全球变化与陆地系统综合集成模拟——新一代陆地生态系统动态模型(DLEM)

人类社会从陆地生态系统获取生产和生活资料的同时也作为一种干扰形式改变着地气之间的动态平衡。这三个既独立又相互耦合的子系统共同组成了一个复杂的陆地系统。如何深入理解这一系统的过程和机制是人类应对气候变化挑战的前提条件。陆地生态系统模型作为一种集成工具,已广泛应用于全球变化研究的各个领域,但从输入数据到模型结构和过程等诸多方面仍存在很大的不确定性。近年来,随着大气和地面生态观测网络的不断完善以及遥感等空间技术的不断强大,使陆地生态系统模型进一步发展和突破成为可能。新一代多因子驱动的陆地生态系统动态模型(DynamicL and Ecosystem Model,DLEM)正是在这一背景下应运而生的。本文旨在介绍DLEM的主体框架、输入输出变量、关键过程、主要功能和特点。     

中国沿海常见鲳属鱼类耳石形态研究

本研究采集中国沿海常见五种鲳属鱼类并对其耳石进行系统的多元形态学描述与比较。耳石形态在整体轮廓、边缘以及前部表现出明显的种间差异,展现了耳石形态的种内特异性。随着基因隔离与种间分化,鲳属鱼类耳石也逐渐变薄且基叶、翼叶更为发达。上述观察到的种间耳石形态差异与鱼体本身生活的水层以及温度联系紧密。96.6%的判别成功率也证明鲳属鱼类耳石显著的种间差异,表明形态学方法可以作为鲳属鉴别的有效手段之一。     

初始场与云微物理参数方案在飑线数值模拟中的对比研究

采用CM1模式以200 m的高精度水平网格距对一次东北冷涡下的飑线过程进行模拟,采用1 km的水平网格距进行对比试验探究网格距的影响,并通过探空资料的替换与修改研究不稳定能量和垂直风切变对飑线发展的影响。研究表明,水平网格距增大主要使系统演变减缓,强度也有一定的减弱;初始场的不稳定能量减小会使飑线减弱明显,直至无法生成;垂直风切变对飑线的形成影响较小,主要改变了飑线的结构,没有垂直风切变时形成的飑线更为松散。最后的敏感性试验研究了7种云微物理参数方案对飑线内水粒子分布的影响,发现不同的云微物理参数方案会使水粒子的含量和分布出现变化,进一步影响固、液态的降水,飑线模拟采用的NA方案高层冰和雪含量最高,但由于雨和降落到地表的雹、霰含量低,使得累计降水量最小。     

一次罕见强飑线10级大风的雷达回波特征分析

利用宜春、南昌、景德镇等地多普勒天气雷达资料以及常规观测与加密自动站等资料,分析2018年3月4日江西罕见强飑线过程及其伴随的区域性10级以上雷暴大风的成因与雷达回波特征。结果表明:(1)该过程飑线系统发生在槽前暖区,低层强西南暖湿平流、中层干冷空气、强中低空垂直风切变维持为飑线系统提供了有利的环境条件。(2)飑线后侧入流急流的动量下传和干空气卷入风暴的蒸发作用共同导致强烈下沉气流造成快速移动的冷池并引起地面大风。(3)区域性10级雷暴大风的雷达回波特征突出:弓形回波尺度大(200～450 km)、中心强度强(55～60 dBz)、移速快(100～120 km·h~(-1));低层径向速度异常大并出现速度模糊;边界层内大风速核前侧径向辐合强,低层最大径向速度切变大;强回波中心、径向风大风速核和径向辐合带均存在前倾特征。(4)低仰角径向速度图上31 m·s~(-1)以上大风速核和30 m·s~(-1)·(10km)~(-1)以上径向速度切变,反射率因子图上移速大于100 km·h~(-1)的弓形回波,以及风廓线(VWP)图上20 m·s~(-1)大风速核高度下降,都可作为10级大风临近预警的参考指标。     

