Devonian integrative stratigraphy and timescale of China

The Global Boundary Stratotype Sections and Points(GSSPs) for the bases of all seven international Devonian stages have been formally defined and ratified by IUGS till 1996, and nowadays, the main tasks for Devonian stratigraphers include further subdivision of these standard stages, strictly constrained absolute ages for the boundaries, and precise neritic-pelagic and marine-terrestrial correlations using multidisciplinary stratigraphy methods. Establishment of high-resolution Devonian integrative stratigraphy framework and timescale of China would play an important role in improving regional and international correlation, facilitating the recognition of important stratigraphic levels in different paleogeographic settings, and understanding the evolution pattern of biota, paleoclimate and paleoenvironment during this critical interval. Based on well-studied bio-and chronostratigraphy of Devonian in South China and adjacent areas, in combination with recent achievements in carbon isotope stratigraphy, event stratigraphy and radioactive isotope ages, this paper briefly summarize the research history and current status of Devonian chronostratigraphy of China, and for the first time introduce Devonian integrative stratigraphy framework of China.Up to date, few studies have been conducted on the astronomical cyclostratigraphy and high-resolution radioactive isotope dating in Devonian of China, which should be our main focuses in the near future.     

考虑支座滑移及挡块破坏的中小跨径梁桥地震易损性研究

从板式橡胶支座及混凝土挡块抗震设计角度,以一座典型的3跨预应力混凝土连续梁桥为例,结合概率地震需求分析及桥墩、支座等抗震关键构件极限破坏状态,建立不同支座及挡块分析模型的中小跨径梁桥地震易损性曲线,研究考虑支座滑移效应及挡块破坏的中小跨径梁桥的易损性特征。研究结果表明:不考虑橡胶支座的滑移效应及混凝土挡块破坏,桥墩地震破坏概率明显增大,且会低估支座破坏概率;桥梁系统易损性受支座破坏状态的影响显著,需设置合理的限位装置;在中小跨径梁桥地震易损性分析中,考虑支座的滑移效应及混凝土挡块的破坏十分必要。     

Spatio-temporal differentiation of spring phenology in China driven by temperatures and photoperiod from 1979 to 2018

Large amounts of data accumulated in ecology and related environmental sciences arouses urgent need to explore useful patterns and information in it. Here we propose coclustering-based methods and a temperatures-photoperiod driven phenological model to explore spatio-temporal differentiation in long-term spring phenology in China. First, we created the first bloom date(FBD) dataset in China from 1979 to 2018 using the extended spring indices and China Meteorological Forcing Dataset. Then we analyzed the dataset using Bregman block average co-clustering algorithm with I-divergence(BBAC_I) and kmeans algorithm. Such analysis delineated the spatially-continuous phenoregions in China for the first time. Results showed three spatial patterns of FBD in China and their temporal dynamics for 40 years(1979–2018). More specifically, overall late spring onsets occur in 1979–1996, in which areas located in Jiangxi, northern Xinjiang and middle Inner Mongolia experienced constant changing spring onsets. Overall increasingly earlier spring onsets occur in 1997–2012, in which areas located in Fujian,Hunan and eastern Heilongjiang experienced the most variable spring onsets. Stable early spring onsets over China occur after 2012. Results also showed 15 temporal patterns of spring phenology over the study period and their spatial delineation in China.More specifically, most areas in China have the same FBD category for 40 years while northern Guizhou, Hunan and southern Hubei have the same category in 1979–1997 and then fluctuate between different categories. Finally, our results have certain directive significance on the design of existing observational sites in Chinese Phenological Network.     

纳米气泡改性矿物颗粒的湖泊沉积物-水界面增氧效果实验研究

季节性缺氧导致夏季沉积物内源磷强烈释放,加剧水体富营养化,是我国西南地区深水湖泊（水库）面临的重要挑战.有效增加夏季缺氧期深水沉积物-水界面的含氧量,是减少内源磷释放的关键.现有的深水增氧技术由于缺乏对沉积物-水界面增氧的针对性,因此治理效果有限.近年来,纳米气泡已被证实具有的稳定性好、氧传质速率高和环境风险低等优点,为新型深水增氧技术研发提供了巨大潜力.本文以天然矿物材料白云母、绢云母、硅藻土和沸石为基底,负载纳米气泡,研发纳米气泡改性矿物颗粒技术,开展湖泊沉积物-水界面增氧模拟实验研究,运用平面光电极技术评估其界面增氧效果.结果表明,纳米气泡改性矿物颗粒对沉积物-水界面具有比较明显的增氧效果.其中,改性白云母、绢云母和沸石的界面持续增氧时间可达7天以上,增氧后的界面最大溶解氧（DO）浓度达4.40 mg/L,而改性硅藻土不具有增氧能力.其次,矿物粒度对改性颗粒的增氧效果有一定影响：粒度越细,界面的最大增氧浓度越高,且持续增氧时间越长.纳米气泡改性矿物颗粒技术有望成为夏季缺氧期深水沉积物-水界面精准增氧和内源污染控制的有效技术手段.     

