乌梁素海沉水植物群落光谱特征及冠层水深影响分析

沉水植物对于改善富营养化水体和重建水生生态系统起着至关重要的作用.应用遥感技术可以实时、大面积监测沉水植物的分布和生长情况,而冠层水深直接影响沉水植物在湖泊、河流中的准确遥感解译.本研究基于实测光谱数据,分析了乌梁素海沉水植物光谱特征,并研究了冠层水深对乌梁素海沉水植物反射光谱的影响,建立了乌梁素海沉水植物冠层水深反演模型.结果表明:1)挺水植物在短波红外1662 nm和2223 nm附近分别有一个反射峰,这是挺水植物区别于沉水植物和漂浮藻类的重要波段; 0深度沉水植物(WDC=0)与漂浮藻类的光谱反射率非常接近,但是在绿波段(550～690 nm)有明显差异,因此,可以利用绿波段和短波红外波段的光谱特征来区分挺水植物、沉水植物和漂浮藻类.2)沉水植物群落的光谱反射率随冠层水深的增加而降低,在700～900 nm波段范围内变化最为明显,且在700～735 nm波段附近,沉水植物群落光谱反射率与冠层水深呈显著负相关.3)在建立的单波段/波段比沉水植物冠层水深反演模型中,波段比反演模型要优于单波段反演模型,波段比反演模型的决定系数R2 0.70,均方根误差13.70 cm,平均相对误差28%,反演精度较好,适用于10～60 cm沉水植物冠层水深的反演.4)利用波段响应函数,将实测光谱反射率积分到Landsat-8 OLI波段上,建立OLI了冠层水深反演模型,其中,波段比幂函数模型反演效果最好,R2为0.49,均方根误差为18.17 cm,平均相对误差40.05%.可用于精确大气校正后乌梁素海沉水植物冠层水深的反演.     

非线性误差增长理论在大气可预报性中的应用

为了能从非线性误差增长动力学的角度来研究大气的可预报性问题,在非线性动力系统的理论和方法基础上,文中引入了可预报性研究的新方法--非线性局部Lyapunov指数.非线性局部Lyapunov指数及其相关统计量能够用来定量地确定混沌系统可预报性的大小,真正地实现了对可预报性的定量化研究.首先给出了利用大气单个变量的实际观测资料获得其可预报期限估计的计算方法,因而解决了将非线性误差增长理论应用到大气实际的可预报性研究中的问题.然后,以位势高度场为例,详细讨论了逐日时间尺度上全球可预报性的时空分布,得到的主要结论为:(1)在水平方向上,全球位势高度场可预报性表现为一定的南北纬向带状分布,赤道地区和南极地区的可预报期限最长,可以达到两周左右;北极地区次之,可预报期限大约为9-12 d;北半球中高纬度地区可预报期限相对较短,可预报期限大约为6-9 d;而在南半球的中纬度地区最短,可预报期限仅为4-6 d.此外,500 hPa位势高度场可预报性分市随季节有明显变化,季节不同一些可预报期限的高值区和低值区所在的纬度和经度也会不同,总体来说,全球大部分地区的可预报性冬季都大于夏季,尤其在南极地区、热带印度洋以及北太平洋地区.(2)在垂直方向上,位势高度场可预报期限随高度升商而增加,可预报期限从对流层下层的两周以下增加到平流层下层的1个月左右,对流层和平流层天气尺度运动的可预报期限与其时间尺度是十分一致的.     

Relationships between precipitation,soil water and groundwater at Chongling catchment with the typical vegetation cover in the Taihang mountainous region,China