水平绳索随钻定向钻进技术研究与应用

水平孔绳索取心钻进时, 钻具回转轴线与自身重力方向不在一条直线上, 地面孔口加压, 受地层软硬或岩层产状作用下, 钻孔轨迹都会发生偏斜, 目前暂无有效办法实现随钻定向纠斜。针对此问题, 开展了小直径水平绳索随钻定向仪器的推送、固定、打捞机构研究, 创新形成一套水平绳索定向钻进器具和定向技术, 并在川藏铁路多吉隧道水平钻孔进行随钻定向纠斜, 成功抑制钻孔上漂趋势, 并降斜3°, 为地质勘查水平绳索取心定向钻进轨迹控制提供支撑。      

西太平洋杜氏枪鱿(Uroteuthis duvaucelii)群体形态差异分析

杜氏枪鱿(Uroteuthis duvaucelii)为西太平洋海域广布种,形态特征易受地理阻隔和生态环境等因素影响。采用形态学观察和多元统计分析方法(包括主成分分析、判别分析、聚类分析和单因素方差分析),对采自南通、宁波、南麂岛、东山、汕头、阳江和泰国湾的杜氏枪鱿7个自然群体共202个样品的形态差异进行了比较分析。结果显示:雌、雄群体主成分分析都得到5个主成分,累积贡献率分别为63.395%和67.591%,主成分1和主成分2的散点图均显示各群体存在重叠;雌雄群体的综合判别准确率分别是58.7%和57.3%;雌、雄群体的聚类分析结果基本一致,将7群体分成两支:泰国湾群体与南通、阳江群体聚为一支,宁波、南麂岛、东山和汕头群体聚为一支;所有群体形态测量指标的单因素方差分析结果无显著差异。泰国湾雄性第三腕大吸盘角质环齿数只有7个,与其他群体(11~15个)差异极显著,雌性个体角质环无显著差异。此外,扫描电镜结果显示泰国湾和阳江样品的齿舌形态和大小具显著差异。研究结果为杜氏枪鱿种质资源保护、合理利用与科学管理提供基础资料。     

城市近地层风特征与污染系数分析

使用黑龙江省风能资源专业观测网依兰测风塔2010年5月-2011年4月期间10、50、70、100m四层测风数据,对依兰风特征进行分析。结果表明：测风塔各高度风速具有一致的日变化规律,均是白天大,夜间小。随高度升高,风速变化趋势减弱,100m高度与下层显现出不同的变化特征,具有高空风速的日变化特征。垂直气流速度各时刻平均值均为正值,日变化规律与水平风速基本一致,也是白天较大,夜间较小。风廓线指数n值夜间较大,且稳定,均在0．25左右,08时后,随着温度升高,上下层空气能量交换增大,a值迅速减小,12—14时最小,仅为0．11,之后又迅速增大。各高度主导风向一致,随高度增大,主导风向频率升高。各高度污染系数最大值对应的风向一致,随高度增加,污染系数较小的风向区间增加,有利于大气污染物的扩散。因此增加排放高度,可以有效减少城市近地面的大气污染物浓度。     

渗透系数升尺度对非均质含水层溶质迁移影响研究

区域非均质含水层地下水污染物迁移模拟中尺度选择十分关键。以下辽河平原浑河洪积扇为例,依据钻孔资料用T-PROGS软件生成非均质渗透系数场,以此模拟污染物在三维非均质含水层中不同离散网格尺寸以及不同迁移模型条件下的迁移情况,结果表明不同迁移模型条件下网格尺寸大小对污染物迁移的影响较大,双域模型条件下污染物浓度穿透曲线出现明显的"拖尾"现象,穿透曲线"拖尾"转折点浓度与模型参数有关。在近源处网格尺寸的变化对双域模型的影响大于对对流—弥散模型的影响。