变暖背景下北极海冰减少在冬季北半球高纬大陆降雪增加中的作用

过去的几个冬季中,北美、欧洲、西伯利亚和东亚大部分地区经历了冷冬和强降雪,而这与北极海冰的快速减少有关。尽管北极海冰减少在冷冬和强降雪中的作用仍存在争议,但这种新兴的气候反馈在未来变暖背景下是否会持续仍值得关注。中等排放情境下的气候模式模拟结果揭示,欧洲东北部、亚洲中部北部、北美北部的冬季降雪增加会成为贯穿21世纪的一个稳健的特征。21世纪这些区域冬季降雪增加的主要原因是北极秋季海冰的减少（很大的外部强迫）,而冬季北极涛动的变化（北半球主要的自然变化形态）对降雪增加的作用很小。这一结果不仅体现在多模式平均上,而且每个单独模式的结果依然如此。我们认为海冰-降雪之间的强反馈作用可能已经出现,并且在接下来的几十年中这种强反馈作用可能会增强,北半球高纬地区的强降雪事件也会增加。     

泥蚶(Tegillarca granosa)重组铁蛋白富集重金属离子的特性及化学传感器的研究

利用泥蚶(Tegillarca granosa)铁蛋白原核表达工程菌获得的重组铁蛋白,通过圆二色光谱分析蛋白二级结构,扫描电镜和电感耦合等离子质谱研究重组铁蛋白富集Fe~(2+)、Mn~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(3+)、Hg~(2+)、Pb~(2+)和As~(3+)等7种重金属离子的特性,同时探索利用重组铁蛋白修饰丝网印刷电极,设计和制备重组铁蛋白检测Pb~(2+)和Cd~(2+)浓度的电化学生物传感器。结果表明复性成功的铁蛋白多为完整的?-螺旋结构,而复性不成功的蛋白聚集体则多为无规卷曲。重组铁蛋白的直径和形态与富集的离子种类有关。泥蚶铁蛋白对单一金属离子Fe~(2+)和Mn~(2+)的富集凸显优势。对两种混合金属离子的富集大多表现为竞争关系。但重组铁蛋白对Hg~(2+)和As~(3+)混合组的富集量明显高于单一金属离子组的富集量,对Hg~(2+)和As~(3+)混合组的富集表现出协同促进作用。重组铁蛋白传感器对Pb~(2+)和Cd~(2+)溶液的最低检测限为10μg/L。     

多角度测量石油类污染水体后向散射系数的方法研究

后向散射系数bb是水体固有光学参数之一,在水色遥感模型建立中起着重要的作用。目前主要利用美国Hobilabs公司的Hydro Scat-6(HS-6)或美国Wetlabs公司的BB-9两种后向散射测量仪器在现场进行测量。石油类污染水体中石油类物质与悬浮泥沙共同影响着水体后向散射系数bb,这两种仪器的测量值都是基于单一角度而获取的,难以实现利用其来进一步区分石油类和悬浮物的后向散射系数贡献。通过对纯水、石英砂微粒、油污水进行各种配比试验,获取不同组合样本,利用美国Sequoia Scientific公司的LISST-100X粒径仪和美国Wyatt公司的Dawn Heleos II(DAWN)十八角度静动态激光散射仪,结合Mie散射算法,探索出两种多角度获取bb的方法。一种是利用LISST-100X粒径仪测量值,再基于Mie散射算法计算得到;另一种方法是对Dawn Heleos II十八角度静动态激光散射仪进行定标以后,利用其测量值计算出bb。对比分析了两种方法所获取的结果,并对产生误差的原因进行了分析。     

基于Zemax外海观测光纤探针传感器探头结构的优化设计

光纤探针法是一种适合观测波浪破碎瞬间卷入微气泡羽流的方法,现有的观测探针探头多采用塑料、玻璃等材质,存在脆性大、损耗大、不耐低温、易腐蚀等缺点,拟设计一种蓝宝石光纤探针克服其局限性,提升探测性能.文章在介绍光纤探针传感器测量原理的基础上,采用光学仿真软件Zemax建立了光纤探针传感器探头的仿真模型,并利用模型对其每针的材质、形状、角度等结构设计关键因素进行了优化设计,由仿真结果确定了每针形状为圆锥形、传输材质为蓝宝石.该仿真结果将为后续光纤探针传感器系统的整体设计及光路优化奠定基础.     

