基于混沌吸引子的复杂农业系统预测模型研究

农业生产是自然再生产和经济再生产有机结合的过程，农业系统是高度耦合了自然生态、社会经济系统等的复杂大系统，具有非线性和耗散性特征。复杂农业系统要素非线性作用所表现的系统行为形成农业系统的整个演化轨迹。从长期演化来看，由于系统内部自组织作用、系统协同和外部随机扰动的作用使得农业系统出现混沌现象，故复杂系统具有长期不可预测性。本文根据复杂农业系统的预测规范，重构复杂农业系统相空间，建立了基于“混沌吸引子”的非线性混沌动力学预测模型，并以成都的相关数据进行分析验证。     

LAS在西北干旱区荒漠均匀下垫面的观测研究

利用“古浪非均匀近地层观测试验”的仪器平行对比观测部分试验数据,首先分析荒漠均匀下垫面大孔径闪烁仪(Large Aperture Scintillometer,LAS)光径线上等间距架设的4台涡动相关仪(Eddy Covariance System,EC)观测的摩擦速度和感热通量的一致性.然后,基于4种不同下垫面建立稳定度普适函数分析,利用4台EC观测摩擦速度平均值,计算了LAS观测区域的感热通量,进而比较了LAS和EC两者观测值的差异.结果表明,4台EC观测的摩擦速度与感热通量一致性好,摩擦速度的差别＜10％,感热通量的差别在10％左右.4种稳定度普适函数计算的LAS区域感热通量在白天、夜晚与EC观测平均值变化趋势一致,但计算值偏大;TAG (Thiermann and Grassl)稳定度普适函数计算值与EC观测平均值较接近.其主要原因除不同下垫面试验所得稳定度普适函数的差异外,Kipp&Zonen LAS所测感热通量的系统性偏高不可忽视.     

CHARACTERISTICS OF UT/LS CARBON MONOXIDE INTRASEASONAL OSCILLATIONS AND THEIR IMPACT FACTORS OVER THE TIBETAN PLATEAU AND ITS ADJACENT AREAS IN SUMMER

The study presented herein investigated the main characteristics of carbon monoxideintraseasonal variability and evaluated its possible impact factors using the upper troposphere and lowerstratosphere (UT/LS) Aura Microwave Limb Sounder (MLS) observations over Tibetan Plateau and itsadjacent areas in summer (June to August) of 2005 and 2006. Observations show a persistent constituentextreme extending up into the UT/LS throughout summer, as well as a temporally reversed phase variationbetween the carbon monoxide and ozone in UT/LS. The intraseasonal oscillations (ISOs) of carbonmonoxide during summer are investigated by using methods of wavelet and band pass filter analysis. It isfound that ISOs over the Tibetan Plateau have periods of 10 to 20 days and 30 to 60 days. The formermainly appeared in upper troposphere while the latter in lower stratosphere. Further analysis shows thatthese two periods of ISOs in UT/LS are mainly in phase to the activities of convection over the south of theplateau and the variation of South Asia High, respectively. The above two factors and their dynamicalcoupling may be responsible for the tracer ISOs at different levels.     

基于小时雨量的泥石流滑坡降雨特征分析

利用2007～2010年6～9月四川加密自动气象站雨量监测资料,分析了小时雨量特征,并结合其间的泥石流、滑坡地质灾害个例,对泥石流、滑坡发生时的降雨特点进行了分析。结果表明,1500m以下小时平均雨强较大时段出现在1～7时,1500m以上小时雨强较大时段出现在夜间10时至次日8时,短历时强降雨是诱发泥石流的关键因素,而滑坡的发生受降水的累计和滞后效应影响。海拔1500m以下,发生泥石流、滑坡一般需要50mm的降水,1500～3500m海拔,6小时降水有15～20mm,就有可能引发泥石流、滑坡,而在3500m以上,6小时降水有10～15mm即可。     

气溶胶对我国中东部地区秋季降水的影响

通过分析近50年来中国中东部地区降水资料发现,秋季降水与其他季节相比有明显减少趋势(每10年下降约54.3 mm),尤其自1980年代以来呈直线下降趋势(每10年降水减少5.6%)。从降水形成三个基本条件(水汽输送条件、稳定度条件、云微物理条件)出发,探究秋季降水减小的原因。结果表明,大气稳定度(对流抑制能(convective inhibition,CIN)以28.67(J/kg)/(10年)的速率增加,对流有效位能(convective available potential energy,CAPE)以12.81(J/kg)/(10年)的速率减小以及云微物理性质的变化(云滴有效粒子尺度减小)是导致秋季降水减少的直接原因,而这两个因素的变化与近20多年来气溶胶的大量增多有着非常密切的关系。因此,由空气污染造成的气溶胶浓度的增加可以作为导致中国中东部地区秋季降水减少的其中一个重要原因。由于秋季天气系统较稳定,主要受到大尺度系统影响,动力作用影响大于热力作用,所以减少了复杂中小天气系统和热力作用对降水的影响,故而更加突显出气溶胶对秋季降水的影响。     