海洋聚球藻对不同硝酸盐浓度的响应特征

近年来,由于陆源污染的加重以及近海环境治理的推进,中国近海海域营养盐浓度发生明显变化,导致浮游植物生物量及群落结构发生改变。作为一种广泛分布且丰度较高的微微型蓝藻,聚球藻在中国近海生态系统中发挥着重要的角色,但其对不同硝酸盐浓度的响应尚待研究。本文分别从渤海和黄海采集聚球藻富集样本,在不同硝酸盐浓度下进行半连续培养,通过测定生长曲线、色素含量、光合生理参数以及碳氮含量,研究聚球藻对硝酸盐浓度的响应特征。当硝酸盐浓度为0.1、1.0、10.0μmol·L^–1时,聚球藻培养体系可支持的生物量较小,光能转化效率较低;当硝酸盐浓度为100.0μmol·L^–1时,聚球藻细胞生长得到促进,其培养体系可支持的生物量约提高5倍,同时培养体系整体的光能转化效率达到最高,但单位细胞的捕光能力受到抑制,氮和磷的转化率提高。研究表明海洋聚球藻能够适应不同的硝酸盐浓度维持生长,在较高的硝酸盐浓度下,聚球藻生物量显著提高,但释放至胞外的碳氮未出现相应的当量增加。研究结果为营养盐胁迫条件下浮游生态系统的响应提供了原核微藻方面的实验依据。     

1971-2010年三江源地区干湿状况变化的空间特征

 依据1971-2010年地面观测气象数据,计算了三江源地区湿润指数。利用经验正交函数分解（EOF）和偏相关系数,对近40 a三江源地区干湿状况变化的时空特征及其影响因素进行了分析。结果表明:三江源地区干湿状况的变化在其北部与南部、东部与西部间存在明显反相位变化特征。北部和东部的部分区域分别在20世纪90年代和21世纪后表现出气候湿润化趋势,其余大部地区的持续干旱化趋势始于20世纪80年代初,其中南部与西部变干趋势显著,其湿润指数线性趋势率达到-8%/10 a。虽然三江源地区干湿状况主要决定于降水量和相对湿度的变化,但20世纪90年代中期后气温的显著上升,使得气温也成为关键的影响因子之一,即使在降水明显增加的背景下,也引起三江源主体区域湿润指数的明显下降。气候变暖情景下,北部和东部地区在近十几年暖湿化趋势明显,其余大部地区表现为不同程度的暖干化趋势。     

基于JAVA技术的江苏气象物资供应管理系统

为了提高气象物资供应的管理效率、管理质量以及保障能力研制了本系统。系统采用JAVA语言进行开发,采用B/S架构,以成熟可靠的开源软件Tomcat作为软件服务器并采用安全性较高的DB2数据库,实现了采购、调拨、领用借用、资产管理、检定维修、设备管理、报废、项目等业务的流程化管理,从而使相关人员更高效、更规范地做好气象探测中心的气象装备保障工作。     

沙尘暴天气数值预报系统及其预报效果检验

沙尘暴天气数值预报系统包括区域大气模式、陆面过程模式、风沙模式(包括风蚀、输送和沉降模式)和地理信息系统。用该系统对2002年3月20日和4月7日2次沙尘天气进行了预报试验,利用地面观测资料和卫星观测资料对模式输出的主要沙尘天气预报产品进行了对比分析。分析结果认为,沙尘暴天气数值预报系统对沙通量、尘通量和垂直积分质量有很好的预报能力,但仍需改进陆面参数和沙尘气溶胶的初始值。     

