚季风逐渐减少,同时年代际的变化也十分明显.在1891-1900年间和1971-1980年间,夏季季风指数的十年平均达到极大,另外还出现两个极小值,它们分别出现在1921-1930年和1991-2000年.为了对东亚季风变化进行模拟,我们首先简要地介绍了动力系统的自忆性原理,然后叙述了一个新的时间序列分析方法——基于数据的机制自记忆模型(DAMSM).DAMSM被应用于东亚季风指数研究并且证明了它对东亚季风的拟合及预报能力.     

1980 年以来青海地区震群活动与前震序列特征分析

采用青海地震台网资料,系统整理分析了青海地区的震群活动及前震序列,总结了震群活动与中强以上地震的时空关系,检验了前兆震群类型的判断指标。研究认为,青海地区ML≥2 震群活动增强对区内6. 5 级以上地震有一定的中长期时间预测意义,对7 级以上地震有一定的时空预测意义。利用MAPSIS 软件6 项震群参数,以满足4 项前兆指标的全组合模式判断前兆震群,对研究区总频次大于40 的34 个震群进行参数计算,判断出前兆震群24 个,占总数的71% 。100% 前兆震群后发生相应的中强震,部分非前兆震群后也发生相应的中强震;震群对应的中强震80% 发生在本地震构造带,对中强震孕育区域有一定的指示意义。青海地区有前震序列的震例较少,仅有的3 例,参数计算均不符合前震序列判断指标,对强震无预测意义。     

2014年于田M_S7.3地震序列的频谱特征分析及其前震识别

利用新疆区域数字地震台网的波形资料,对2014年2月12日于田MS7.3地震前震和余震序列的频谱特征进行了分析。基于Brune模型,对观测记录进行仪器响应、传播路径和场地响应的校正,使用遗传算法对于田地震序列103次ML≥3.0地震的震源谱进行了反演计算。结果表明:1前震序列的拐角频率相对偏低,扣除地震矩影响后,余震的拐角频率有明显增高的趋势;2距离震中最近的YUT台资料分析显示,于田地震几次前震活动的台站观测谱相对较为独立,与主震以及彼此之间的相关系数均不高;3序列事件和主震的台站观测谱相关系数的变化反映了序列发展的动态破裂过程,相关系数较低的事件基本上偏离了主震破裂区而发生在分支断裂上;4前震的震源谱中存在异常的高频成份。     

2008年以来滇西地区地震序列的 谱振幅相关系数变化特征

使用云南数字地震台网记录的波形数据, 计算了滇西地区2008—2011年发生的6个M_S≥4.0地震序列的谱振幅相关系数. 结果表明, 这些地震序列无论是前震型、 主震-余震型, 还是震群型地震, 其谱振幅相关系数均较高, 分析认为可能是该区域处于高应力水平状态所造成的. 谱振幅相关系数较小的地震序列, 其震源机制一致性不高, 区域应力场强度较低, 可以作为判别后续没有更大地震的指标. 前震序列的谱振幅相关系数较高, 但谱振幅相关系数较高的不一定是前震序列. 地震序列的谱振幅相关系数较高, 仅仅表明其区域应力水平较高, 这种状态有利于该区域M_S≥5.0地震的再次发生.     

天目山柳杉树轮δD年序列及其气候含义

对采自天目山的柳杉树盘进行交叉定年后，测得其逐年年轮的硝化纤维素的δＤ，建立了树轮δＤ年序列。利用天目山气象站资料，分析了树轮δＤ对气候要素的响应。结果表明：天目山柳杉树轮δＤ与其生长期的气候因子有显著相关，主要与后半年的降水量、年平均气温和年平均最高气温等气候要素相关密切。根据树轮δＤ年序列重建冬季平均最高气温与实际观测结果吻合较好。重建序列呈现的天目山冬季平均最高气温的低频变化可以与全球温度变化特征相互印证。天目山是冬季风的敏感带，主要表现为冬温对树木生长的影响，结果说明树轮δＤ是研究冬温的有效指标。     

超大城市热岛效应的季节变化特征及其年际差异

本文以超大城市上海为例,分析了近50年四季城郊温差的总体变化趋势,同时利用城市化进程中4个年份(1987、1990、1997和2004年)9个气象站的气温数据,重点研究了上海地区热岛效应的季节变化特征及年际差异.结果表明,近50年来上海城郊温差逐年显著增长,年平均热岛天数频率为86.0%,年平均热岛强度为1.17 ℃,秋季热岛频率和强度高于其他季节,累积热岛强度也最大.不同时刻热岛的特征表明,夜间热岛(2∶00,20∶00时刻)累积强度在四季都较大,在春、夏季14∶00时刻热岛累积强度较大,而在秋、冬季8∶00时刻热岛累积强度较大.进一步分析表明,热岛效应的四季差异主要在于较强热岛和强热岛出现频率的差异;秋季大气最稳定的F类型比例较高可能是热岛效应更加显著的原因之一.四个年份对比分析表明,1997年之前的三个年份,热岛效应的四季差异比较显著.之后,随着年代的推移,四季累积热岛强度逐渐趋于均化,并且夏季低强度热岛有向中强热岛和强热岛转化的趋势,一定程度上反映了夏季人为热的贡献.     

