溶解性有机碳耦合营养状态解析河流CO2动态及驱动因素

为全面探索河流溶解性有机碳(DOC)与二氧化碳(CO₂)动态及驱动因素的相关关系,以我国三峡库区河流——澎溪河为对象,于雨季和旱季采集表层水体水样,分别通过原位和室内测定,明确水文参数(水温、pH、碱度和流速)、DOC浓度和营养元素(总氮(TN)和总磷(TP))浓度,并计算水体CO₂分压(pCO₂)、水—气界面CO₂交换通量和营养元素化学计量比(DOC:TN、DOC:TP和TN:TP)。以河流CO₂、DOC和营养状态动态变化为基础,通过对DOC、TN、TP、营养元素化学计量比和荧光峰(B、T、A、M、C、D和N)与河流pCO₂的多维分析建立及评估潜在的耦合关系,从而揭示特定区域河流CO₂的来源与驱动因素特征。结果显示,澎溪河水—气界面CO₂交换速率在3.75～22.9 m/d范围内,雨季((9.91±4.93)m/d)>旱季((6.69±4.30) m/(d),pCO₂在65.95～2...     

岩溶湿地表层水体CO2分压时空分布特征及其扩散通量

为揭示岩溶湿地表层水体二氧化碳分压(pCO₂)的时空分布规律及其扩散通量,以我国最大的岩溶湿地贵州威宁草海为研究对象,分别于2019年7月(丰水期)和12月(枯水期)通过网格布点法,系统采集草海表层湿地水体,测定水样理化指标和离子组成,利用PHREEQCI软件计算水体pCO₂,并基于Cole提出的气体扩散模型估算水-气界面二氧化碳(CO₂)的扩散通量.结果表明:草海湿地表层水体丰水期pCO₂的变化范围为0.44~645.65μatm,平均值为(55.94±124.73)μatm;枯水期变化范围为35.48~707.95μatm,平均值为(310.46±173.54)μatm;丰水期水体整体pCO₂低于枯水期,空间上两期水体均呈现东部区域及河流入湖口处pCO₂较高,而中西部区域pCO₂欠饱和的特征.水-气界面CO₂的扩散通量在丰水期变化范围为-43.27~27.16 mmol/(m²·d),平均值(-34.49±12.93)mmol/(m²·d),枯水期变化范围为-33.36~28.15 mmol/(m²·d),平均值(-8.02±15.85)mmol/(m²·d),与其他岩溶湖库相比,水生植物丰富的草海在两个极端水文期CO₂扩散通量相对较低,总体表现为大气CO₂的汇.     

微囊藻CO2-浓缩机制基因型的动态变化及其对CO2的竞争效应

由于具有高效的CO₂-浓缩机制,蓝藻在低CO₂浓度条件下具有竞争优势。然而,随着大气中CO₂浓度急剧增加,蓝藻CO₂-浓缩机制如何响应的研究较少。因此,本文以常见水华蓝藻——微囊藻为研究对象,通过对滇池微囊藻水华动态及不同CO₂-浓缩机制基因型进行监测,探讨蓝藻CO₂-浓缩机制基因的微进化特征及其动态变化。同时,设置高(0.08%)、中(0.04%)、低(0.02%)CO₂浓度(V/V)进一步揭示微囊藻不同CO₂-浓缩机制基因微进化对CO₂的竞争效应。结果表明:滇池无机碳浓度在4个采样点存在空间差异性,均呈现先降低后升高的趋势,并以HCO₃^-为主要无机碳存在形式。调查期间,东大河、观音山、洛龙河和生态所4个采样点的微囊藻均以sbtA基因型占绝对优势,相对丰度远高于bicA基因型。在不同水华时期,bicA基因型和sbtA基因型呈现相反的变化趋势,即从...     

Carbon dioxide partial pressure and its diffusion flux in karst surface aquatic ecosystems: a review

Carbon dioxide(CO₂) emissions from aquatic ecosystems are an important component of the karst carbon cycle process and also a key indicator for assessing the effect of karst carbon sinks. This paper reviewed the CO₂ partial pressure(pCO₂) and its diffusion flux(FCO₂) in karst surface aquatic ecosystems, mainly rivers, lakes, and reservoirs, and their influencing factors summarized the methods for monitoring CO₂ emissions in karst aquatic eco...     

