青藏铁路沿线地表和路基表面热力学模式(II):无云大气条件下模拟试验结果分析

冻土层的变化与地-气交接面的能量交换过程有直接的联系.地-气交接面的能量交换过程包含了辐射、对流、热传导三种最基本的热物理过程.利用以此为基础建立的青藏铁路沿线地表和路基表面热力学数值模式(RSTM), 将安多站的实测资料作为模式输入, 针对梯形路基与边坡朝向和坡度有关的坡面温度变化及两侧坡面温差变化的问题, 对无云大气条件下不同坡度和坡向的表面温度变化特征进行了模拟分析.结果表明, 对于就地取土修筑的路基而言, 安多段路基上表面温度在各季节都高于气温, 在夏季具有明显的高表面温度值, 尽管在夏季任何坡度和坡向的路基坡面都具有冷却效应, 但路基仍处于高温状态; 冬季路基上表面温度虽略低于0 ℃, 但路基偏南方向坡面的强烈增温效应, 使南坡表面温度远远超过冻土融化温度的临界状态, 而路基两侧坡面热效应的相反作用, 通过影响冻土层的冻融过程, 可能引起路基纵向裂缝的发生.因此, 对冻土路基采取有效的防护措施是非常必要的.用实测资料进行的检验表明, RSTM具有良好的模拟性能, 对不同防护措施下青藏铁路路基热状况的预测具有良好的应用前景.     

微生物介导的土壤甲烷循环及全球变化研究

甲烷是主要的温室气体之一, 目前在大气中的含量达1.7×10-6m3·m-3, 比工业革命前增加了115%, 并以1%年增长速度稳定增长. 甲烷吸收太阳远红外光的能力比CO2高20～30倍, 对全球增温的贡献率达15%. 多年来对大气甲烷的产生、转运和循环以及调控的研究表明, 80%以上的甲烷是通过微生物的活动产生的, 一部分在进入大气前被微生物吸收利用, 这样, 大气中甲烷的净含量绝大部分是甲烷产生微生物和甲烷营养微生物相互作用的结果. 因此, 研究甲烷产生菌和甲烷氧化菌的活动规律和生态学特征, 有利于揭示微生物介导的甲烷循环过程, 并探索减排的措施. 已知有80多种甲烷产生菌和100余种甲烷氧化菌, 它们的种类和生态多样性比较广泛, 环境差异和波动影响它们的生理代谢活性, 从而导致甲烷排放的波动性和不确定性. 在未来全球变化条件下, 天然湿地作为重要的甲烷源之一, 如何响应和反馈环境的变化是研究的重点领域.     

青藏铁路适应气候变化的筑路工程技术

The climate warming,which has an evident effect on the warm/ice-rich permafrost,should be considered in the engineering design of the Qinghai-Tibet Railway in permafrost areas.Based on the rule mentioned above,many design ideas and measures such as cooling embankment and controling of heat conduction,radiation and convection were proposed during the construction of the Qinghai-Tibet Railway to reduce the permafrost temperature and to reduce the impact of climate warming on the railway.These measures ensure the stability of the railway embankment in permafrost regions.     

冻土地区风的作用分析--以青藏铁路沿线多年冻土为例

在广大的冻土地区,尤其是常年多风的冻土地区,空气与地面之间的热交换不仅仅表现为传导、自然对流和辐射。在风的作用下,地表上部空气的强制对流和表土层中的水分蒸发大大增强,对冻土层的热状况产生重要的影响。对于像青藏高原这样的冻土地区而言,地面上1.5 m处空气的年平均温度要比下附面层底的年平均温度低3～3.5℃以上;同时,对于表土层潮湿的冻土地区而言,水分的蒸发也将会带走土体中的大量热量。从冻土地区风作用的概念——冻土地区的风降低地表温度、促进下伏冻土发育的作用出发,分析了影响冻土地区风降温作用的诸多因素,给出在强风、表土含水量大的条件下,风作用表现得非常显著的结论。然后,通过对比、分析青藏铁路北麓河试验段的2个工程实例,验证了风的作用对冻土温度状况的重要影响。最后,给出了风作用在冻土地区若干基础工程实践中直接或间接的应用,以及利用风的降温作用来保护冻土的工程措施的使用条件和局限性。     