鄱阳湖湿地溶解性有机质的光化学属性对水体光活性中间体(PPRIs)季节性变化的影响

湿地的水文和水化学在时空尺度上会呈现显著差异,进而会引发光化学反应的变化,光活性中间体(PPRIs)是水体间接光反应的产物,具有极强的氧化性,对水环境中有机物和污染物的归驱具有重要的影响,因此迫切需要探究湿地中PPRIs的产生过程。本研究通过捕获剂法监测了鄱阳湖湿地4个季节水体中3种PPRIs(¹O₂、·OH及³CDOM^*)的产生速率和稳态浓度的变化,并通过紫外吸收光谱、三维荧光光谱、以及傅立叶变换离子回旋共振质谱等技术对水体中可溶性有机质(DOM)组分的化学特征进行分析,揭示了鄱阳湖湿地不同季节水体中的DOM的光化学反应特性及与PPRIs产生的相关性。结果发现:鄱阳湖夏季和秋季水体的pH值、溶解有机碳(DOC)浓度较高,相反,硝酸盐、亚硝酸盐浓度在夏季和秋季较低。夏季和秋季的DOM中芳香族化合物丰度较高,并且木质素丰度明显高于冬季和春季。不同季节鄱阳湖水体有色可溶性有机物产生能力依次为秋季>夏季>冬季>春季。夏季和秋季水体中¹O₂和·OH产生速率和稳态浓度显著高于春季和冬季水体。pH、DOC、E2/E3、脂类、蛋白类及木质素类与PPRIs产生速率展现出了良好的正相关关系,尤其是其中的DOC与木质素类组分;另外在三维荧光指标结果中,荧光指数(FI)和新鲜度指数(β/α)与PPRIs呈现负相关关系,证明FI值越低即DOM陆源性越高、非新生DOM比例越高,则PPRIs产生速率越高。综上,PPRIs的光化学产生与植物源DOM密切相关。与春季和冬季相比,夏季和秋季鄱阳湖水体的有机质高,而其中DOM组分中芳香族化合物丰度较高,主要来自陆生植物和土壤有机质,其有机质的腐殖化水平较高,而在春季和冬季水体有机质主要来自湖泊本身和微生物产生的有机质,属于内源。淹水植物残体降解过程释放的有机组分,对夏、秋季DOM的来源和组成有着极易被忽视的影响和作用,而其中光化学活性较强的有机组分如木质素是造成其PPRIs产率更高的主要原因。     

土地利用和水环境因子对大型底栖动物次级生产力的影响:以东北地区连环湖为例

土地利用和水环境因子是影响湖泊生态系统的关键因素,探究大型底栖动物次级生产力受环境因子的作用机制,可揭示底栖动物栖息地的生态系统与外源环境的关系。为了解土地利用和水环境因子对大型底栖动物次级生产力的影响,2020年对连环湖13个主要湖泊的土地利用类型及6、8和10月的大型底栖动物、水环境因子进行调查,共采集到大型底栖动物75种,隶属于3门32科56属,其中优势种属及重要种属以摇蚊幼虫和腹足纲为主,前突摇蚊(Procladius sp.)为第一优势种。主成分分析表明,土地利用及水环境因子具备明显的时空梯度,而大型底栖动物次级生产力也存在明显的时空变化。春季、夏季、秋季次级生产力和P/B值分别为5.65、6.06、4.31 g/(m²·a)和2.74、2.55、2.40 a^-1,其中春季次级生产力集中于东北部湖区,龙虎泡集中于湖心区;夏季次级生产力逐渐向各湖区扩散,龙虎泡整体偏低;秋季次级生产力集中于西北部及东南部湖区,龙虎泡集中于东北部湖区。P/B值随季节的推移呈现由东部湖区向西部湖区逐渐递增的趋势,而龙虎泡始终集中于南部湖区。次级生产力和P/B值的结构分析表明,春季次级生产力主要由腹足纲构成,进入夏、秋季后以双壳纲对次级生产力的贡献最高。其中腹足纲、双壳纲、摇蚊幼虫和寡毛纲次级生产力主要集中于北部湖区、东南部湖区、中部湖区和龙虎泡,而甲壳纲仅出现于阿木塔泡。寡毛纲和双壳纲P/B 值随季节的推移逐渐降低,摇蚊幼虫和腹足纲P/B 值呈先升后降的趋势。通径分析表明,pH、人造地表和叶绿素a是影响年均大型底栖动物次级生产力的关键环境因子。典范对应分析表明,总磷和电导率是影响不同季节大型底栖动物次级生产力的重要环境变量。耕地、人造地表与总磷、电导率和悬浮物呈显著正相关,农业生产和城镇建设的增加是连环湖呈富营养化状态的重要原因,且此现象已对大型底栖动物次级生产力形成威胁。未来应通过控制农业面源污染、秸秆腐熟还田、鼓励粪便施肥、科学规划用地等措施改善连环湖流域的生态环境,以促进大型底栖动物资源合理的开发利用。