江南春雨的气候成因机制研究

春季位于长江中下游以南(中国东南部, 以下简称江南)的江南春雨是东亚独特的天气气候现象, 通过气候平均资料分析和敏感性数值模式试验揭示了其可能的气候成因机制. 江南处于青藏高原(以下简称高原)东南侧的强劲西南风风速中心的下游, 具有强烈的风速和水汽辐合, 这正是形成江南春雨的直接原因. 该西南风风速春季的季节演变与高原东南部的感热加热的季节演变趋势一致, 表明江南春雨不仅与高原机械强迫绕流西南风有关, 还与其热力作用形成的气旋性低压环流西南风有关. 敏感性数值试验表明, 无高原时西南风风速中心消失, 江南春雨雨带亦随之消失; 当高原隆升时, 高原东南侧低层西南风速几乎线性地随高原主体总非绝热加热的增强而增大, 说明该西南风风速中心的出现正是高原的机械强迫作用和热力作用的结果. 资料分析和模式试验充分表明, 青藏高原在江南春雨的气候形成中起到了根本性的作用.     

模拟分析揭示三峡水库成库以来的气候效应：局地和近地层，而不是区域

针对以往三峡水库气候效应数值模拟研究中,水库参数化方案简约及模拟时段未涉及成库以来高水位运行阶段等不足,在中尺度气象模式中,通过扩宽水体面积和抬升水位高度的方式对三峡水库引起的陆面参数变化进行描述,进而采用敏感性数值试验及统计分析等手段,评估了三峡水库成库以来高温干旱(2013年)和低温洪涝(2020年)年景下,关键气象要素对水库运行的响应特征。结果表明:两种典型年景下水库运行均会造成近地层气温降低(0.98～1.27℃)、相对湿度增加(3.9%～5.5%)和风速增大(0.43～0.68m/s),同时响应强度的日变化导致近地层气温和相对湿度的日较差减小、平均风速的日较差增大;尽管上述变量的变化幅度与该地区气候的自然变率相当,但水库运行对气温和相对湿度的影响范围基本限制于水库周边约2 km,垂直方向则大多低于200 m,对风速的影响范围可扩展至水库周边约12 km,垂直方向延伸至200 m左右,且响应强度均随水平距离和垂直高度的增加而显著减小。尽管数值试验放大了三峡水库的气候效应,但作为典型的河道型水库,三峡水库成库以来的不同气候年景下,水库运行产生的气候效应基本限制在近地层、局地范围内...     

长江三峡地区盐关微地震群的成因机制

盐关微地震群的活动局限在矿区内,地震都是微震和极微震。地震分两种类型:一种是微震活动,初动呈象限分布的双力偶滑动型震源机制,S波能量高于P波能量。另一种是极微震,初动几乎全负,P波能量高于S波能量,呈非双力偶的张破裂向内爆炸型的震源机制。两种地震的成因都是采矿诱发地震,不能做为仙女山断层向北延伸的证据     

中国21kaBP气候模拟的初步试验

本文使用含有陆面过程的９层大气环流谱模式（ＡＧＣＭ＋ＳＳｉＢ）,在地球轨道参数和下垫面边界条件驱动下,对２１ｋａＢＰ的气候进行模拟试验。结果表明,２１ｋａＢＰ时中国东部干旱,西部和青藏高原湿润,全国普遍降温。该模拟结果基本捕捉了由古湖泊资料和孢粉资料重建的气候特征。对模式输出的大气环流场和降水场的分析揭示出,２１ｋａＢＰ东亚夏季风环流明显减弱,而青高原夏季风环流增强;冬季风环流较现在略有增强。该模     