Vegetation cover plays an important role in the process of evaporation and infiltration. To explore the relationships between precipitation, soil water and groundwater in Taihang mountainous region, China, precipitation, soil water and water table were observed from 2004 to 2006, and precipitation, soil water and groundwater were sampled in 2004 and 2005 for oxygen-18 and deuterium analysis at Chongling catchment. The soil water was sampled at three sites covered by grass (Carex humilis and Carex lanceolata), acacia and arborvitae respectively. Precipitation is mainly concentrated in rainy seasons and has no significant spatial variance in study area. The stable isotopic compositions are enriched in precipitation and soil water due to the evaporation. The analysis of soil water potential and isotopic profiles shows that evaporation of soil water under arborvitae cover is weaker than under grass and acacia, while soil water evaporation under grass and acacia showed no significant difference. Both δ¹⁸O profiles and soil water potential dynamics reveal that the soil under acacia allows the most rapid infiltration rate, which may be related to preferential flow. In the process of infiltration after a rainstorm, antecedent water still takes up over 30% of water in the topsoil. The soil water between depths of 0–115 cm under grass has a residence time of about 20 days in the rainy season. Groundwater recharge from precipitation mainly occurs in the rainy season, especially when rainstorms or successive heavy rain events happen.     

短期气候可预报期限的时空分布

在非线性误差增长理论的基础上,研究了位势高度场与温度场月和季节时间尺度可预报期限的时空分布特征,结果表明:(1)在500 hPa位势高度场上,年平均月和季节尺度可预报期限的空间分布都存在明显的南北经向性差异,其中在热带地区月和季节尺度可预报期限都为最大,月尺度可预报期限都在6个月以上, 其中最高值超过了9个月,而季节尺度可预报期限基本上都在8个月以上,其中最高值超过了11个月;从热带地区到南北半球中纬度地区,随着纬度的升高,月和季节尺度可预报期限也迅速减少。(2)在500 hPa位势高度场上,月和季节尺度可预报期限的空间分布都有明显的季节变化。冬季月和季节尺度可预报期限除了在热带地区较大外,在北太平洋和邻近的北美西北部地区、北大西洋地区以及南极地区,冬季月和季节尺度可预报期限也相对周围地区较高。夏季除了北非和西亚地区月和季节尺度可预报期明显大于冬季以外,大部分地区月和季节尺度可预报期限比冬季明显减少。(3)500 hPa温度场月和季节尺度可预报期限的空间分布以及随季节的变化特征基本上与高度场相同,只是在热带大部分地区,高度场相对温度场来说月和季节尺度可预报性更高,更适合用来作长期预报。     

Influence of the North American Dipole on ENSO onset as simulated by a coupled ocean-Atmosphere model

北美偶极子(NAD)是热带北大西洋西部和北美东北部的南北向海平面气压异常偶极型模态.以往的观测研究表明,NAD可以有效地影响ENSO事件的爆发.本文利用全球耦合模式FGOALS-g2,评估了NAD与ENSO的关系.结果表明,该模式能较好地重现NAD模态.进一步的分析验证了冬季NAD可以通过强迫冬末春初副热带东北太平洋上空的反气旋和暖海温的出现,在随后的冬季触发El Ni?o事件.此外,在同化NAD实验中,发生El Ni?o事件的概率增加了将近一倍.相比之下,NAO未能在副热带东北太平洋上空引起表面风和海温的异常,因而不能有效地激发次年冬季ENSO事件.     

Influence of the Preceding Austral Summer Southern Hemisphere Annular Mode on the Amplitude of ENSO Decay

There is increasing evidence of the possible role of extratropical forcing in the evolution of ENSO.The Southern Hemisphere Annular Mode(SAM) is the dominant mode of atmospheric circulation in the Southern Hemisphere extratropics.This study shows that the austral summer(December–January–February; DJF) SAM may also influence the amplitude of ENSO decay during austral autumn(March–April–May;MAM).The mechanisms associated with this SAM–ENSO relationship can be briefly summarized as follows:The SAM is positively(negatively) correlated with SST in the Southern Hemisphere middle(high) latitudes.This dipole-like SST anomaly pattern is referred to as the Southern Ocean Dipole(SOD).The DJF SOD,caused by the DJF SAM,could persist until MAM and then influence atmospheric circulation,including trade winds,over the Nio3.4 area.Anomalous trade winds and SST anomalies over the Nio3.4 area related to the DJF SAM are further developed through the Bjerkness feedback,which eventually results in a cooling(warming) over the Nio3.4 area followed by the positive(negative) DJF SAM.     