面向目标自适应三维大地电磁正演模拟

本文将面向目标的自适应算法应用于三维大地电磁数值模拟.使用基于非结构网格的矢量有限单元法对起伏地表大地电磁正演模拟问题进行求解.使用利用垂向电流密度在物性界面上的连续性对后验误差进行估算的算法指导网格优化.由于全局自适应算法针对观测点优化网格的能力较差,本文通过求解正演问题的对偶问题计算后验误差的加权系数,并对相关加权系数进行改进,从而实现了面向目标的自适应算法.与传统基于结构化网格的电磁正演算法相比,采用非结构网格能够更好地拟合起伏地表和地下不规则异常体.由于使用了面向目标的自适应算法,本文能够使用更少的网格达到较高的计算精度.通过对比本文模拟结果与半空间响应和全局自适应算法计算结果,并通过对比使用改进前和改进后加权系数得到的网格剖分结果验证了本文算法的有效性.

     

利用GPS三频数据计算电离层垂直总电子含量变化率

研究了通过采样间隔为1 s的GPS三频载波相位观测数据计算1 Hz电离层垂直总电子含量变化率（RVTEC）的方法,推导了直接采用双频载波相位观测量计算RVTEC的公式,对一般空间环境与电离层活动剧烈两种条件下L1L2、L1L5、L2L5三种载波相位组合计算的RVTEC进行了一致性分析,给出了通过三频载波相位观测数据计算电离层RVTEC的修正方法,比较了X射线太阳耀斑期间RVTEC与由传统方法计算的总电子含量变化率（ROT）响应,在双星串飞编队测高模式下对计算方法进行了应用.结果表明,L1L2、L1L5两种组合之间的一致性较好,由L1L2、L1L5组合计算的RVTEC的中误差约为0.004 TECu/s,RVTEC较ROT更能体现TEC变化的细节,在双星串飞编队测高模式下海面高梯度的计算中,电离层延迟之差可以忽略.

     

太湖典型区2010-2017年间水质变化趋势及异常分析

自2007年太湖蓝藻水华引起无锡供水危机后,在太湖流域及湖区开展了一系列综合治理措施以改善太湖水环境质量.本研究在太湖梅梁湾和贡湖湾各设置3个采样点,自2010年4月起每月2次监测太湖水质.结合水文气象数据及无锡市环境监测站和太湖局的同期数据,明确太湖自2010年以来,水质整体良好,总氮浓度在波动中呈现下降的趋势,总磷浓度在2014年前也是在波动中呈现下降的趋势,但在2015和2016年有所回升,回升比例约为15%~20%.2015和2016年总磷浓度出现回升的主要原因是这2年的2次大洪水过程携带大量N、P进入太湖湖区,洪水消退过程中,N大多以溶解态排泄出湖区,而P则由于大多数以颗粒态存在,逐渐沉积到湖泊中,随着微囊藻生长消耗水体溶解态P以及水体pH和溶解氧的变化逐渐释放到太湖水体中.     

