地球系统中的真极移

真极移或行星的再定向,是由质量重新分配造成的固体地球(地壳和地幔)相对于液体外核发生的旋转.其在地球上已经通过卫星观测证实,在太阳系的多个行星和卫星也有一些记录,但真极移在地球历史上是否普遍存在仍有争议.即便如此,真极移在地球上发生的物理基础和经验基础现在都是明确可信的.同时,与板块构造一样,真极移可能会影响地球系统的大部分,因此承认它的存在需要重新解释很多方面,这可能是真极移令人难以接受的原因.本文总结了真极移概念的发展,为未来的研究提供了一个框架,并且明确了真极移的存在,将其视为可以将浅层和深层过程联系起来的地球系统的一个组成部分.具体而言,本文关注大型真极移的时间规律,并在前人研究基础上讨论其与超大陆-巨大陆旋回的关系.分析认为,巨大陆的聚合与大幅度真极移联系紧密.同时,超大陆的存在和裂解与快速真极移联系紧密.本文还介绍了真极移对海平面变化、古气候、生物多样性和地球系统其他方面的影响,这些方面需要在未来进行跨学科检验.     

微型近红外光谱仪测量北极积雪覆盖海冰内部太阳辐照度可行性研究

The extremely low temperature, high humidity and limited power supply pose considerable challenges when using spectrometers within the Arctic sea ice. The feasibility of using a miniature low-power near-infrared spectrometer module to measure solar radiation in Arctic sea ice environments was investigated in this study.Temperature and integration time dependences of the spectrometer module were examined over the entire target operating range of –50℃ to 30℃, well below the specified operating range of this spectrometer. Using these observations, a dark output prediction model was developed to represent dark output as a function of temperature and integration time. Temperature-induced biases in the saturation output and linear operating range of the spectrometer were also determined. Temperature and integration time dependences of the signal output were evaluated. Two signal output correction models were developed and compared, to convert the signal output at any temperature within the operating temperature range and integration time to that measured at the reference temperature and integration time. The overall performance of the spectrometer was evaluated by integrating it into a refined fiber optic spectrometry system and measuring solar irradiance distribution in the ice cover with thickness of 1.85 m in the Arctic during the 9th Chinese National Arctic Research Expedition. The general shape of the measured solar irradiance above the snow surface agreed well with that measured by other commercial oceanographic spectroradiometers. The measured optical properties of the sea ice were generally comparable to those of similar ice measured using other instruments. This approach provides a general framework for assessing the feasibility of using spectrometers for applications in cold environments.     

长江口及邻近海区营养盐结构与限制

通过研究长江口及邻近海域溶解无机氮(DIN=NO₃-+NO₂-+NH₄+)、磷酸盐(PO₄3-)、硅酸盐(SiO₃2-)所表征的营养盐区域结构特征及影响因素,在分析营养盐绝对限制情况的基础上,划分了潜在相对营养限制区域。结果表明,123°E以西近岸表层区域DIN/P比值全年均高于16,而Si/DIN除秋季外基本小于1,显示出长江冲淡水影响下"过量氮"的特征。春夏季河口锋面区(31°~32.5°N,122.5°~124°E)硅藻的大量生长可使DIN/P异常升高和Si/DIN异常降低。秋季研究区域北部DIN/P西低东高且Si/DIN西高东低是由于在高DIN、低PO₄3-的长江冲淡水影响下,近岸受相对低DIN、高SiO₃2-的苏北沿岸流南下入侵影响而被分割而成。冬季长江口门东北部存在的高DIN/P和低Si/DIN区则主要由于寡营养盐的黑潮水深入陆架,向东北输送的部分长江冲淡水和增强的苏北沿岸流共同作用造成DIN升高所致。利用Redfield比值进行了不同站位表层潜在相对营养限制情况的区分。近岸123°E以西受高DIN、SiO₃2-长江冲淡水影响,四季多呈现PO₄3-潜在相对限制,而在春夏季由于浮游植物的大量吸收PO₄3-,造成局部PO₄3-绝对限制及潜在相对限制。春夏季氮限(DIN潜在相对限制)一般发生在外海部分站位,但较为零散。秋季除了东南外海大部分站位外,受苏北沿岸流影响在长江口北部近岸也存在氮限。随着低DIN/P的黑潮表层水(KSW)的入侵加强,冬季外海氮限站位增多。硅限(SiO₃2-潜在相对限制)在夏季发生在赤潮高发区,而冬季南部存在较多硅限站位表明KSW中SiO₃2-相对较为缺乏。     