中国碳酸盐岩地区岩溶无机碳汇格局及影响因素

碳酸盐岩化学风化碳汇降低了大气CO₂浓度上升和全球变暖的速率,然而,其碳汇通量(CCSF)的估算结果仍存在不确定性,并且气候变化和生态修复对CCSF的贡献率尚不清晰.为此,本文汇编了中国不同流域离子浓度站点数据,并采用经典热力学溶蚀模型,重新评估了中国1991～2020年CCSF的潜力和时空格局,并定量分析了温度(MAT)、降水(MAP)、蒸散发(ET)、土壤水(SM)和归一化植被指数(NDVI)等因子对CCSF的贡献率.结果发现:(1)中国CCSF为22.76t CO₂km^-2a^-1,高于全球平均水平(15.77t CO₂km^-2a^-1);总量(CCS)为4772.67×10⁴t CO₂,以252.98×10⁴km^-2的碳酸盐岩面积贡献了全球14.91%的CCS.(2)中国CCSF由东南向西北逐渐减少,其中南方岩溶区、青藏岩溶区和北方岩溶区CCS...     

CO2浓度升高对稻田CH4和N2O排放的影响——Meta分析

CO₂浓度升高对稻田生态系统碳(C)氮(N)循环具有重要作用,阐明CO₂浓度升高对稻田CH₄和N₂O排放的影响是农业生产应对全球气候变化的重要组成部分.文章采用Meta分析的方法,讨论了不同CO₂浓度升高状况和田间管理措施条件下CO₂浓度升高对稻田CH₄和N₂O排放的影响,结果可为未来气候条件下稻田温室气体减排提供参考.结果表明:整体平均而言,CO₂浓度升高显著增加稻田CH₄排放(增幅为23%,P<0.05),同时显著降低稻田N₂O排放(降幅为22%,P<0.05).CO₂浓度升高对稻田CH₄和N₂O排放的影响程度与CO₂熏气年限和CO₂浓度梯度有关.CO₂熏气年限≥10a时,CO₂浓度升高同时显著降低稻田CH₄和N₂O排放,降幅分别为27%和53%(P<0.05);随CO₂浓度梯度上升,CO₂浓度升高对稻田CH₄排放的促进作用呈现先减弱后增强的趋势,而对稻田N₂O排放的影响则由促进作用变为抑制作用.不同N肥施用量、秸秆还田、水分管理和水稻品种等田间管理措施不同程度地影响稻田CH₄和N₂O排放对CO₂浓度升高的响应.无秸秆和半量秸秆还田时,CO₂浓度升高显著促进稻田CH₄排放(增幅分别为27%和49%,P<0.05),而全量秸秆还田时,CO₂浓度升高对稻田CH₄排放无显著影响(P>0.05);随秸秆还田量的增加,CO₂浓度升高对稻田N₂O排放的抑制作用不断增强.对比持续淹水,间歇灌溉条件下CO₂浓度升高减弱了对稻田CH₄排放的促进作用,却增强了对稻田N₂O排放的抑制作用.未来CO₂浓度升高条件下,建议推广全量秸秆还田和间歇灌溉相结合的稻田管理措施,并辅以优化N肥管理和选育"高产低排"水稻品种等方法,达到最优的"增产减排"效果.此外,有必要进行多尺度、多要素和多方法的综合研究,以期有效降低稻田CH₄和N₂O排放对CO₂浓度升高响应的不确定性.     

2008年汶川MS8.0地震前后川西含碳气体卫星高光谱特征

2008年汶川地震导致了大量地下含碳气体释放. 本文基于卫星高光谱数据采用差值法获取了汶川地震前后川西地区含碳气体异常的时空分布特征. 结果显示汶川地震前后不同含碳气体异常的时空分布特征不同. 空间分布上,CH₄,CO₂和CO异常分布于震中附近且受断裂控制明显,与热红外异常特征类似;CO和CO₂异常的范围较CH₄大,CO除沿断裂带分布外,在四川盆地也大面积出现. 异常出现时间上,CO₂异常最早,其次为CH₄和CO. 气体来源上,CO₂和CH₄主要来源于地球内部沿断裂带释放,在地球内部还原条件下,CH₄还可由CO₂还原形成;CO异常除了沿断裂带释放和由断裂带释放的CH₄氧化生成外,还由四川盆地渗漏的CH₄氧化生成. 本文结果可用于地震监测预测研究,不仅提供了新的地震前兆观测参数,还为地震热红外异常机制“地球放气温室效应”提供了科学依据,同时对地震引起的地质碳排放研究也有重要意义.      