三峡井网地下流体动态与映震能力的初步分析

系统分析了三峡井网 8口井水位、4口井水温和 4个井台土氡 2 0 0 1年的观测数据 ,建立了各个测项的正常动态 ,并检验了其各自的映震能力。结果表明 ,8口井水位均有固体潮显示 ,其对地壳体应变的响应灵敏度为 10 - 9～ 10 - 10 体应变 /mm。井水位大多有气压效应 ,并受一定程度的降雨干扰。 4口井的水温动态相对平稳 ,日变幅一般为千分之几度。 4个井台的土氡动态起伏较大 ,变化范围在几到几十Bq/L之间。在 2 0 0 1年 10月 16日秭归县梅家河ML3 6地震前 ,有 6口井水位、1口井水温和 1个井台的土氡有异常显示 ,表明三峡井网具有较强的映震能力     

2008年和2012年冬季欧洲气候的差异及成因

2008年冬季（1月和2月）和2012年冬季均发生了较强的拉尼娜事件,但欧洲气候,尤其是西欧在这两年差异较大,2008年异常偏暖,而2012年却出现了极寒事件.诊断表明,大气环流异常是造成气候差异的直接原因.2008年冬季,北大西洋上空大气环流异常呈正位相的北大西洋涛动,有利于欧洲异常偏暖;2012年冬季,北大西洋和欧亚高纬阻塞的长期维持是西欧发生极端严寒的重要原因.通过数值试验,研究了前期海表热状况异常对大气的影响.结果表明：北大西洋海温异常能在一定程度上解释这两年欧洲各自的气候异常;尽管热带海温异常对2012年冬季的北大西洋环流形势和欧洲气候异常起一定的贡献,但不能解释2008年的情形;靠近欧洲的北极海冰异常偏少使得欧洲气候偏冷,对2008年的偏暖气候贡献为负,对2012年则有正贡献.     

沙尘表面非均相化学过程的气候效应的初步模拟研究

建立了一个包含地表起尘机制的尘粒表面非均相化学模式, 并与区域气候——大气化学模式系统连接. 研究了沙尘气溶胶表面的非均相过程对大气中一些重要微量成分浓度的影响及其所产生的气候效应. 结果表明,非均相过程使得二氧化硫和臭氧的浓度降低,硫酸盐浓度增加,年平均硫酸盐积分浓度增加2.6mg/m2;在部分地区非均相过程使二氧化氮浓度降低,而在另外一些地区,则使二氧化氮浓度增加. 1,4,7,10月四个月硫酸盐浓度增加造成的辐射强迫最大值分别为-0.24,-1.0,-2.0,-0.6 W/m2,全区域年平均辐射强迫为-0.033 W/m2. 四个月最大降温分别可达0.16,0.35,0.5,0.48K,年平均降温0.021K. 非均相过程对月总降水亦有明显的影响.     

三峡井网的布设与观测井建设

介绍了我国第 1个以监测水库诱发地震的地下水前兆为目标的三峡井网布设与观测井建设的科学思路及其实施结果。由于水库蓄水引发一定震级的诱发地震时 ,会引起含水层应力应变状态及与其相关的孔隙压力变化 ,并导致观测井水位的异常变化 ,为此利用震级 (MS)、孕震断层长度(L)与应力应变场变化范围 (R)的关系确定了井数与井间距 ;井位的选择 ,主要依据了地下水动态为映震灵敏条件的科学认识 ,选择了断裂带及其应力易集中的端点、拐点与交点等特殊构造部位 ;井深与井孔结构的确定 ,遵循了在有限投资的前提下 ,尽可能揭露封闭性好的承压含水层 (带 )和尽可能减少地表水文气象因素干扰的原则。按照上述思想与原理 ,在坝区和库首区各布设了 4口井 ,井深为10 0～ 2 0 0m ,均揭露出封闭性较好的承压含水层 (带 )。初步观测结果表明 ,三峡井网的布设与观测井的建设较为成功 ,为诱发地震前兆监测奠定了良好的基础     

基于表层岩土渗透对三峡井网井水位降雨影响的精准分析

为研究三峡井网表层岩土渗透对井水位降雨的影响,采取井区表层岩土垂向渗透性测试方法试验,测得表层岩土垂向渗透性,并建立数学模型,用于降雨渗入补给分析。在此模型基础上,通过三峡井网8口井水位、气象三要素的对比观测资料对井水位日动态、月动态、年动态的影响进行精准分析与验证。结果表明:这种影响的特征是相当复杂的,同一个降雨过程在不同井上产生的影响特征不同,这一方面可能与各井的水文地质条件不同有关,另一方面可能还与各井点的降雨过程的差异也有关。     