2016年门源6.4级地震序列b值变化特征及周期谱分析

本文对门源区域1970年以来的地震目录及2016年1月21日门源6.4级地震的地震序列、余震分布、不同时段完整震级、b值、地震周期特征等方面进行分析探讨.分析认为该区域的5级以上中强震多发生于b值的下降时段,中等地震存在3～5年的周期特征,6级以上地震的周期约为20年;本次6.4级的地震序列表明,余震密集发生于震后的10余天内,这个时段余震频次达到了5个月以来地震总数的85%以上.主震发生后,随着余震的增多,a值、b值都有上升的迹象,这表明区域应力状态得到了一定缓解,当b值趋于稳定时,可能预示着地震序列将进入结束状态.运用该区域主震前的地震目录分析计算发现,本次6.4级地震就发生在a值高值区及b值低值区,显示空间b值对本次强震的发生地点具有一定的指示意义.     

基于复杂度理论的地磁变化场时间序列特征分析

复杂度理论为研究地磁变化场提供了新思路和新途径.地磁变化场从物理起源上可以看作是一种复杂系统,因此,本文从军事工程应用需求出发,基于复杂度理论,提出运用样本熵、多尺度熵及滑动窗样本熵方法对不同磁扰程度下的地磁变化场时间序列进行复杂度特征分析,结果表明：（1）样本熵和多尺度熵能够很好地表征地磁扰动强度及演化特征,启发我们可设计一种新的“熵指数”来衡量地磁扰动大小;（2）滑动窗样本熵能够准确定位地磁扰动时间段,对于磁暴识别与预测、空间灾害性天气预警等有一定的参考价值;（3）Mackey-Glass时滞混沌方程随时间的演化呈现出与地磁场日变曲线非常相似的形态,因此,地磁变化场或许可用时滞混沌方程来表示,对于我们更好地认识地磁变化场物理机理、建模预测与地磁寻的等军事工程应用都有一定的意义.     

GPS高程导出的全球高程振荡运动及季节变化

对全球分布的GPS连续观测站高程分量时间序列进行了谱分析和小波多分辨分析, 分离了高程信号的平稳和非平稳信号, 用AR模型建立了平稳高程信号的离散模型. 比较表明, GPS高程时间序列相关长度从2天到31天变化, 纠正了随机漫步过程从零时刻积分的不足. 通过分析, 发现地球存在以半周年和周年为周期的整体性扩张与收缩振荡运动, 半周年项的最大值出现在3~4月份和10~11月份, 周年项的最大值出现在9~11月份. 同时南北半球的变化规律存在差异, 南半球相对于北半球正在扩张.     

南海西北部末次盛冰期以来的古海岸线重建

末次盛冰期以来,南海西北部的相对海平面从-100多米变化到现今海平面高度,越南东北沿海、北部湾及华南沿海等水深较浅的海域经历了从陆地到海洋的演变过程．基于古海岸线重建模型,利用现今的数字高程模型、相对海平面变化曲线和沉积厚度数据,对南海西北部末次盛冰期以来的古海岸线进行了重建．根据古海岸线演变序列获得以下认识：20～15cal．ka BP南海西北部的海岸线缓慢后退,陆地面积只减少了1×10^4km^2,海陆格局基本维持不变;15～10cal．ka BP海岸线快速后退,减少的陆地面积达24×10^4 km^2,使越南东北沿海、北部湾及华南沿海迅速从陆地变为海洋,现今海陆格局基本形成;10～6cal．ka BP海岸线继续以后退为主,使陆地面积减少了9×10^4km^2,期间琼州海峡自西向东完全打开;6-0cal．ka BP海平面波动幅度较小,海岸线变化受构造和沉积作用明显,趋势以海退为主,陆地面积增加了约1×10^4km^2．     

白鹿塬中更新世以来的黄土—古土壤序列及断层活动特征分析

通过对白鹿塬高家沟内两套黄土—古土壤序列及断层错距的观察、测量和分析,获得了中更新世以来白鹿塬黄土—古土壤序列的地层划分和断层的部分活动性参数。结果表明:高家沟内S2和S3地层均由两层古土壤夹一层黄土复合而成,L7地层由两层黄土中间夹一层弱发育古土壤组成;中更新世以来,白鹿塬段一直存在断层活动,且断层活动具有空间差异性。     

