大气粉尘中的矿物及其环境健康效应研究进展

大气粉尘中的矿物主要来源于土壤尘、建筑工地和局地扬尘,颗粒较小,一般呈不规则形状,表面凹凸不平。矿物粉尘具有很强的生物活性,对人体健康、生物效应有其特有的生理作用。矿物粉尘表面活性基团影响粉尘的生物效应。矿物粉尘本身或刺激吞噬细胞而产生的自由基对细胞的损伤和粉尘性疾病的形成起着至关重要的作用。大气粉尘成分、表面特性以及矿物粉尘对人体正常宿主菌群的抑制性和毒性效应研究是矿物粉尘环境健康效应研究的重要方向。     

干旱区潜水蒸发研究进展

在干旱区蒸发强烈,潜水蒸发不仅会造成地下水水量上的损失,而且会引起土壤盐渍化,影响植被生长。研究总结干旱区潜水蒸发规律对节约水资源、保护生态环境等都具有重要意义。综述了干旱区潜水蒸发的研究意义、影响因素、研究方法及其应用。     

大气影响下平顶山膨胀土地表蒸发研究

为探索膨胀土的蒸发特征,对平顶山市区膨胀土进行了不同初始含水量土体的室内和室外蒸发试验研究,测试了蒸发过程中土体含水量在不同深度的变化。对室内、外试验结果及其差异性进行了分析,发现室内和室外土样的蒸发强度差别较大,但是蒸发系数相差不大,蒸发系数与土体含水量、含水量梯度有较强的相关性。地表土体接近饱和时,蒸发系数在1上下波动。随着蒸发的持续,蒸发系数随地表含水量降低而下降,含水量梯度随地表含水量的降低而升高。当地表含水量达到残余含水量时,含水量梯度达到极大值,持续蒸发含水量梯度将继续减小。土体蒸发系数与蒸发历时进行拟合,呈较好的对数关系。     

普若岗日冰原表面运动特征观测研究进展

冰川运动特征的分析研究有助于了解冰川的基本性质,是冰川学研究的重要内容之一.40a来,我国冰川学者先后对天山、阿尔泰山、祁连山、喀喇昆仑山、喜马拉雅山、念青唐古拉山以及横断山等部分冰川进行了冰川运动的观测研究^[1～6],施雅风、黄茂桓等较为系统的总结了天山乌鲁木齐河源一号冰川的运动机理以及我国大陆型冰川运动的某些特征.这些分析观测的冰川类型均为山谷冰川或冰斗山谷冰川,而对冰帽型冰川的运动特征的观测分析甚少.     

伊犁河谷大气降水同位素特征及环境意义

为研究伊犁谷地降水同位素特征及陆地内循环对其的影响,为流域水循环研究提供科学依据,于2016年在伊宁、尼勒克和新源气象站采集降水同位素样品。采用回归对照法,讨论降水氘氧稳定同位素的影响因素。研究表明,研究区大气降水线方程为δD=7.96δ^18O+10.37,与全球大气降水线较接近,水汽主要由西风带输送;氘氧同位素夏季富集冬季贫化而氘盈余无规律变化,由于降水过程不仅受温度效应,还受到水汽陆地再循环影响。冬夏季样品在D-^18O关系图中分布特征,证明冬夏影响降水同位素本地水循环因素不同,夏季以云下蒸发为主。根据对氘过量计算的夏季降水雨滴蒸发分数为4.1%~16.2%,再次证明夏季云下蒸发效应明显,而在冬季云下蒸发效应几乎不会发生。     

青藏高原大气气溶胶研究进展

大气气溶胶是地球大气成分中含量很少的组分之一, 但其对气候环境以及人类健康有着极其重要的影响. 由于青藏高原地理单元的独立性和特殊性, 该地区气溶胶特征和行为的研究引起越来越多的关注.回顾了青藏高原大气气溶胶研究的历史和分析监测方法, 从气溶胶的基本特性、 气候效应、 环境效应三个方面综述了20世纪90年代以来青藏高原大气气溶胶研究的成果, 并对该地区研究的前景有所展望.     