长江中游1998年特大洪涝成因分析

应用 １００ｈＰａ、５００ｈＰａ月平均高度资料、海温、射出长波辐射（ＯＬＲ）及武汉的气温 和降水资料,对１９９８年长江中游特大洪涝的成因作了总结分析．结果表明,冬春厄尔尼诺、副 热带高压和从春到初夏期间,印度洋－西太平洋赤道辐合带（ＩＴＣＺ）南侧积云对流的异常较 强,以及冬季雨雪异常偏多等气候特点,是有利于洪涝发生的强信号．     

三峡库区的入侵鱼类及库区蓄水对外来鱼类入侵的影响初探

三峡水库已于2010年10月完成175 m的蓄水目标,蓄水后三峡库区形成一个生态位严重空缺的人造湖泊生态系统.近年来,库区及长江上游外来入侵鱼类呈增长态势,已发现外来入侵鱼类23种,且部分已处于种群数量暴发阶段.水库蓄水初期营养盐输入增加和初级生产力的提高通常也利于广适性鱼类和外来种的生存,对外来鱼类的入侵和种群数量的扩散暴发产生一定的促进作用.外来鱼类在生态位竞争上与土著鱼类相比处于明显优势地位,可能将严重危害三峡库区的渔业资源及其水域生态系统的安全.因此,对于三峡库区的鱼类入侵及其所带来的相关效应等问题,应引起密切关注和重视,尽早建立三峡库区入侵鱼类的预警和防治体系,严格评估人为引种活动,深入研究外来鱼类得以成功入侵的原因与机理.     

三峡工程调节作用对洞庭湖水面面积(2000-2010年)的影响

以洞庭湖为研究对象,以11年(2000-2010年)Terra/MODIS 16 d最大值合成的植被指数数据产品集MOD13Q1和同期城陵矶水文监测站的水位数据为主要数据源,通过对NDVI和NIR分别设定阈值的方法,实现了洞庭湖水面面积的综合提取,分析了三峡工程建设背景下,洞庭湖水面面积的年际变化特征和年内变化规律,再结合城陵矶水位数据,对水位与水面面积之间的定量关系进行了深入分析.研究结果表明:三峡工程的运行,很大程度上控制着洞庭湖的入湖水量,对洞庭湖防汛工作有利;在气候变化、三峡水库的共同影响下,洞庭湖区水面面积整体上呈减少趋势;水面面积与水位的拟合结果显示两者具有良好的相关性,其中2000-2003年两者的确定性系数达到0.975.     

基于Landsat影像的近40年来(1982—2021年)三峡库区水面面积及其蒸发损失变化

三峡水库蓄水引起库区水位抬升,水面面积显著增加,对区域水文循环过程产生了一定影响。为揭示三峡水库蓄水前后水面面积及蒸发损失变化规律,选取三峡库区坝前至寸滩区间作为研究区,利用Landsat影像数据提取1982—2021年水面面积,分区建立水位与面积关系曲线,进而推求库区逐日水面面积。在估计三峡库区水面面积的基础上,结合站点潜在蒸发资料推求水面蒸发损失量。研究结果表明:2010年三峡水库全面运行后,坝前至寸滩库区平均水面面积由蓄水前的372.96km²,增加到761.31km²,较蓄水前增加了1.04倍。同时,三峡水库的蓄泄调节改变了库区河段原有的水文节律,使得库区水面面积的季节性变化特征较蓄水前发生了显著变化。蓄水后,冬季水面面积最大,平均为843.81km²,较蓄水前增加了1.89倍;秋季、春季次之,水面面积分别为818.73和735.28km²,较蓄水前分别增加了97.17%和1.28倍;夏季水面面积最小,为653.03km²,较蓄水前仅增加了39.06%。水库全面运行后,...     

