Fenton体系处理黑臭河道沉积物的效果初探

沉积物中有机质的削减是黑臭水体治理的关键.Fenton(Fe^2++H2O2)试剂在有机污染废水和土壤原位修复中的应用广泛且效果良好;Fenton试剂也能很好地去除黑臭水体中的色度和浊度,但其氧化沉积物有机质的研究未见报道.为探究Fenton试剂对黑臭水体沉积物的氧化效果,本研究通过室内模拟实验用Fenton氧化法对黑臭河道沉积物进行处理,考察氧化过程沉积物特征和性质的变化;分析覆水后沉积物中污染物的释放特征,并和H2O2体系(无Fe^2+)进行比较.结果表明:Fenton体系显著提高了沉积物与上覆水的氧化还原电位,对黑臭河道沉积物中的有机质具有很强的氧化效率.在温度为28℃、H2O2为20%Q(Q为体系中沉积物有机质完全矿化的理论H2O2用量)和Fe^2+∶H2O2(摩尔比)为0.5∶1时,反应1 d,酸挥发性硫化物去除率为70.13%,沉积物总有机碳减少了22.14%,总有机氮减少了87.60%,生成了较多的铵态氮和硝态氮;由于铁对磷的钝化,沉积物中溶解性反应磷含量大幅减少.H2O2体系的氧化速度较Fenton体系慢,覆水后对体系中的Eh提高不明显.值得注意的是,Fenton体系会降低上覆水的pH,释放较多的铵态氮.需要联合其他技术(如微生物法),强化水体中有机质和氨氮的降解,以取得理想的修复作用.     

克氏原螯虾(Procambarus clarkii)对新鲜和不同分解腐烂程度的沉水植物摄食选择性研究

原产美国南部和墨西哥东北部的克氏原螯虾是目前全球入侵最广的小龙虾,也是对淡水生态系统最具破坏性的物种之一,其对栖息地沉水植物的现存量构成严重威胁,然而目前对克氏原螯虾摄食沉水植物的机制还知之甚少.本文选择6种沉水植物,研究克氏原螯虾对浅水湖泊常见的沉水植物穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、密刺苦草(Vallisneria denseserrulata)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、菹草(Potamogeton crispus L.)、马来眼子菜(Potamogeton malaianus)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum)的新鲜植株和分解腐烂后的植株的摄食偏好及原因,结果表明克氏原螯虾对沉水植物新鲜植株选择逗留偏好为:最偏爱逗留在轮叶黑藻区,在穗花狐尾藻、密刺苦草和马来眼子菜3种植株区逗留频次无区别,而在金鱼藻区逗留频次显著最低,6种植物湿重减少量与逗留偏好趋势相似;相对各新鲜植株,克氏原螯虾均更喜欢逗留在分解腐烂8 d或12 d后的植物碎屑区域,相应分解腐烂8 d或12 d植物湿重降低量也显著更高.6种植物新鲜植株总酚类含量均显著高于分解腐烂后的植株,其中穗花狐尾藻新鲜和分解腐烂后的植株的总酚类含量始终显著高于其他5种植物.结合植物总酚类指标和摄食偏好结果,表明克氏原螯虾对沉水植物的摄食具有选择性,相对新鲜植物更喜摄食腐烂后的碎屑,总酚类不是影响其选择的关键因子.     

半干旱地区洪水模拟效果差异性分析及影响因子响应评估

中国北方半干旱地区的降水与下垫面条件具有明显的时空异质性,如何完整准确地描述该类区域的水文过程是当代水文学研究的难点之一.选择半干旱地区水文实验区域——绥德流域和曹坪流域,通过构建不同时空规律的降水场,并结合3种不同产流机制的水文模型,进行大型数值模拟实验,去探究时间、空间、产流机制等因素对半干旱地区洪水模拟的影响,为该类地区水文模型的研制工作提供借鉴.结果 表明:1)半干旱地区中小流域的产流对降雨强度较为敏感,因此降水输入的时间步长对洪水模拟效果的影响程度较大;相比之下,流域雨量站数量的增减,仅体现在降雨分布场的暴雨中心缺失以及面平均降雨量的微小差别,对洪水模拟效果的影响程度较小.2)水文模型能否准确描述主导水文过程是半干旱地区洪水模拟效果优良的关键,流域的尺度效应及其下垫面条件的空间异质性是半干旱地区不同水文模型研制和调整应当优先考虑的问题,无论时间步长、雨量站数量怎么组合,产流结构适宜的模型其模拟效果总是趋于较好的结果.     