土体水分蒸发研究进展

土体水分蒸发是土体-大气物质和能量交换的主要过程之一,对土体的工程性质有重要影响,是许多工程和环境问题的直接诱因,但长期被本学科所忽视。基于国内外近些年来其他学科领域围绕土体水分蒸发问题所取得的研究成果,分别从土体蒸发量确定方法、试验方法、蒸发过程、影响因素及理论模型等几个重要方面总结了该课题的研究现状及进展,取得如下主要认识：（1）准确确定土体的实际蒸发量是土体水分蒸发研究的核心课题,目前主要有理论计算法和直接测量法两种途径;（2）开展蒸发试验是掌握土体水分蒸发过程和研究土体水分蒸发机制的重要途径,目前主要有室内试验和原位试验两种。相比而言,基于环境箱的室内蒸发试验方法具有较好的应用前景;（3）土体水分的蒸发过程可划分为3个阶段：常速率、减速率和残余阶段;（4）影响土体水分蒸发的因素归纳起来可分为内部土性和外部环境因素两类,前者主要影响土体水分的传输能力,后者主要影响蒸发能量的供应强度;（5）当前关于土体水分蒸发量的计算和预测模型较多,但往往存在误差大、适应范围窄或参数难于获取等不足。基于上述认识,并结合本学科的研究背景,提出了今后该课题的研究重点和方向,包括减速率阶段的蒸发机制、土性参数与蒸发速率之间的量化关系、黏性土尤其是膨胀土中水分的蒸发和迁移机制、高精度原位土体水分蒸发试验设备的研发和构建通用型的土体水分蒸发理论模型等。     

海上某气田悬空侧钻水平分支井技术及应用

E海低孔渗气田储量占总储量的93%,提高低渗透、特低渗透气田开采率,已经成为油气田勘探开发的重要课题。水平分支井技术成为提高低渗透、特低渗透气田开采率的重要手段,使用水平分支井技术提高气田开采率在国内外油气田开发已有先例且效果显著。水平分支井技术,是水平井和侧钻井等多种钻井技术的融合,是当今石油开采工业的热门技术,已在海油E海域多个油气田应用,是实现低渗气田高效开发的重要技术手段。因此,深入研究总结水平井分支井钻井技术意义重大。本文针对水平分支井侧钻技术,深入分析并结合X气田水平分支井现场实钻情况,总结出水平分支井在该区块现场应用的关键,为以后水平分支井在低渗油气田的推广和应用提供借鉴。     

大气气溶胶地球化学研究进展

大气气溶胶地球化学研究进展刘广深，洪业汤（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）关键词大气，气溶胶，生物地球化学循环天然和人为的颗粒物发生过程使低层大气尤其是对流层，成为大气气溶胶的圈层。大气气溶胶在地球表面无时无处不在，对人类生活和自然过程有...     

广义非线性蒸发互补关系研究进展

互补关系最初以陆面蒸发对大气蒸发能力的线性反馈作用为基础,指能量输入一定的情况下,陆面蒸发量与大气蒸发能力随陆面水分供应条件变化发生的大小相等、方向相反的"互补"变化,基于互补关系能够利用常规气象数据进行实际蒸发量的估算.目前互补关系被拓展为描述陆面蒸发与大气蒸发能力之间非线性相互作用规律的一种本构关系,提出了3种广义非线性蒸发互补关系:韩松俊等的S型函数公式(2012年),Brutsaert的多项式公式(2015年)以及Crago和Szilagyi在多项式公式基础上提出的对自变量进行动态标度的方法(2016年).3种非线性互补关系采用不同的边界条件,对陆面水分条件的影响具有不同的处理思路,反映了对陆面蒸发与大气蒸发能力之间相互作用规律的不同认识.通过梳理广义非线性互补关系的发展历程和争论,分析争论背后认识和研究思路的差异,以期为蒸发研究的发展提供参考.     

陆面上总体输送系数研究进展

从陆面上总体输送系数的研究历程、计算方法和时空变化特征以及与地面各要素之间的依赖关系等几个方面,对该领域的研究工作进行了回顾和总结。在此基础上,探讨了该领域研究中存在的几点科学问题：①需要解决非均匀下垫面地表参数的计算和观测以及发展适用于非均匀下垫面的相似性理论等难题;②对我国湿润地区地表总体输送系数的研究需要加强;③能否对非均匀复杂下垫面陆气相互作用过程进行全面的认识,地表参数由“点”到“面”的推广是关键也是难题。最后对利用卫星遥感结合地面观测资料估算非均匀下垫面地表特征参数和能量通量的可行方法进行了讨论与展望。     