极端天气下三峡库区土地利用对河流水质的多时空尺度影响

为探究极端天气下流域内水质对土地利用的响应关系,本研究基于不同空间尺度(1000 m河段缓冲区、500 m河岸带缓冲区及子流域)的土地利用指数以及旱季(2019年11月)、雨季-洪水期(2020年7月)和雨季-干旱期(2022年8月)的水质数据,探究流域内土地利用对水质的多时空尺度影响,从而得到保护流域水质和规划流域内土地利用格局的最佳时空尺度和对水质影响最显著的预测因子。研究表明:(1)流域水质受极端天气影响,降雨会增强水体的稀释能力,高温会加快水中微生物反应速率,具体表现为雨季-洪水期的水质较好,雨季-干旱期次之,旱季较差。(2)土地利用对水质指标的影响存在时空尺度效应,土地利用在子流域和旱季尺度下对河流水质影响最显著。(3)不同土地利用指数对流域水质影响存在差异,耕地、林地、斑块密度、最大斑块指数和边缘密度是影响水质指标最显著的解释变量。其中林地与多数水质指标具有负相关关系,建设用地、耕地、斑块密度与较多水质指标存在正相关关系。本研究结果为合理规划土地利用格局以及保护河流水质提供科学依据,对三峡库区环境可持续发展及生态保护具有一定意义。     

邛海入湖河流水质及其湖区响应特征(2011—2021年)

邛海是云贵高原水域面积>25 km²的11个天然湖泊之一。基于邛海入湖河流与湖区水质监测数据,揭示入湖河流水质特征,并探究其湖区响应。结果表明:2021年,邛海入湖河流水质空间异质性显著,且分为自然型、农业型和城镇型3种类型河流。官坝河等3条自然型河流水质优良,而高仓河等8条城镇型和农业型河流(R4～R11)水质较差,污染物浓度超标严重。2011—2021年,邛海主要入湖河流(官坝河、鹅掌河、小青河)的营养盐浓度呈下降或先增加后下降趋势,水质逐渐改善。流域土地利用变化是导致邛海入湖河流水质空间异质性的主要因素,同时也是河流水质在2011—2021年改善的原因之一。受湖泊水文环境与入湖河流污染类型影响,2017—2021年邛海湖区水环境及其与河流水质响应关系差异性明显:高枧湾水域(L5)水深浅、水环境容量小,主要受纳城镇污水,因而湖区营养盐与叶绿素a浓度高,在2021年达富营养状态;官坝河、鹅掌河与小青河入湖影响区(L1～L3)与小渔村(L4)水域湖水深、水环境容量大,污染物浓度与营养状态指数低,但因汇入的河流污染类型不同,湖区营养水平与河流水质响应存在季节性...     

大气CO2浓度非均匀动态分布条件下的气候模拟

利用现有大气本底站的大气CO₂浓度观测信息,综合考虑不同经济区划与土地覆盖类型对应的CO₂浓度差异及其季节变化规律,构建模式区域内以月为单位的网格化大气CO₂浓度非均匀动态分布数据模型.由此数据模型驱动RegCM4-CLM3.5区域气候模式运行,对东亚区2000年3月—2009年2月之间的气候变化特征进行了模拟,进而对大气CO₂浓度非均匀动态分布可能引起的区域气候效应进行了初步研究.结果表明:目前气候模式中CO₂浓度的常态均匀分布假设可能将温室效应夸大了10%左右.对大气CO₂浓度非均匀动态分布影响气温变化的可能机制进行研究表明:CO₂的自身效应(改变大气透射率)并不是导致Exp2试验温度降低的主要原因.大气CO₂浓度的变化影响了大气与植物胞间CO₂分压差,陆地植被通过改变气孔阻力适应这种变化,气孔阻力的变化直接影响到植物与大气间水分的交换,这种作用一方面通过蒸发冷却改变环境温度,另一方面,蒸发水分改变了近地面层湿度,进而水汽扩散到空中影响低云的分布.冬季,植物处于非生长季,对大气CO₂浓度变化响应微弱,湿度和低云变化不明显;夏季,植物生长旺盛,由CO₂生理学强迫激发的云反馈效应强烈,其效果是使中低云趋于增加,进而减弱了到达对流层低层的太阳短波辐射,造成温室效应减弱.     