2000年以来青藏高原湖泊面积变化与气候要素的响应关系

青藏高原星罗密布的湖泊对气候变化十分敏感,在自然界水循环和水平衡中发挥着重要作用.以MODIS MOD09A1和SRTM DEM为数据源,提取了2000-2016年青藏高原丰水期面积大于50 km²的湖泊边界,从内外流分区、湖泊主要补给来源和湖水矿化度三个方面对2000年以来湖泊面积变化进行分析,并结合青藏高原近36年气象数据,根据气象要素变化趋势分区,初步探讨青藏高原湖泊面积变化与气候要素的关系.结果表明：青藏高原面积大于50 km²的138个湖泊整体扩张趋势显著,总面积增加2340.67 km²,增长率为235.52 km²/a.其中,扩张型湖泊占67.39%,萎缩型湖泊占12.32%,稳定型湖泊占20.29%.内流湖扩张趋势显著,外流湖扩张趋势较明显;以冰雪融水为主要补给来源的湖泊整体扩张趋势明显,以地表径流和河流补给为主要补给源的湖泊也呈扩张趋势;盐湖和咸水湖以扩张为主,淡水湖的扩张、萎缩和稳定三种类型较均衡.在青藏高原气候暖湿化方向发展背景下,湖泊面积变化与气候要素具有显著的区域相关性.气温和降水变化趋势分区结果表明,气温增加、降水增加强趋势的高原Ⅰ区湖泊扩张程度（78.18%）依次大于气温降低、降水量呈增加趋势的Ⅴ区（66.67%）,气温、降水量呈增加趋势的Ⅱ区（60.78%）,气温呈降低、降水量呈增加强趋势的Ⅳ区（58.83%）和气温呈增加、降水量呈减少趋势的Ⅲ区（50.00%）.湖泊面积变化对气候变化响应研究表明,升温引起的冰雪融水补给对Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区湖泊面积扩张的影响显著,加之降水量的增加,湖泊扩张速率明显;Ⅳ区和Ⅴ区湖泊面积扩张主要受降水量增加影响显著.整体而言,气温主要影响以冰雪融水为主要补给来源的湖泊,降水量主要影响以降水和地表径流为主要补给来源的湖泊.     

中国大陆及其分区余震序列b值的统计特征分析

该文研究1966—1999年中国大陆及其分区的浅源主震型序列余震强度分布b值的统计特征。对于中国大陆整体而言,88个震例样本的b值平均为0.73±0.19。进一步将中国大陆划分为四个分区:西北地区(29个震例样本)、西南地区(29个震例样本)、华北地区(25个震例样本)和华南地区(5个震例样本)。选取样本多的前三者作为本文研究区。它们的b值平均()分别为0.62±0.17、0.86±0.17和0.69±0.14。根据平均值之间差异显著性的Z检验,研究分区之间b值平均在90%以上的显著性水平上的差别是明显的。该文还对比研究了不同板块构造背景的中国大陆(88个震例样本,=0.73±0.19)、美国南加洲(39个震例样本,=1.06±0.26)和日本地区(57个震例样本,=0.85±0.26)之间,浅源余震序列b值平均的差异显著性。     

南极大气臭氧和温度垂直结构及其季节变化的研究

利用南极中山站2008年2月至2009年2月臭氧和温度探空等资料,对中山站上空大气臭氧和温度的垂直结构及季节变化特征进行了研究.结果表明,在中山站上空热对流层顶和臭氧对流层顶的高度相近,年平均高度分别为7.9和7.4km.对流层顶的气压和温度都存在位相相反一波型季节变化.春季和冬季对流层顶的温度转折没有夏季和秋季明显,而依据臭氧变化恰能更好地确定对流层顶高度.在对流层臭氧垂直分布的季节变化不显著;而平流层却十分明显.春季下平流层臭氧严重耗损,14km处的臭氧最小分压仅为1.57MPa,最大分压出现在上平流层,其他季节下平流层臭氧随高度增加而升高.春季下平流层臭氧的严重损耗,与极夜过后低温条件和平流层冰晶云表面消耗臭氧的光化学过程有密切关系.大气臭氧和温度的垂直结构及季节变化特征,对春季南极臭氧洞的形成和发展具有重要意义.     

南海蒸发和净淡水通量的季节和年际变化

以19年（1988～2006年）的SSM/I（Special Sensor Microwave/ Imager）卫星观测为基础,计算了南海的逐月海面蒸发量,并结合SSM/I的降雨观测,得到了南海的逐月净淡水通量,并分析其季节和年际变化.研究结果表明：南海的蒸发量年变化基本呈双峰型结构,降雨和净淡水通量呈单峰型结构.1988～2001年,南海的蒸发量呈上升趋势,增长速率为1 mm/yr;2001～2006年,以1.9 mm/yr的速率减少.南海的降雨量和净淡水通量与Nino3指数成负相关,相关系数为-0.62和-0.58.在1997～1998厄尔尼诺暖事件期间,降雨量和净淡水通量均显著下降,且以其为界,降雨量在此之前以1.3 mm/yr的速率增长,净淡水通量升降趋势不明显;而在此之后,降雨以8.5 mm/yr的速率下降,净淡水通量的下降速率为7.5 mm/yr.     

