O3,CO2浓度及太阳光谱变化对作物光合作用影响的数值模拟研究

对光合作用 蒸腾作用 气孔调节进行耦合 ,从生物化学尺度扩展至冠层尺度 ,发展了一个冬小麦冠层光合作用生态动力模式 ,模式考虑了O3,CO2 和光谱变化对作物光合的综合影响。利用美国光合作用实测资料对模式进行验证 ,叶片模式通过了相关显著性检验并具有较高的准确度。数值分析表明 :当O3 浓度由 0× 10 -9V/V上升至2 0 0× 10 -9V/V时 ,冠层光合速率下降 2 9%左右 ;当CO2 浓度由 330× 10 -6V/V上升至 6 6 0× 10 -6V/V时 ,冠层光合速率增加大约 37% ;当光谱比例系数由目前的 0 .5下降至 0 .4时 ,冠层光合速率将下降 2 7%左右。对于污染严重、易发生光化学烟雾的城郊附近 ,在阳光强烈的典型晴天 ,中午O3 浓度达到 2 0 0× 10 -9V/V时 ,即使气候条件不发生改变 ,CO2 浓度对作物光合作用的正效应也不足以弥补O3 浓度升高所造成的负效应 ,冠层光合速率将比目前干洁地区略有下降 ,如果进一步考虑光合作用有效辐射光谱成分下降至 0 .4左右 ,冠层光合作用将比目前的BASE值下降 35 %左右。     

Modification of the SUNFLUX Solar Radiation Scheme with a New Aerosol Parameterization and Its Validation Using Observation Network Data

SUNFLUX is a fast parameterization scheme for determination of the solar radiation at the Earth's surface.In this paper,SUNFLUX is further modified in the treatment of aerosols.A new aerosol parameterization scheme is developed for five aerosol species.Observational data from Baseline Surface Radiation Network(BSRN),Surface Radiation Budget Network(SURFRAD) and Aerosol Robotic Network(AERONET) stations are used to evaluate the accuracy of the original and modified SUNFLUX schemes.General meteorological data are available at SURFRAD stations,but not at BSRN stations.Therefore,the total precipitable water content and aerosol data are obtained from AERONET stations.Fourteen stations are selected from both BSRN and AERONET.Cloud fraction data from MODIS are further used to screen the cloud.Ten-year average aerosol mixing ratios simulated by the CAM-chem system are used to calculate the fractions of aerosol optical depth for each aerosol species,and these fractions are further used to convert the observed total aerosol optical depth into the components of individual species for use in the evaluations.The proper treatment of multiple aerosol types in the model is discussed.The evaluation results using SUNFLUX with the new aerosol scheme,in terms of the BSRN dataset,are better than those using the original aerosol scheme under clear-sky conditions.However,the results using the SURFRAD dataset are slightly worse,attributable to the differences in the input water vapor and aerosol optical depth.Sensitivity tests are conducted to investigate the error response of the SUNFLUX scheme to the errors in the input variables.     

