极端气候事件对陆地生态系统碳循环的影响

近年来,极端气候事件发生频率增加,对陆地生态系统服务功能和人类社会生产生活造成严重影响.碳循环是驱动陆地生态系统变化的关键过程.准确理解和评估极端气候事件对陆地生态系统碳循环的影响,能为人类社会减缓和适应气候变化提供重要科学依据.文章以干旱、极端降水、极端高温和极端低温为例,系统总结了极端气候事件对陆地生态系统碳循环的影响及其机理.已有研究表明,干旱是当前陆地生态系统碳汇功能的重要胁迫因子,对生态系统生产力和呼吸都存在压制作用,但生产力对干旱的敏感性一般高于呼吸对干旱的敏感性,从而导致陆地生态系统碳汇功能显著削弱,甚至使之变成碳源.不同模型对干旱导致的碳循环变化模拟结果差异很大,显示目前学术界对生态系统碳循环响应干旱机制的认知有限,尤其是干旱对热带植被生长的影响机制仍存在较大争议.极端降水事件对生态系统碳循环的影响存在显著区域差异,一般认为,极端降水促进干旱地区生态系统碳积累,却不利于湿润地区生态系统固碳;但目前对极端降水导致的土壤碳侧向输移和土壤养分流失等间接影响过程的了解十分有限,致使结果存在很大不确定性.极端高温和极端低温也通过不同的机制过程影响生态系统碳循环,尤其值得注意的是其影响程度与这些事件的发生时间存在密切关系,但这一联系还有待进一步研究.基于已有认识,建议未来关于极端气候事件对碳循环影响的研究重点应该是关注其长期效应和不同时间尺度上的作用机理,并加强基于多数据、多途径的多尺度集成研究.     

冰雹云系发展演变与其地闪的相关性分析

对山东地区6次冰雹过程闪电定位仪资料和雷达回波资料的分析结果表明,降雹区域内10 min闪电频数分布呈规律变化,在降雹前32～220 min闪电出现10次以上的峰值,冰雹发生前2 h正闪电迅速增加,雹后又迅速减弱.雹前正闪电基本占总闪电的50%以上.闪电基本分布在雷达回波内,但闪电密集区与强回波区并不完全对应.闪电密集区移动可以标识出冰雹云的发展移动路径;10 min降雹区域闪电频数、正闪电所占的比值和闪电时间序列分布,可能起到预警冰雹的作用.     

北京斋堂黄土剖面主要温室气体组分初步研究

全球碳循环研究表明,在北半球中纬度地带可能存在一个陆地生态江（植被和土壤）。中国黄土分布在北半球中纬度,在ＣＯ２未知汇的研究中很可能具有重要作用。通过自制钻机对北京斋堂黄土剖面（Ｌ２上部￣Ｌ１）进行了不同层位（深度）的垂直或水平钻,利用毛细管负压原理采集到游离气体并进行了主要温室气体ＣＯ２、ＣＨ４、Ｎ２Ｏ的浓度和ＣＯ２的碳、氧同位素组成分析。此外,还分析了土样的碳酸盐含量及其碳、氧同位素组成。初步     

高反射率地区气溶胶光学厚度遥感反演:现状及展望

气溶胶在地球大气辐射收支平衡和全球气候变化中扮演着重要的角色。利用卫星数据反 演水体、浓密植被等暗背景上空的气溶胶光学厚度已经达到了较高的精度, 而对于干旱、半干旱 以及城市等高反射率地区, 气溶胶光学厚度反演仍面临严峻挑战。高反射率地区气溶胶光学厚度 反演的困难主要是地表反射率的确定精度较低; 气溶胶的指示作用随着地表反射率的升高而降 低。为精确反演高反射率地区的气溶胶光学厚度, 国内外开展了大量的研究工作。本文介绍了对 比算法、高反差地表法等几种主要的反演方法, 介绍了这些方法的理论基础, 指出了它们的优势 与不足, 并分析了高反射率地区气溶胶光学厚度反演的发展前景。     

混合像元聚集指数研究及尺度分析

本文提出了一种新的混合像元聚集指数计算方法。该方法基于高分辨率遥感数据,采用方向孔隙率公式和线性混合模型相结合的方法,详细描述了混合像元内部由于植被覆盖度(FVC)、端元聚集指数以及叶倾角分布等引起的尺度差异。利用模拟数据进行初步敏感性分析,将计算得到的混合像元聚集指数与所占面积比例最大的端元聚集指数进行比较,结果表明端元聚集指数的不均一性对计算结果影响最大,由此得到的混合像元聚集指数较最大面积端元聚集指数下降了55%;植被覆盖度的不均一性影响次之,可使聚集指数降低43%;植被叶倾角分布(G函数)的空间异质性影响最小,约12%。敏感性分析的结果同时也证明了对于空间异质性较强的混合像元进行尺度差异修正的必要性。利用本文中提出的混合像元聚集指数方法有望在提高低分辨率叶面积指数反演中发挥重要作用。     

三维地震物理模拟采集技术及其应用

地震物理模拟建立了地震理论方法研究和实际地震勘探相互联系的桥梁,是弹性波场传播规律研究和处理解释方法验证的重要手段,在油气地震勘探领域发挥了重要的理论支撑作用。由于煤田与油气在地震勘探属性上存有较大差异,且国内外在煤田地震勘探领域尚没有建设成专业的自动化地震物理模拟系统。为此,设计研制了适用于煤田地震勘探的大型专业化三维地震物理模拟系统,主要由运动和控制系统、导轨和传动系统、测量系统、采集系统构成。针对该系统的物理模拟采集问题,研发了单坐标系统高定位精度技术和双坐标系统精度统一技术,实现了测量系统的空间定位精度误差不大于7 μm、双坐标系统具备统一的绝对零点坐标的超于预期的研究目标,并且通过含典型构造的煤田地震物理模拟实验,验证了系统的各项功能。      