Impact of water overexploitation on highland lakes of eastern Ethiopia

The eastern Ethiopian highland is endowed with large potential of water resources in terms of rainfall, groundwater and surface water. Yet, due to overpumping of lake water and groundwater and environmental degradation, Lakes Haromaya and Adele have completely dried up. The environmental degradation, due to deforestation and clearing of land for farming, has increased the rate of siltation in the lakes that dramatically decreases the lakes’ volume and surface albedo, which increased the rate of evaporation. The impact of these factors is aggravated due to decreasing net recharge to the lake and the alluvial aquifer. Over the last 35 years, pumping of lake water for irrigation, mainly for subsistence farming, domestic and industrial use shows an increasing trend. Hence, the available water for drinking and industrial purposes decreased drastically. In this research, classical Penman aerodynamic combined energy budget, Penman nomogram methods, conventional soil moisture water balance method and Penman–Monteith model were adopted to estimate free evaporation, actual and potential evapotranspirations. The results indicate that evaporation is the dominant factor for the loss of water and water abstraction is 316% higher than the effective precipitation, which is 110 mm/year. Therefore, overexploitation of the available resources has played an aggravating role for the loss of the lakes in the area. The main cause for such resource depletion is the lack of integrated water resources management strategies. The current water shortage in the area has mainly affected urban residents of Harar, Awoday and Alemaya towns and the surrounding villages, which depend heavily on the two lakes. To alleviate the current crises interbasin water transfer and rainwater harvesting would be possible alternatives besides ameliorating environmental situation of the basin.     

全球大气季节内振荡对长江流域持续暴雨影响的研究进展

在引证论述大气季节内振荡(ISO)对暴雨(强降水)重要作用的基础上,概括性地回顾影响长江流域持续暴雨的大气ISO基本特征及其形成机制的主要成果。重点针对全球热带内外不同时间尺度的大气ISO的空间变化和年际变化与长江流域持续暴雨之间联系的研究工作进行总结评述,较为完整地总结长江流域夏季降水季节内变化的气候特征和全球不同空间和时间尺度的ISO对东亚副热带地区持续暴雨影响的已有认识,并结合2个半球的ISO与长江流域持续暴雨关系的研究现状,对未来暴雨(强降水)与不同时尺度ISO相互作用及其在10～30 d延伸期预报中的应用中有价值的科学问题和研究热点进行探讨,以期强调南半球ISO变化在全球和东亚副热带气候系统中的重要地位,提高夏季长江流域持续暴雨10～30 d延伸期预报和旱涝气候预测准确率。     

祁连山-黑河流域水循环中的大气过程

利用气象台站探空资料、地面观测资料和NCEP/NCAR再分析气候资料,分析了祁连山-黑河流域水循环中的大气过程,结果表明:受西风带波动影响的水汽来源贫乏是此区大气水汽含量少的原因之一;水汽输送通量辐散是此区大气水汽含量少的原因之二;就年平均而言,祁连山-黑河流域大气水汽含量仅为高湿的江南地区的20%,为半干旱区的华北中部的约40%;高海拔的祁连山区因降水效率高,地面蒸发量小,地表水物质易于聚积形成径流;黑河流域因降水效率低,降水量值与地面蒸发量值相当,对地表水的贡献很小。在祁连山黑河流域25°×25°区域上空,大气年输入水量为6678亿m3,输出为6502亿m3,净输入水量为176亿m3;输入水汽呈逐年减少的趋势。20世纪70～80年代有明显的下降,近40年来祁连山黑河流域的气温在升高,大气中的水汽含量在减少,降水量的减少将难以避免。     

南海海-气通量交换研究进展

1998年的"南海季风试验(SCSMEX)"已经过去10年了,SCSMEX启动的南海海-气通量试验研究也有10个年头.在SCSMEX和国家自然科学基金面上项目"南海季风爆发期近海面层通量观测和湍流结构的观测研究"支持下,10年来在西沙实施了3次(1998年、2000年、2002年)海-气通量观测试验,开展了试验资料分析研究,重点是西南季风爆发前后海-气通量交换过程研究,辐射通量、感热通量、潜热通量、动量通量随天气条件的变化研究,海-气通量日变化,通量交换系数以及通量变化对低层大气、上层海洋的影响研究.对10年来南海通量研究作一回顾,对未来的通量观测研究计划特别是2008"亚洲季风年"西沙通量观测提出一些建议.     

南海海—气通量交换研究进展

1998年的“南海季风试验（SCSMEX）”已经过去10年了,SCSMEX启动的南海海—气通量试验研究也有10个年头。在SCSMEX和国家自然科学基金面上项目“南海季风爆发期近海面层通量观测和湍流结构的观测研究”支持下,10年来在西沙实施了3次（1998年、2000年、2002年）海—气通量观测试验,开展了试验资料分析研究,重点是西南季风爆发前后海—气通量交换过程研究,辐射通量、感热通量、潜热通量、动量通量随天气条件的变化研究,海—气通量日变化,通量交换系数以及通量变化对低层大气、上层海洋的影响研究。对10年来南海通量研究作一回顾,对未来的通量观测研究计划特别是2008“亚洲季风年”西沙通量观测提出一些建议。     