双参数微物理方案的冰相过程模拟及冰核数浓度的影响试验

利用耦合Morrison 2-mon(MOR)双参数微物理方案的中尺度天气研究与预报模式(WRF)中的单气柱模式,对热带暖池国际云试验(TWP-ICE)期间的个例进行数值模拟。通过与观测资料和云分辨率模式的模拟结果进行对比,检验MOR方案对热带对流云系的微物理特征的模拟能力。模拟结果显示:MOR方案能够较好地模拟出热带云系中液相和冰相水凝物的垂直分布以及随时间的演变特征。地表向下长波辐射和大气顶向外长波辐射的量级和时间演变趋势同观测也非常接近。对与冰晶和雪有关的云微物理特征分析之后发现:季风活跃期,冰晶主要的源汇项有凝华增长过程、沉降过程、冰晶向雪的自动转化以及冰晶被雪碰并的过程。由于冰晶主体位于温度低于―20℃的高空,因而它对雨水的形成主要是间接贡献。同时期雪的主要源汇项中,凝华增长和沉降过程占据着主导地位。雪的凝华过程消耗了大量的水汽,可能抑制了冰晶的增长。另外雪的融化过程非常强盛,是产生降水的重要因子。季风抑制期,冰相的微物理过程变得相对简单且整体削弱,以凝华升华和沉降过程为主。凝华凝冻核的数浓度(N_dep)的气溶胶敏感性试验表明:季风抑制期,高空的冰晶云的宏观和微观性质对凝华凝冻核数浓度的响应情况呈现显著的线性特征。冰晶的含量随着N_dep的增加而增加,反之降低。该时期微物理过程主要同冰晶有关,水分的分配较为简单,N_dep增加时,高空冰云中小冰晶粒子数目增多且云顶升高,使得大气顶部向外长波辐射(OLR)值减小,反之冰云主体中冰晶有效半径增加,高空的冰云更加透明,云顶更低,对 OLR值增加起促进作用。而季风活跃期,微物理过程复杂,冰晶云的宏微观特征对N_dep的响应表现出一定的不规律特征。     

GRAPES_Meso背景误差特征及应用

基于2015年6月—2016年5月GRAPES_Meso有限区域中尺度数值预报模式产品,采用美国国家气象中心（NMC）方法和高斯函数拟合方案统计中国区域的背景误差和水平相关尺度随纬度、高度和季节的变化特征。结果表明:控制变量的背景误差与水平相关尺度不仅随高度和纬度有明显变化,其中非平衡Exner气压和比湿具有明显的局地性和季节变化特征。非平衡Exner气压的背景误差在青藏高原地区较大,且冬季最大,夏季最小。比湿背景误差在低纬度热带季风区较大,且夏季最大,冬季最小。非平衡Exner气压和比湿的水平相关尺度在冬季最大,夏季最小。同时文中采用随高度变化的水平相关尺度替换GRAPES-3DVar中单一尺度参数,1个月的分析和模式预报试验表明,6 h的位势高度预报在对流层有明显改进;风场分析及其12 h内的预报在平流层改进明显;对24 h不同量级降水的预报有显著正贡献,也显著改善24 h内的小雨、中雨和大雨的空报现象,明显改善12~24 h特大暴雨的漏报现象。     

大豆晴天群体光合作用农业气象数值模拟

运用农业气象、气象学等知识建立了一个晴天大豆群体光合农业气象数值模式.模式考虑了大豆叶片空间结构特征及本身生物学特征, 积分达到了瞬时时间尺度, 可以较准确地模拟出群体光合日变化过程, 平均模拟误差在8.7%左右, 并较好地反应了大豆群体光合午休过程.利用该模式进行数值分析, 给出了CO₂、辐射及温度对群体光合午休影响的一些规律, 从而为作物超高产攻关提供了一定的理论指导.     

基于自动站资料的灰霾观测判据研讨

针对当前有较大争议的灰霾观测中两个判据(能见度和相对湿度)的阈值选取问题,对嘉兴市2007—2009年人工观测灰霾记录,观测站能见度自动仪及相对湿度等资料以及2007—2009年环保部门空气污染指数、周边地市霾日进行了对比分析,对人工观测灰霾日数的合理性进行探讨;并进一步根据同年份能见度自动仪资料及相对湿度自动站资料,调试不同的阈值,将得出的灰霾天数与人工观测值再次进行对比,最终提出一个适用于本地实际的灰霾日观测判据,并指出经过订正后的自动站资料可替代人工观测值用于霾雾的辨析。     