北极快速变化的生态环境响应

北冰洋由于其特殊的地理位置,成为全球变化响应最为敏感的地区。本文聚焦北极海冰变化幅度最大的西北冰洋,从营养盐、叶绿素、浮游植物群落和沉积碳埋藏等变化来讨论海洋生态环境对北极快速变化的响应。尽管太平洋北向流和北极周边河流输入加强可以增加西北冰洋上层营养盐储库,但由于夏季硅藻旺发向沉积物迁出大量生源元素,使得上层营养盐相对亏损,部分海域存在显著的氮限制和硅限制。随海冰减退,尽管夏末海盆区浮游植物呈现小型化趋势,但西北冰洋总体上浮游植物现存量和初级生产力呈现增高的趋势;伴随叶绿素极大层下移、北扩,以硅藻为代表的生物泵过程得以更高效的运转。在沉积物埋藏的有机碳中,除原先北冰洋生态系统占据重要比份的冰藻外,硅藻等藻类的有机碳埋藏也逐渐增加。西北冰洋海洋初级生产力的增加不仅促进了生物泵的运转和碳的埋藏,而且给海洋生态系统提供了更多的食物来源。北极海域目前已成为全球碳源汇格局变化最大、海洋生态系统改变最显著的地区之一。     

河流-河口-近海连续体碳循环研究进展

河流-河口-近海连续体(简称连续体)是连接陆地和大洋的过渡地带,也是目前全球碳收支估算的薄弱环节.这个复杂的海陆交互生态系统不仅可以通过光合作用、溶解作用吸收大气中的CO2,陆地和流域光合作用或化学风化作用固定的碳也可以被横向输送到陆架和大洋中.本文以国际上著名的切萨皮克湾以及长江-长江口-东海等为例,综述了连续体碳循...     

雷诺数对圆形渐缩喷嘴湍流射流的影响

The present study systematically investigates by experiment the influence of Reynolds number (Re) on a turbulent jet issuing from a smoothly-contracting round nozzle. Measurements were performed for seven Reynolds numbers varying from Re = 4,050 to Re = 20,100 using single hot-wire anemometry and over an axial distance of 30 nozzle exit diameters. Although all the exit velocity profiles are of "top-hat" shape, these measurements reveal significant dependence on Re of the exit and downstream flows. The effect of Re on both the mean and turbulent fields is substantial for Re ＜ 10,000 and becomes weak beyond Re = 10,000. The length of the jet’s potential core and the far-field rates of decay and spread all depend significantly on Re.     

2000-2015年三江平原主要作物需水量征及影响因素分析

全生育期内作物需水量的研究是农业水资源有效利用和进行合理灌溉的重要依据。基于三江平原22个气象站点2000—2015年逐日气象观测资料及中国区域地面气象要素数据集,利用国际粮农组织 （FAO）Penman-Monteith模型和分段单值平均作物系数法,分别对三江平原水稻、玉米和大豆的作物需水量进行计算,分析作物需水量年际变化特征,采用通径分析法研究作物需水量的变化成因。结果表明：（1）三江平原16 a来年均参考作物蒸散量为537.4 mm,日均为 3.5 mm,呈波动减少趋势。（2）生长季内,水稻在分蘖期需水量最大,为177.1 mm,玉米在七叶期需水量最大,为99.7 mm,大豆在结荚期需水量最大,为96.1 mm;水稻、玉米和大豆的净灌溉需水量分别为195.4 mm、130.8 mm和72.2 mm,对灌溉的依赖程度水稻>玉米>大豆。（3）由通径分析结果可知,三江平原作物需水量的主要影响因素为净辐射、气温和日照时数。     

水平分辨率对DEM流域特征提取的影响

选取石质山地与黄土丘陵过渡区宛川河流域作为研究区,利用1∶5万、水平分辨率10~100 m栅格DEM提取流域特征参数进行分析。结果表明:DEM水平分辨率对数字河网的提取精度有影响,提取的流域面积差别很小,河流长度、河道总长、河道坡度以及河网密度有偏差,流域平均坡度变化明显,长度和坡度特征参数的变化导致流域汇流时间及滞时不一致。     

河南西峡白垩纪地层和蛋化石

本文在对西峡地区恐龙蛋化石分布进行全面评价同时,还首次报道了鳄类蛋化石、鸟类蛋化石、赵营组的无脊椎动物化石,这些新发现不仅丰富了西峡地区生物群面貌,也揭示了伏牛山南麓白垩纪构造盆地特点.     

基于红外探测器焦平面成像的白天测星技术研究

对于大气层以下的传统可见光天文导航,存在白天日照强烈而无法观测星体,数据缺乏连续性,可观测恒星数量少,无法实现全天时天文导航等问题。文中设计并探究利用红外探测器焦平面成像技术来取代可见光CCD成像技术的短波红外天文导航方法,分析短波红外波段相对于可见光波段,在大气层内白天观星实现全天时天文导航的优势,并对其可行性进行实验分析。实验结果表明,基于红外探测器的天文导航方法,在太阳辐射较弱的清晨或黄昏等时段,可以成功拍摄到可见光CCD仪器无法观测到的短波红外波段的恒星,对于实现全天时天文导航具有一定的参考意义。夜间短波红外波段的可供观测恒星数量远远多于可见光恒星数量,这对于增加多余观测量,保证连续测量输出,提高天文导航定位定向的精度,具有实际的应用价值。