大气硝酸盐中氮氧稳定同位素研究进展

受人类活动和工农业快速发展的影响,大气硝酸盐(NO_3^-)污染越来越严重且已成为世界范围内的环境问题之一。探究大气NO_3^-的稳定同位素组成(δ15N,δ18O和Δ17O),可以为深入理解大气氮循环、有效控制大气NO_3^-污染提供有力依据。综述了目前大气NO_3^-不同来源NOx的δ15N值、NO_3^-的δ15N季节变化特征及主要影响因素,总结了大气中不同氧化剂的δ18O值和Δ17O值,归纳了全球范围内部分大气NO_3^-中δ18O值和Δ17O值的时空分布特征及可能影响因素,回顾了NO_3^-同位素分析测试技术的主要进展,在前期工作基础上提出未来大气NO_3^-稳定同位素研究应更多关注NO_3^-的氧化生成机制(不同类型氧化剂同位素组成时空差异)、不同NOx来源的δ15N组成、借助化学模型开展大气NO_3^-循环过程等方面的研究。     

Review of the Study on the Stable Isotopes of Nitrogen and Oxygen in Atmospheric Nitrate

Due to the emissions from intensive human activities and rapid development of industry and agriculture, atmospheric nitrate (NO {}_3^{-} ) contamination is becoming more serious and now is a worldwide environmental problem. The isotopic compositions of NO {}_3^{-} (δ¹⁵N, δ¹⁸O and Δ¹⁷O) can deliver more information than the concentration alone, i.e., the nitrogen and oxygen isotopes can suggest the sources of NO {}_3^{-} and oxidation capability of the atmosphere, providing a powerful tool for investigating atmospheric nitrogen cycling and atmospheric NO {}_3^{-} pollution control. The δ¹⁵N of different sourced NO {}_3^{-} in the atmosphere, as well as the seasonal variation of δ¹⁵N (NO {}_3^{-} ) and the associated mechanisms were reviewed. In addition, the oxygen isotopes of various oxidants and NO {}_3^{-} (δ¹⁸O and Δ¹⁷O) in the atmosphere were summarized, and the global distribution patterns of the oxygen isotopes of NO {}_3^{-} were discussed. Lastly, the available analysis techniques of isotopic compositions of NO {}_3^{-} were reviewed. Based on the research progress of NO {}_3^{-} isotopes in the atmosphere, it was suggested that further investigations should focus on measuring the isotopic compositions of oxidants and NOx from different sources, characterizing the production mechanisms of NO {}_3^{-} , as well as investigating chemical recycling between NOx and NO {}_3^{-} with the aid of atmospheric chemical models.     

Review of Methods for Simulating Land Surface Temperature at the Pixel Scale Based on Ground Measurements over Heterogeneous Surface

Remotely sensed Land Surface Temperature (LST) is a key parameter for studying the global climate changes and the exchanges of water and energy. Acquiring LST accurately is important to diagnose the change of environment on earth. Quantifying the uncertainty of remotely sensed LST is the first step of its application. However, due to the difficulties in obtaining the ground truth of LST at the pixel scale, it is difficult to validate the remotely sensed LST. Here, methods for simulating the LST at the pixel scale based on ground measurements over heterogeneous area were reviewed. From the way to construct the ground scene, these methods were classified into three types, including the Modified Geometric Projection model (MGP), realistic structural three-dimensional model, and other model. The advantages and disadvantages of these models were examined and compared. Finally, some issues in simulating LST at the pixel scale over heterogeneous area needed to be solved and on-going directions in the future were summarized.     

Review of the Atmospheric Response to the Ocean Mesoscale Eddies

As one of the most important mesoscale ocean features, the mesoscale eddies are omnipresent and have significant impact on the overlying atmosphere. Based on the comprehensive review of the influence of mesoscale eddies on the atmospheric boundary layer and the local circulation, the corresponding physical mechanisms and their impacts on weather systems were presented systematically. ①Eddy-induced SST anomalies may modify the surface wind speed, horizontal divergence, cloud and precipitation through turbulence heat flux anomalies. Meanwhile, additional secondary circulations arise over the eddies. What is more, there are obvious regional and seasonal differences for atmospheric responses. ② Studies in the South China Sea, the Kuroshio Extension region and the Southern Ocean indicate that atmospheric responses to mesoscale eddies can be explained by the changes of sea level pressure or the vertical momentum transport. These two mechanisms can be distinguished by the phase relationship between the atmospheric anomaly center and the eddy core. Diagnosis on the inner dynamical processes may draw better conclusions. ③The energy conversions are affected by mesoscale eddies, which may affect storm tracks and jet streams, and finally result in distant influences on weather patterns. Moreover, sea temperature anomalies from sea surface to the thermocline associated with mesoscale eddies have significant impacts on the intensification and the maintenance of tropical cyclones.