显生宙罕见的巨鲕及其鲕粒形态多样性的意义:以湖北利川下三叠统大冶组为例

上扬子区早三叠世印度期的地层,从西向东由滨岸相砂泥岩(飞仙关组)到台地碳酸盐岩(大冶组),代表了一个二叠纪与三叠纪之交的大规模碳酸盐台地淹没事件之后、三叠纪早期缓坡型台地的生长发育过程。受制于三叠纪早期的两个海侵—海退旋回,早三叠世印度期大冶组中的鲕粒滩相灰岩经历了自西向东的进积作用。上述沉积作用过程的结果,在湖北利川的三叠系大冶组顶部发育厚层块状鲕粒滩相灰岩;该鲕粒灰岩,较大的粒径以及多样的宏观形态,成为一个窥视鲕粒成因的典型地点。这些主要由碳酸盐泥晶粘聚而成的粒径多超过2 mm的鲕粒,包括同心鲕粒、椭圆鲕粒、复合鲕粒、不规则鲕粒、核心不太清楚的鲕粒等多种类型。这些粒径超过2 mm的巨鲕,不但代表了显生宙较为罕见的沉积学现象,而且有可能代表了二叠纪末期生物大灭绝之后荒凉海底环境的沉积响应,为进一步了解成因还未完全明了的鲕粒所代表的碳酸盐世界提供了一个有意义的实例。     

安徽铜陵胡村矽卡岩型铜矿水-岩反应动力学实验研究

以铜陵胡村矽卡岩型铜矿为研究对象,选择与成矿关系密切的花岗闪长岩,在22 MPa恒压、不间断流动条件下,与纯水在叠层反应器中进行水-岩反应动力学实验研究。结果表明,水-岩反应速率与流体流速成反相关,与流体在体系内的停顿时间成正相关。铜陵地区Cu,Mo等金属矿化普遍分布于岩体附近可能与此有关。成矿流体中的Cu可能主要是在超临界态流体中迁移,在低于临界态条件下从流体中析出;而在体系温度较低时,主要成矿元素Cu难以从岩石中溶出。在相同温度条件下,Cu,Zn等成矿元素的溶解速率存在较大的差异,可能是导致这些成矿元素在空间上出现分带的原因之一。     

1947-2000年上海中心城区居住空间结构演变

基于1947-2000 年9 个时相的上海土地利用遥感调查GIS 数据集, 从土地利用层面对 50 多年来上海中心城区居住空间结构演变进行实证研究。首先分析居住用地扩展与构成的数 量变化特征, 然后采用地理形态分析法划分各时期居住区类型, 并分别从街区与城市两个尺 度对居住区演变进行分析: 在街区尺度下, 以聚类特征表研究居住区的类型变化以及内部土 地利用构成变化; 在城市区域尺度下, 分析不同时期居住区的空间格局变化以及工业用地、 市政商服用地对居住区空间格局演进的影响。研究发现上海中心城区居住空间结构由简单的 组团加圈层结构向复杂的扇形、圈层和组团综合模式演变。其中以1988 年土地有偿使用制度 改革为界, 前期以外围住宅新村圈层扩展与和内部居住区不断被非居住用地侵入形成用地混 合居住区为特征, 后期以外围商品住宅指状扩展和内部旧城更新相结合为特征。     

基于ETM+遥感影像油气晕反演:以新疆雅克拉地区为例

在基于单一方法进行油气勘探的过程中, 前人对波段比值的方法给了很高的评价, 但效果均不显著.为了找到一种高效的综合定量分析方法, 根据ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus) 数据各个波段特征选取ETM753提取构造信息; 在构造控油理论基础上, 对各种比值(如5/1、7/5、7/3、(7-5) / (7+5)等) 分析; 使用标准偏差、相关系数、协方差和特征值对7种波段组合进行了叠加分析, 如[5, NDVI (the Normalized Difference Vegetation Index), 3]、[5, 4, NDVI]、[7, 5, (5/1) ]、[7, 5, (7/1) ]、[7, 5, (7/3) ]、[7, 5, (7/5) ]、[7, 5, (7-5) / (7+5) ]; 最后, 结合构造信息、地质资料等进行综合解译, 发现[7, 5, 7/3]为最佳的波段叠加组合.该方法用于新疆地区雅克拉地区油气晕信息提取效果较好, 同样也可以适用于其他地区.