大型双三轴气浮定位多道三维地震物理模拟系统及其应用

三维地震物理模拟技术作为一种重要的地震波传播特征的研究手段,与数值模拟相比具有结果更逼真、不受计算方法和边界条件限制等优点,是认识复杂构造地震波传播规律及其响应特征的有效方法之一,并在地震波传播基本规律研究、野外地震勘探方法验证、观测系统设计优化等方面具有重要的应用价值。为此研发一套大型双三轴气浮定位多通道三维地震物理模拟实验系统。该系统包括导轨和传动系统、运动控制系统、定位测量系统、物理模拟数据采集系统及安全系统等5部分,可实现大尺度物理模型高精度定位,多通道、高效率、高信噪比、高分辨率模型超声波信号采集等功能。利用该系统对模拟含断层、陷落柱、煤层变薄带多种构造的含煤地层三维地震物理模型进行数据采集试验,获得的整体成像效果与地震物理模型吻合,验证了该系统的可靠性和准确性。该系统的研制成功为煤炭地震勘探方法理论研究及实际生产应用提供了新的实验技术手段。      

激光原位碳酸盐岩U-Pb定年实验方法改进与石油地质应用

激光原位碳酸盐岩U-Pb定年技术方兴未艾,在石油地质中应用潜力大,但由于碳酸盐岩U含量低(<10μg/g)、普通Pb含量较高,且U、Pb分布非均质性强,缺少基体匹配标样等因素使得碳酸盐岩U-Pb定年的精度差和成功率低,限制了该技术的广泛应用.针对目前激光原位碳酸盐岩U-Pb定年技术中存在问题,基于LA-SF-ICP-MS仪器,通过对实验方法的改进,提出一种合理确定样品剥蚀参数的方法,在同一个序列中根据样品U含量高低对标样和未知样品设置不同大小的激光光斑和剥蚀频率,既保证标样和样品剥蚀坑深/宽比一致,避免元素分馏差异造成的系统偏差,也有效节约了标样.根据碳酸盐岩U、Pb含量低且分布不均的特点,利用网格法筛选和边筛边布点的方法快速筛选出高U和低普通Pb的点位,有效提高靶点筛选和布点效率以及定年的成功率,节省时间和经济成本.通过对实验方法的改进,有效提高了碳酸盐岩U-Pb定年的精度和成功率,并将该技术应用于传统方法难以测准的两个实例——川中地区低U、高普通Pb的热液鞍状白云石和准噶尔盆地南缘高泉背斜白垩系清水河组砂岩储层中的低U、高普通Pb的年轻方解石胶结物,得到可靠的年龄数据,对研究...     

纹层计年与137Cs、210Pb法对比研究东北二龙湾玛珥湖现代沉积速率

通过对东北二龙湾玛珥湖顶部无扰动岩心显微研究,证明此岩心发育有良好的年纹层。据精确统计,0~5.5 cm间为36个年纹层,纹层计年的误差为4％~7％,年纹层厚度为1.1~2 mm不等,平均沉积速率为1.53 mm/a,5.5 cm处对应于1965年。而二龙湾沉积物（从6.5 cm到5.5 cm)岩心的¹³⁷Cs比活度值急剧增加,从（4.67±0.29） dpm/g增加到（12.06±0.47） dpm/g,在5.5 cm处有一个较为明显的蓄积峰值,这一峰值被确认对应为1963年全球¹³⁷Cs散落的高峰期。另外据²¹⁰Pb_ex比活度CIC模式,5.5 cm处约为1962年,这和¹³⁷Cs比活度曲线的1963年时标相一致。印证了纹层计年的精确性,完全可以建立高分辨率时间序列。     

中国亚热带-热带3个海区微型鞭毛虫群落优势种和稀有种的分布特征和建群机制

海洋微型鞭毛虫是海洋微型真核浮游生物中非常重要的一大类群,在构成和维持海洋生态系统的结构和功能中扮演着重要角色。微生物群落通常由少数优势种和大量稀有种组成,这种分布模式在海洋微型鞭毛虫群落中也极为常见,并且二者的内在特征可能对群落生物地理分布格局以及生态系统功能产生不同影响。然而在多数研究中并未将两种不同亚群落进行区分,对二者的分布特征、对环境和空间因子的响应以及在总体群落中的生态地位等的认识十分有限。本研究利用高通量测序技术,调查了中国近海亚热带 热带3个自然海区微型鞭毛虫群落中优势种和稀有种的分布特征,并探讨了环境因子和空间因子与不同亚群落之间的关系,利用中性模型揭示了中性过程在群落构建中的作用,最后通过共现网络分析解析了两种不同亚群落在总体群落中的生态地位。结果表明：3个海区微型鞭毛虫群落中的优势类群和稀有类群在多样性和物种组成上具有不同的特征,表现出一定的生物地理分布格局;这与它们受到不同程度环境因子和空间因子的驱动作用有关;中性模型的结果体现了随机过程在两种亚群落中的重要作用;最后,共现网络关系反映出不同丰富程度的生态类群具有重叠但又相异的生态位,从而在同一环境中形成物种的共存,维持了群落结构的稳定,而稀有类群以较高的连接度和更高比例的关键种数目,在网络关系中起到重要的连接作用。本研究初步揭示了中国近海微型鞭毛虫优势种和稀有种的分布特征和建群机制,为深入认识海洋微型鞭毛虫的群落结构、分布格局以及影响其群落构建的生态过程提供理论依据。