北美高压的季节变化特征及其与华北夏季降水的关系

采用1958-1997年月平均NCAR/NCEP资料和1979-1995年旬、月加热场资料,对北美高压各特征参数的季节变化特征及其形成机制进行了分析.结果表明,北美高压具有明显的季节和年际变化,高压在盛夏位置偏北偏东,强度偏强.1978年前后高压的位置和强度发生明显的年代际变化.北美高压具有趋暖性,在其季节变化过程中,落基山地区的潜热加热和感热加热均起到重要作用.结果还表明,前期冬季北美高压的强度对华北夏季降水具有显著影响.     

用最大熵谱法分析玉门地震序列的频谱变化

采用Burg最大熵谱分析方法对玉门地震序列进行了频谱分析计算。结果显示:当主震发生时,频谱主频向高频方向变化,当整个序列接近尾声时,频率逐渐恢复。这个结果可解释为,随着应力的积累,孕震区介质部分裂隙闭合,挤出裂隙水,密度相对增大,品质因数提高,高频成分的衰减降低,使频谱的主频率移向高频。     

南京玄武湖浮游细菌群落结构的季节变化及其与环境因子的关系

应用16S rRNA基因末端限制性片段长度多态性技术和多元统计方法,探究了南京玄武湖浮游细菌群落结构的季节性变化,并找出了浮游细菌群落组成分布的主要影响因子.结果表明,玄武湖4个季节中夏季Invsimpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数最高,而春季最低.非度量多维尺度分析结果显示浮游细菌群落结构存在着明显的季节性变化.Mantel检验、典范对应分析、变量分割分析表明影响玄武湖细菌群落结构最显著的环境因子为温度,其次为pH.营养盐浓度对玄武湖细菌群落结构的影响不显著.总的来说,本研究将有助于更好地理解富营养化水体中的浮游细菌群落组成的季节变化规律.     

南亚热带森林土壤CO2排放的季节动态及其对环境变化的响应

应用静态箱/气象色谱法对南亚热带3种森林土壤地表CO2排放通量的季节动态及其对环境变化的响应规律进行了2年的连续观测,结果表明季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松针叶林(S+L)CO2年排放总量分别为3942.2,3422.36和2163.02 gCO2·m-2·a-1,并且3种林分具有相同的季节性变化特征,排放高峰均出现在6～8月,这期间的土壤CO2排放量占全年排放总量的35.9%,38.1%和40.2%;不同森林土壤CO2排放过程对环境变化的响应有明显差异,具体体现在针叶林(PF)对温度变化的响应较阔叶林(BF)和混交林(MF)敏感,Q10值较大,而且CO2排放通量的季节变化幅度较大,表明结构单一的森林生态系统抗干扰能力较差;3种森林土壤CO2排放通量与土壤温度(Ts)、土壤含水量(Ms)和空气压力(Pa)均呈显著相关;但多元回归分析表明,空气压力对森林土壤CO2排放通量的影响并不显著;基于经验模型,以土壤5 cm处温度和土壤含水量两个指标可以分别说明阔叶林、混交林和针叶林土壤CO2排放通量变异的75.7%,77.8%和86.5%,该模型可以较好地描述受水分胁迫的土壤或干旱或半干旱土壤CO2的排放过程.     

三峡水库上游长寿湖浮游藻类的季节变化特征及关键环境影响因子

基于2013年3月-2014年2月的长寿湖浮游藻类以及水质的监测结果,分析浮游藻类物种组成、密度以及多样性指数的季节动态,利用非度量多维尺度和相似性分析检验不同季节浮游藻类群落差异,同时利用典范对应分析法确定影响不同季节浮游藻类群落结构的关键环境因子.结果表明:泽丝藻(Limnothrix sp.)、小尖头藻(Raphidiopsis sp.)、汉斯冠盘藻(Stephanodiscus hantzschii)、具尾逗隐藻(Komma caudata)、鞘丝藻(Lyngbya sp.)和马索隐藻(Cryptomonas marssonii)为长寿湖优势种群,不同季节间浮游藻类群落组成结构存在较大差异.浮游藻类群落结构以春季最为简单,夏季次之,秋、冬季最为复杂.不同季节影响浮游藻类群落结构的环境因子差异较大,水温和营养盐是影响浮游藻类群落结构最重要的环境因子,光照强度、高锰酸盐指数、氧化还原电位、溶解有机碳在秋、冬季节同样成为影响浮游藻类群落结构的关键环境因子.