Vp and Vp/Vs structures in the crust and upper mantle of the Taiwan region, China

A tomographic study of the V _p and V _p/V _s structures in the crust and upper mantle beneath the Taiwan region of China is conducted by simultaneous inversion of P and S arrival times. Compared with the previous tomographic results, the spherical finite difference technique is suitable for the strong heterogeneous velocity structure, and may improve the accuracy in the travel time and three-dimensional ray tracing calculations. The V _p and V _p/V _s structures derived from joint inversion and the relocated earthquakes can provide better constraints for analyzing the lateral heterogeneity and deep tectonic characters in the crust and upper mantle. Our tomographic results reveal significant relations between the seismic wavespeed structure and the tectonic characters. In the shallow depth, sedimentary basins and orogen show distinct wavespeed anomalies, with low V _p, high V _p/V _s in basins and high V _p, low V _p/V _s in orogen. As the suture zone of Eurasian Plate and Philippine Sea Plate, Longitudinal Valley is characterized by a significant high V _p/V _s anomaly extending to the middle-lower crust and upper mantle, which reflects the impact of rock cracking, partial melting, and the presence of fluids. In the northeast Taiwan, the V _p, V _p/V _s anomalies and relocated earthquakes depict the subducting Philippine Sea Plate under the Eurasian Plate. The high V _p of oceanic plate and the low V _p, high V _p/V _s atop the subducted oceanic plate extend to 80 km depth. Along the east-west profiles, the thickness of crust reaches 60 km at the east of Central Range with eastward dipping trend, which reveals the eastward subduction of the thickened and deformed crust of the Eurasian continental plate. Supported by Knowledge Innovation Program of the Chinese Academy of Sciences (Grant No. KZCX3-SW-234-2), National Basic Research Program of China (Grant No. 2007CB411701), National High Technology Research and Development Program of China (Grant No. 2006AA09A101-0201) and National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 40804016, 40704013)     

Application of Fisher method to discriminating earthquakes and explosions using criterion m b/ M S

We try to give a quantitative and global discrimination function by studying m _b/M _S data using Fisher method that is a kind of pattern recognition methods. The reliability of the function is also analyzed. The results show that this criterion works well and has a global feature, which can be used as first-level filtering criterions in event identification. The quantitative and linear discrimination function makes it possible to identify events automatically and achieve the goal to react the events quickly and effectively. Contribution No.05FE3018, Institute of Geophysics, China Earthquake Administrtion.     

2022年门源MS6.9和2016年门源MS6.4地震序列比较分析

2022年1月8日青海省海北州门源县发生M_S6.9地震,震中距离2016年1月21日门源M_S6.4地震震中约33km,两次门源地震均发生在冷龙岭断裂附近,但在震源机制、主发震断层破裂过程及地震序列余震活动等方面显著不同。针对两次门源地震序列的比较分析,对研究冷龙岭断裂及其附近区域强震序列和余震衰减特征等具有重要研究意义。通过对比分析2022年门源M_S6.9地震和2016年门源M_S6.4地震余震的时空演化特征,发现二者在震源过程和断层破裂尺度上存在明显差异,前者发震断层破裂充分,震后能量释放充分,余震丰富且震级偏高;而后者发震断层未破裂至地表,余震震级水平偏低。综合分析两次门源地震序列表现出来的差异性,认为其可能与地震发震断层的破裂过程密切相关,且同时受到区域构造环境的影响。     

玛曲MS4.4地震震源机制解及其构造意义探讨

2021年5月22日青海省玛多县发生M_S7.4地震,数小时后在距离震中两百多公里的甘肃玛曲县发生了M_S4.4地震。利用甘肃、青海和四川区域测震台网记录的三分向宽频带数字波形资料,反演甘肃玛曲M_S4.4地震的震源机制解,结果显示此次地震活动面走向、倾角和滑动角分别为105.6°、74.1°和-38.7°。参考玛多M_S7.4地震的震源机制解,发现两次地震震源机制解具有较好的一致性,均呈现明显的左旋走滑特征。静态库伦破裂应力改变量分布计算结果表明,玛曲M_S4.4地震震中位置单位面积(m~2)受到来自玛多地震震中方向的拉应力约为0.02 MPa。综合两次地震的震中距、发震时刻和断层分布等情况,初步判断甘肃玛曲M_S4.4地震应为青海玛多M_S7.4强震的一次触发地震。     