三峡库区消落带不同水位高程植被和土壤特征差异

植被和土壤是消落带生态系统的重要组成部分.本研究选择三峡库区腹地忠县境内的3个地质地貌和土地利用历史相似的近自然消落带,对不同水位高程(160 m和170 m)植被群落和土壤特征进行研究,结果表明:一年生草本在消落带植物物种数中比例高达72.4%,而多年生草本仅为27.6%;不同水位高程植被物种组成完全相同,且盖度、生物量、生物多样性指数均没有显著差异;随着水位高程变化,群落优势物种存在一定差异,即160 m高程优势种为多年生狗牙根(Cynodon dactylon),而170 m高程为一年生白酒草(Conyza japonica);土壤容重、含水量、pH、有机质、总氮、总磷在160 m和170 m水位高程间均没有显著差异.因此,160 m和170 m水位高程在淹水时间和深度上的差异造成群落优势种的不同,而对当前植被和土壤特征并没有显著影响.     

环境因子对三峡库区铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)群体形成影响及其形态特征

为揭示微囊藻群体形成机理,为有效防治水华暴发提供依据,以三峡库区铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为研究对象,研究N、P浓度,Ca~(2+)浓度,光强,温度对铜绿微囊藻生长、胞外多糖(EPS)合成和群体微囊藻形成的影响,并对比分析了单细胞和群体微囊藻的形态特征.研究发现当N≤100 mg/L、P≤5 mg/L时,铜绿微囊藻生物量和EPS合成量随着N、P浓度增加而增加;适宜浓度的Ca~(2+)(65 mg/L)有利于藻生长,EPS产量随着Ca~(2+)浓度增加而降低,过高浓度的Ca~(2+)在刺激微囊藻细胞分泌EPS的同时可能会促进其溶解,Ca~(2+)和EPS均对微囊藻群体形成起桥架粘结作用;光照和温度对EPS合成有一定促进作用,且其促进效果均高于N、P和Ca~(2+)作用,20℃是同时满足微囊藻生长及EPS合成的最有利条件.群体细胞比单细胞周围的胶质鞘更加明显和清晰,多糖胶鞘表面有许多Ca~(2+)晶体,从微观角度可以确定Ca~(2+)在EPS合成及群体形成中起着重要作用.     

三峡水库童庄河浮游植物及其与水质的关系

通过对三峡水库支流童庄河库区的浮游植物进行调查,共检出浮游植物132种,其中蓝藻门23种,隐藻门2种,甲藻门3种,硅藻门55种,裸藻门3种,绿藻门46种.其中硅藻门的种类居首位,甲藻和隐藻则在数量上占优势.主要优势种为飞燕角甲藻(Ceratium hirundinella)和隐藻一种(Cryptomonas sp.).浮游植物的种类和数量随季节和水域不同而呈现差异.应用水质理化指标、污染指示种和污染指示群落评价童庄河水质,显示其水质为Ⅴ类,为β-中污型水体.     

三峡库区消落带土壤有机质和全氮含量分布特征

在三峡库区消落带落干期间(2010年4月),对库区巫山-重庆主城区段消落带土壤有机质(OM)和全氮(TN)含量分布及与土壤理化性质的相关性进行了调查研究.结果表明该区域消落带土壤OM和TN含量均较低,分别为10.70±4.03和0.84±0.39 mg/g,且服从正态分布.消落带土壤碳氮比(C/N)较低,推测消落带土壤无机氮在淹水期间存在向上覆水体释放的可能性.在与其它关于土壤OM和TN含量研究的比较中,研究区域内土壤OM和TN含量处于偏低的水平;而在与对照带样品的比较分析中发现,消落带样品的OM和TN含量变异系数均偏低,因此消落带干湿交替可减小不同区域消落带之间土壤OM和TN含量差异.相关性分析表明,消落带土壤pH、ORP、TN与OM之间呈显著正相关,可见研究范围内消落带土壤氮形态可能主要以有机氮的形式存在于有机质中,而C/N与TN呈负相关,与OM相关性不显著,表明C/N的大小主要取决于TN含量.     