高端计算机网络共享系统支撑的科学和工程革新

科学和工程研究被计算、信息和通讯技术的持续进步推动着，被今天自身研究增加的复杂性、范围和尺度的挑战拉动着。数字计算、数据、信息和网络以及计算机模拟技术的应用，正在形成替代和拓展理论/分析、实验/观察2个经典的研究方法去创建新的学科的趋势。近来多种趋势表明一个如何创造、传播和存储科学和工程知识更伟大、更迅速的真正变革即将到来，美国应当把握这个机遇、承担责任，去整合和拓展数字革命的成果，服务于下一代的科学和工程研究及相关教育。高端计算机网络共享系统的关键在于将数据、信息、工具、仪器，包括超级计算、存储以及交流等综合性的知识资源完全服务于具体的研究群体，提供新的途径，使研究人员在发现和探索研究上获得更多更好的信息，使得研究小组跨时间、区域、部门甚至学科间实现共享和协作。坚持美国学术研究团体所使用的高端科学计算必须是最先进的，国际科学基金会与其它适当团体机构间的合作应该为创造和维持现代数据驱动科学研究所必需的重要数据资料档案库负主要责任2个原则，并通过建立NSF内部组织、科学和工程组织来保障系统的实施。这是美国国家科学基金会(NSF)信息基础设施（Cyberinfrustructure）高级咨询组的报告《通过信息基础设施促进科学和工程的革命》的主要内容。      

天山寒区冰缘植物珠芽蓼叶片抗冻蛋白的发现

以生长在天山海拔3450m处的珠芽蓼（Polygonum viviparum)为实验材料,从叶片中提取质外体蛋白,经SDS-PAGE分析,发现在分子量为15.2～72.3kD范围内出现七条多肽,PAS染色显示这些多肽中均含有糖基,通过光镜组织切片显示,在珠芽蓼叶片细胞的质外体中存在丰富的蛋白质,PAS染色确定其含有糖蛋白,通过测定其热滞值,进一步确定质外体蛋白是具有抗冻活性的糖蛋白,说明抗冻蛋白是维持珠芽蓼抗冻性的重要物质基础。     

中国冻土研究近今进展

近年来,在南极和青藏高原发现了多种成因的厚层地下冰。冰土的水分迁移、冻胀、成冰机制、强度和蠕变等的研究进一步深化。冻土改造和利用兴起,在寒区砂金矿开采、热桩利用等方面有了良好的开端。     

中国生态足迹、多样性与承载力的计算与分析

The ecological footprint of China's provinces is calculated in this paper. In general,China's development is not sustainable because its ecological footprint is beyond its bio-capacity. Thesustainability status of each province in China is presented. Ulanowicz's development capacityformula was introduced to discuss the relationship of development and ecological footprint's diversity.The diversity of ecological impacts is related to the efficiency with which an economy uses thesource and sink services of the environment and, in this view, should be a factor in economic output.Development capacity, calculated from the ecological footprint and its diversity, is used to examinethe relationship of economic output with the structure of the ecological footprint. China and itsprovinces are presented as a case study to investigate this relationship. The analysis shows thatfootprint capacity is significant in predicting economic output. Increasing the ecological footprint'sdiversity is presented as another way to increase development capacity.     

华北地区夏季水资源特征分析及其对气候变化的响应（Ⅰ）:近40年华北地区夏季水资源特征分析

近年来 ,淡水资源匮乏问题已经成为全人类普遍关注的严重问题。华北地区是我国的政治、经济和文化中心 ,该区水资源严重不足 ,缺水问题一直困扰着该区经济的发展和人民生活水平的提高。本文利用NCEP/NCAR的 40a(195 8— 1997年 )再分析资料分析发现 ,近 40a来 ,华北地区年平均水资源略有盈余 ,但水资源年内分布很不均匀 ,一年内仅 6 9月份水资源有盈余 ,其它各月均有不同程度亏损。对华北地区水资源最充足的夏季水资源各分量进行EOF分析 ,结果表明 ,华北地区夏季水资源各分量空间分布的最主要特征都表现为全区一致型 ;最主要的时间变化趋势都表现为自 6 0年代至 80年代中期持续下降 ,80年代中期以后略有回升 ,但回升幅度较小 ,降水仍然低于 40a来的平均水平。对各物理量进行M -K突变检验的结果表明 ,各量在 6 0年代中期前后都发生了一次突变过程 ,但发生时间略有差别