Carbon pools and fluxes in the China Seas and adjacent oceans

The China Seas include the South China Sea, East China Sea, Yellow Sea, and Bohai Sea. Located off the Northwestern Pacific margin, covering 4700000 km~2 from tropical to northern temperate zones, and including a variety of continental margins/basins and depths, the China Seas provide typical cases for carbon budget studies. The South China Sea being a deep basin and part of the Western Pacific Warm Pool is characterized by oceanic features; the East China Sea with a wide continental shelf, enormous terrestrial discharges and open margins to the West Pacific, is featured by strong cross-shelf materials transport; the Yellow Sea is featured by the confluence of cold and warm waters; and the Bohai Sea is a shallow semiclosed gulf with strong impacts of human activities. Three large rivers, the Yangtze River, Yellow River, and Pearl River, flow into the East China Sea, the Bohai Sea, and the South China Sea, respectively. The Kuroshio Current at the outer margin of the Chinese continental shelf is one of the two major western boundary currents of the world oceans and its strength and position directly affect the regional climate of China. These characteristics make the China Seas a typical case of marginal seas to study carbon storage and fluxes. This paper systematically analyzes the literature data on the carbon pools and fluxes of the Bohai Sea,Yellow Sea, East China Sea, and South China Sea, including different interfaces(land-sea, sea-air, sediment-water, and marginal sea-open ocean) and different ecosystems(mangroves, wetland, seagrass beds, macroalgae mariculture, coral reefs, euphotic zones, and water column). Among the four seas, the Bohai Sea and South China Sea are acting as CO_2 sources, releasing about0.22 and 13.86–33.60 Tg C yr~(-1) into the atmosphere, respectively, whereas the Yellow Sea and East China Sea are acting as carbon sinks, absorbing about 1.15 and 6.92–23.30 Tg C yr~(-1) of atmospheric CO_2, respectively. Overall, if only the CO_2 exchange at the sea-air interface is considered, the Chinese marginal seas appear to be a source of atmospheric CO_2, with a net release of 6.01–9.33 Tg C yr~(-1), mainly from the inputs of rivers and adjacent oceans. The riverine dissolved inorganic carbon (DIC) input into the Bohai Sea and Yellow Sea, East China Sea, and South China Sea are 5.04, 14.60, and 40.14 Tg C yr~(-1),respectively. The DIC input from adjacent oceans is as high as 144.81 Tg C yr~(-1), significantly exceeding the carbon released from the seas to the atmosphere. In terms of output, the depositional fluxes of organic carbon in the Bohai Sea, Yellow Sea, East China Sea, and South China Sea are 2.00, 3.60, 7.40, and 5.92 Tg C yr~(-1), respectively. The fluxes of organic carbon from the East China Sea and South China Sea to the adjacent oceans are 15.25–36.70 and 43.93 Tg C yr~(-1), respectively. The annual carbon storage of mangroves, wetlands, and seagrass in Chinese coastal waters is 0.36–1.75 Tg C yr~(-1), with a dissolved organic carbon(DOC) output from seagrass beds of up to 0.59 Tg C yr~(-1). Removable organic carbon flux by Chinese macroalgae mariculture account for 0.68 Tg C yr~(-1) and the associated POC depositional and DOC releasing fluxes are 0.14 and 0.82 Tg C yr~(-1), respectively. Thus, in total, the annual output of organic carbon, which is mainly DOC, in the China Seas is 81.72–104.56 Tg C yr~(-1). The DOC efflux from the East China Sea to the adjacent oceans is 15.00–35.00 Tg C yr~(-1). The DOC efflux from the South China Sea is 31.39 Tg C yr~(-1). Although the marginal China Seas seem to be a source of atmospheric CO_2 based on the CO_2 flux at the sea-air interface, the combined effects of the riverine input in the area, oceanic input, depositional export,and microbial carbon pump(DOC conversion and output) indicate that the China Seas represent an important carbon storage area.     

1970年通海7.7级大地震强余震触发

1970年1月5日云南通海发生了M_S7.7地震, 震后发生了多次M_S＞5.0的强余震。 文中计算了1970年通海7.7级大地震后, 主震分别在5次强余震破裂面上诱发的库仑破裂应力变化(ΔCFS)。 结果表明, 有4次强余震发生在库仑破裂应力增加(ΔCFS＞0)的地区, 增加的范围为10^-2～10^-1 MPa; 有1次强余震按2种震源机制解结果给出的破裂面计算, 得到2种结果, 分别发生在库仑破裂应力变化为正和在库仑破裂应力变化为负的地区。 研究结果表明, 主震位错产生的库仑破裂应力变化可能是1970年通海7.7级大地震强余震活动的重要原因。     

松山台地电场的自然电位异常

根据对中法合作天祝松山电磁台运行6年的全部资料(变化周期≥1 d)的分析, 从中可看出, 我国西部某些中强以上地震前, 天祝地电场出现了缓变信息异常, 也就是通常所指的自然电位异常。 异常有2种形式, 先增大后降低的趋势性背景变化和大幅度的单向加速变化。 除此之外, 震前还有短临的大地电场阶跃性异常。 文中讨论了几种异常的可能机理, 认为大幅度的单向加速异常与磁暴有关; 而趋势性背景变化是过滤电场的冲流电位在震前明显改变所致, 主要出现在2001年昆仑山口西8.1级大震之前。