1948-2000年ENSO事件与全球陆地年降水量的关系

用最新创建的全球陆地月降水资料(PREC／L)，研究了1948—2000年期间的ENSO事件与全球陆地年降水量的关系。对合成分析的结果进行了蒙特卡罗模拟检验。结果表明，暖事件年全球陆地年降水量大范围减少。显著地区是：赤道西太平洋区、中国华北、赤道中美洲区、孟加拉湾北部及尼泊尔、东澳大利亚区、印度西部及巴基斯坦南部、勒拿河以东地区、西欧及南极的威尔克斯等区域。在暖事件年，陆地年降水量增加地区不多，主要是南美的智利和阿根廷、东非索马里、肯尼亚和坦桑尼亚、中东的土耳其、伊拉克及伊朗、北非的利比亚和阿尔及利亚、西南非的纳米比亚及非洲南部的博茨瓦纳和津巴布韦。统计检验表明，暖事件年全球陆地年降水量减少面积比降水量增加面积要大，而且更为显著。研究还指出，ENSO的年代际变化对上述地区降水的年代际变化影响不明显。但是，80年代以后的暖事件对东澳大利亚干旱、中国华北干旱的影响比80年代前的影响要大。     

Robustness of Precipitation Projections in China:Comparison between CMIP5 and CMIP3 Models

Three sources of uncertainty in model projections of precipitation change in China for the 21st century were separated and quantified: internal variability,inter-model variability,and scenario uncertainty.Simulations from models involved in the third phase and the fifth phase of the Coupled Model Intercomparison Project(CMIP3 and CMIP5) were compared to identify improvements in the robustness of projections from the latest generation of models.No significant differences were found between CMIP3 and CMIP5 in terms of future precipitation projections over China,with the two datasets both showing future increases.The uncertainty can be attributed firstly to internal variability,and then to both inter-model and internal variability.Quantification analysis revealed that the uncertainty in CMIP5 models has increased by about 10%–60% with respect to CMIP3,despite significant improvements in the latest generation of models.The increase is mainly due to the increase of internal variability in the initial decades,and then mainly due to the increase of inter-model variability thereafter,especially by the end of this century.The change in scenario uncertainty shows no major role,but makes a negative contribution to begin with,and then an increase later.     

凹凸棒石与Zn^2＋的长期作用研究

以凹凸棒石与Zn2＋为例研究粘土矿物与重金属离子长期作用过程,并运用高分辨透射电镜和X射线衍射分析粘土矿物与重金属离子长期作用的次生物相。结果表明：Zn2＋与凹凸棒石的长期作用是一个二阶段的过程,初始阶段为快速吸附作用,其后表现为慢速沉淀反应。高分辨透射电镜和X射线衍射分析表明,凹凸棒石与Zn2＋的长期作用过程中,具有纳米矿物特性的凹凸棒石表面快速水化,提高了悬浮液的pH值,诱导Zn2＋水解沉淀。而后,凹凸棒石缓慢溶解释放Al3＋和SiO44-与Zn（OH）2沉淀反应,形成Zn-A1双氢氧化物和异极矿。这一结果对认识土壤环境中重金属与粘土矿物的作用及重金属的归宿具有重要意义。     

利用海洋温度剖面与海表盐度反演盐度剖面方法研究

为解决海洋中大量观测数据只含有温度剖面而缺乏盐度观测的问题, 基于历史观测的温盐剖面资料, 考虑到盐度卫星数据的发展, 采用回归分析方法, 在孟加拉湾建立了盐度与温度、经纬度、表层盐度的关系, 并对不同反演方法的反演结果进行检验评估。结果发现, 在不引入海表盐度(sea surface salinity, SSS)时, 最佳反演模型是温度、温度的二次项与经纬度确定的回归模型, 而SSS的引入则可以进一步优化反演结果。将反演结果与观测结果进行对比, 显示用反演的盐度剖面计算的比容海面高度误差超过2cm, 而引入SSS后的误差低于1.5cm。SSS的引入能够较为真实地反映海洋盐度场的垂直结构和内部变化特征, 既能够捕捉到对上混合层有重要影响的SSS信号, 又能够反映盐度在跃层上的季节内变化以及盐度障碍层的季节变化。水团分析显示, 与气候态相比, 盐度反演结果可以更好地表征海洋上层水团的变化特征。