西藏措勤地区火山岩的年代学与地球化学及其对岩石成因的制约

拉萨地块中部措勤盆地广泛发育酸性火山岩,对该区火山岩的形成时代和产出动力学背景以往研究存在不同认识。本文以区内塔诺错-措勤断裂南北两侧的火山岩为对象,进行了锆石U-Pb年龄与Hf同位素组成,以及全岩元素地球化学组成的系统测定,旨在精确限定火山岩的形成时代,并探讨火山岩的源区组成及可能的成岩动力学制约机制。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明,塔诺错-措勤断裂南北两侧火山岩的成岩年龄相近,均介于110~120Ma,说明它们均应归为早白垩世则弄群(K1z),并非以往区调资料所认为的断裂带南侧火山岩属古新世典中组(E1d),而北侧火山岩属早白垩世则弄群(K1z)。区内火山岩主要为一套英安质、流纹质为主体的酸性岩石组合,均可归为高钾钙碱性岩系。火山岩富轻稀土和Rb、Ba等大离子亲石元素,贫Nb、Ta、Ti等高场强元素,具有与俯冲作用有关弧型岩浆岩的典型特征。它们均具有负的锆石εHf(t)值(=-12.9~-1.6)和偏老的二阶段模式年龄(tDM2=1.28~1.99Ga),岩石应主要起源于中部拉萨地块古—中元古代基底的熔融,但成岩过程中有亏损地幔组分的参与。根据对火山岩地质地球化学特征与产出背景的综合分析,表明它们应形成于具较厚陆壳背景的大陆边缘弧环境,早白垩世中晚期班公湖-怒江洋板片的南向俯冲断离是诱发区内火山岩成因的主要动力机制。     

湖南兜率岩溶洞特征及形成发育过程

为阐明兜率岩溶洞的形成原因和发育过程,调查了兜率岩溶洞及其周边区域地层岩性和地质构造,测量了溶洞形态及溶蚀堆积物特征;用 14C法或U系法对洞内典型堆积物样品进行测年,估算出岩溶堆积物的生长速度,研究结果表明:兜率岩溶洞是完整的独立溶腔碳酸盐岩洞穴;溶洞内石笋发育强烈,石笋的生长速度略快于石钟乳的生长速度,石笋高度为2～26 m,直径在0.5～5 m,生长速度为0.24～0.50 mm·a-1;石钟乳长度为3～20 m,生长速度为0.20～0.40 ·a-1;洞内最高石柱高达37 m,最高的二次沉积物可达12 m,直径为0.6 m。兜率岩溶洞的形成是岩石、水流与构造运动共同作用的结果,区域构造产生的断层和裂隙使区内碳酸盐岩石破碎并遭受地下水的溶蚀和侵蚀,在区域缓慢抬升活动过程中形成了兜率岩溶洞;溶洞的发育经历了三个阶段:距今200～78万年的初始形成阶段,距今78～14万年的发展壮大阶段和距今14万年前至今的稳定沉积阶段。溶洞内大多数的溶蚀堆积物产生于14万年以来,少量的新生溶蚀堆积物基本形成于700年以前。在距今1万年左右开始形成二次沉积物。目前,兜率岩溶洞进入稳定沉积晚期。      

氯离子质量平衡法应用问题刍议

氯离子质量平衡法(CMB)利用惰性示踪剂Cl-可以揭示区域地下水平均补给速率,补给事件和环境、气候变化事件等信息,可为相关研究提供可靠的信息。虽然该方法简单、有效,已经得到大量应用,但是也具有明显的局限性。综述了基于CMB法的相关研究,回溯了该方法的提出和演化,讨论了其主要假设条件和应用的局限性,阐明为了准确地应用该方法需要加强的方面。首先要重视氯离子干沉降的观测和研究。其次要加强氯离子沉降空间变化的观测和研究。在方法上要注意综合采用多种示踪剂、土壤理化性质和平行钻孔等手段来研究。最后要加强对氯离子平衡过程,及其相关的自然过程和人类活动的研究。对促进氯离子质量平衡法在地下水研究方面的应用和发展,具有一定的参考价值。