三峡工程运行对鄱阳湖水位影响试验

三峡工程运行改变了长江中下游水沙情势,影响了鄱阳湖湖区水位,造成了水资源利用、水质、湿地和生态等方面的新问题.实测日水位资料分析认为:湖区水位年内变化可分为低水、涨水、顶托倒灌和退水4个阶段;顶托倒灌阶段湖区水位基本由长江干流控制,另外3个阶段湖区水位受湖口流量和长江干流的共同影响,受影响程度与水位站位置、湖口流量和长江干流相互作用强弱有关;三峡工程运行没有改变鄱阳湖水位"高水湖相、低水河相"的基本特征,但对水位造成了一定影响.开展物理模型试验探索三峡工程运行对湖区水位的影响程度,结果表明:蓄水期三峡工程运行造成湖区水位降幅较大,枯水年都昌站平均(最大)降幅为0.94 m(2.58 m),枯水年湖区水面面积减小68%;增泄期会增加湖区水位,都昌水位最大增幅约1 m,平水年湖区面积增加约32%;枯水期三峡工程运行对鄱阳湖水位基本无影响.     

三峡澎溪河高阳平湖碳通量初步分析及不确定性

为明确三峡水库支流澎溪河回水区的碳收支特征,以澎溪河高阳平湖水域为研究对象,建立了河道型水库主要路径碳收支估算方法,对高阳平湖从2011年9月至2012年8月一个完整水文周年内主要路径的碳通量进行了收支动态分析.结果表明,2011年9月至2012年8月,澎溪河高阳平湖水域河流输入的碳通量为133548.55 t C,输出的碳通量为125651.82 t C,水-气界面的扩散碳通量为762.56 t C,消落带土-气界面的扩散碳通量为123.74 t C,水中气泡的释放碳通量为0.38 t C,降水输入的碳通量为104.58 t C,全年高阳平湖水域碳的净积累量为7114.63 t C,宏观上呈现碳积累特征;澎溪河高阳平湖水域水体碳素总体上呈现出河道型水库特有的纵向输移特征.高阳平湖水域上游大量碳素的输入及其在高阳平湖水域的滞留可能会是该水域水-气界面温室气体释放的主要来源.尽管总体上高阳平湖全年呈现出碳积累的特点,但一些方法依然存在不确定性(水-气界面扩散碳通量和气泡释放碳通量的时空异质性等),需要更系统、更长期的工作予以验证或改进.     

三峡水库水面蒸发年内滞后效应分析

水面蒸发在季节变化上相比净辐射等气象要素的相位延迟反映了水体储热对水面蒸发的影响,量化这一对气象要素波动的滞后响应对理解和估算深水水库(湖泊)蒸发非常重要。三峡水库等河道型深水水库的水位和面积具有显著周期性变动,使得其水面蒸发的响应模式更为复杂,而目前对其认识非常薄弱。本文利用2013年8月—2020年7月三峡水库巴东站水面蒸发场和陆面蒸发场的蒸发和气象观测数据,分析了水面蒸发的季节变化及其年内滞后效应。结果表明:水面蒸发场蒸发量在年内的8和12月呈现双峰变化,与只有8月单峰值的陆面蒸发场蒸发量显著不同。水面蒸发场蒸发量相对净辐射、平均气温和水面温度分别存在4、3和2个月的滞后,而陆面蒸发场蒸发量相对滞后时间均在1个月以内;水面与陆面蒸发场相比,水温、蒸发量和水面与大气饱和差之间的滞后时间分别为1、3和4个月,而平均气温和净辐射之间不存在滞后。本文揭示出三峡水库巴东段水面蒸发年内滞后效应主要受到水库水温引起的水面与大气饱和差在季节上滞后的影响,需通过深入分析水温的时空变化来明确整个三峡水库的水面蒸发特征。