2003年10月25日民乐-山丹6.1、5.8级地震烈度和发震构造特征

2003年10月25日20时41分在甘肃省民乐县和山丹县境内发生了6．1、5．8级地震。现场考察宏观震中位于民乐县永固镇姚寨子村和山丹县霍城镇刘庄村一带；极震区烈度为Ⅷ度；发震断层为民乐-永昌隐伏断裂和童子坝河隐伏断裂。本分析了震区房屋建筑特征和抗震性能及烈度分区特征，探讨了地表变形分布与发震构造的关系。     

2012年5月3日甘肃金塔MS5.4地震矩张量反演

使用甘肃省测震台网记录的三分向宽频带长周期数字波形资料,在时间域反演2012年5月3日甘肃金塔5.4级地震的矩张量解,并与Harvard大学CMT解进行比较。结合该地区的地质资料和构造背景,分析金塔地震的发震成因。结果显示震源性质为走滑型,断层破裂面走向为166°、倾角66°、滑动角-168°,P轴走向为32°,与金塔地震余震分布和地震破坏分布情况大体一致,由此推测金塔地震的发震断层可能为神螺山-野马井断层。     

长江中下游流域刀鲚(Coilia nasus)生态表型的划分

长江流域是我国刀鲚(Coilia nasus)分布的重要水域传统意义上认为,刀鲚存在长颌鲚和短颌鲚2种表现型,其上颌骨的长或短是区分刀鲚溯河洄游、淡水陆封(湖鲚)和淡水定居3种生态型的关键外形指标然而这种主观分型经验尚需要野外调查数据验证本研究基于以往研究所获溯河洄游和淡水栖息刀鲚不同的耳石微化学图谱技术,首先对采集自长江中下游及附属湖泊的刀鲚群体共566尾个体有无溯河洄游"履历"进行了分析确认;再对其上颌骨长、头长、全长进行方差分析和回归分析结果发现长颌鲚、短颌鲚在早期发育阶段,长、短颌特征分化并不明显当发育至幼鱼阶段时,前者上颌骨长会长于头长;而后者全生活史过程中上颌骨长均短于头长发育至幼鱼阶段可能是刀鲚长、短颌鲚分型的临界生活史阶段此外,长颌鲚中同时存在溯河洄游和淡水定居两种生态型个体,其上颌骨长/头长比值(S/H)分别为1.170±0.075和1.165±0.064,两者S/H比值与形态上同为长颌的湖鲚比值(1.178±0.087)无显著性差异短颌鲚亦同时存在溯河洄游和淡水定居两种生态型个体,两者的S/H比值分别为0.922和0.918±0.062,与上述3类长颌鲚的S/H比值均差异极显著因此,建议把长江干流及太湖、鄱阳湖、洞庭湖等水域内3种传统生态型的刀鲚细分为溯河洄游型、淡水定居型长颌鲚,溯河洄游型、淡水定居型短颌鲚以及陆封型湖鲚5种生态表型.     

Use of mode-converted waves in marine seismic data to investigate the lithology of the sub-bottom sediments in Isfjorden,Svalbard

The compression wavefield is efficiently converted to shear-wave energy at post-critical angles in areas of high impedance contrast at the sea floor. We have analysed mode-converted shear waves in a data set acquired with a hybrid marine/land geometry in Isfjorden, Svalbard. Through a kinematic 2D ray-tracing modellingV _p/V_s ratios for part of the uppermost 5km of the crust are obtained. Low values (V _p /V _s =1.65) are tentatively associated with the section of Devonian sandstones which appears to attain a minimum thickness of 1.5km below 3 km depth about 10km west of Kapp Thorden.     

基于高频GNSS的2014年于田MS7.3级地震的同震位移研究

After the Yutian M_S7.3 earthquake,the authors instantly collected 1Hz high frequency data of the 4 reference stations within 350 km around the epicenter,and calculated the GNSS data with the TRACK module. The results showed that:( 1) The co-seismic displacement of Yutian station,about 54 km from the epicenter,is the most obvious,particularly in the EW component,with a change of about 52.5 ± 11mm,which is more than three times the mean-square error of calculating precision.( 2) In the Yutian reference station,the biggest variation in the EW component appeared within 1 minute after the earthquake.( 3) The change in the NS component is not great.