Impact of intra-daily SST variability on ENSO characteristics in a coupled model

This paper explores the impact of intra-daily Sea Surface Temperature (SST) variability on the tropical large-scale climate variability and differentiates it from the response of the system to the forcing of the solar diurnal cycle. Our methodology is based on a set of numerical experiments based on a fully global coupled ocean–atmosphere general circulation in which we alter (1) the frequency at which the atmosphere sees the SST variations and (2) the amplitude of the SST diurnal cycle. Our results highlight the complexity of the scale interactions existing between the intra-daily and inter-annual variability of the tropical climate system. Neglecting the SST intra-daily variability results, in our CGCM, to a systematic decrease of 15% of El Ni?o—Southern Oscillation (ENSO) amplitude. Furthermore, ENSO frequency and skewness are also significantly modified and are in better agreement with observations when SST intra-daily variability is directly taken into account in the coupling interface of our CGCM. These significant modifications of the SST interannual variability are not associated with any remarkable changes in the mean state or the seasonal variability. They can therefore not be explained by a rectification of the mean state as usually advocated in recent studies focusing on the diurnal cycle and its impact. Furthermore, we demonstrate that SST high frequency coupling is systematically associated with a strengthening of the air-sea feedbacks involved in ENSO physics: SST/sea level pressure (or Bjerknes) feedback, zonal wind/heat content (or Wyrtki) feedback, but also negative surface heat flux feedbacks. In our model, nearly all these results (excepted for SST skewness) are independent of the amplitude of the SST diurnal cycle suggesting that the systematic deterioration of the air-sea coupling by a daily exchange of SST information is cascading toward the major mode of tropical variability, i.e. ENSO.     

分位数调整法在北京动力降尺度模拟订正中的适用性评估

基于分位数调整法对变网格模式LMDZ4在中国区域进行动力降尺度模拟的北京日平均气温和降水结果进行了统计误差订正。订正后的日平均气温在年循环、平均值和频率等方面均十分接近观测值,全年平均气温偏差由-1.2℃降至-0.4℃。降水的订正过程较气温更加复杂,首先对降水日数进行订正,以消除模式产生的虚假微量降水,订正后降水日数误差由61.5%降至3.7%。此外,分位数调整法可有效订正中小型与极端降水的频率和强度,订正后全年降水误差由0.28 mm/d降至0.07 mm/d。订正后最大降水月为7月,与观测一致,消除了冬季的虚假极端降水。分位数调整法无论是对气温还是降水,其订正效果都存在明显的季节性差异。日平均气温的订正在冬、夏季要优于春、秋季,对极端高、低气温的订正更加显著。该统计误差订正方法不仅有效消除了气候平均值的漂移,同时对极值也有一定改善,是一种相对完善的订正方案。分位数调整法也存在一定的不确定性,订正效果受观测资料和模式模拟能力影响较大。     

基于拉格朗日方法的江淮梅雨水汽输送特征分析

利用NCEP再分析资料,引入基于拉格朗日方法的气流轨迹模式(HYSPLITv4.9),结合用于海量轨迹分析的气块追踪分析方法,探讨了江淮梅雨气候平均的水汽输送特征以及梅雨异常年水汽输送的差异。结果表明,在气候态下,江淮梅雨的水汽主要来自印度洋、孟加拉湾—中国南海、太平洋和欧亚大陆4个区域,其对江淮梅雨的水汽输送贡献分别为35%、19%、22%和19%。其中,印度洋、孟加拉湾—中国南海和太平洋上的输送气流主要来自850 hPa以下的对流层低层,而欧亚大陆的输送气流主要来自600 hPa左右的对流层中层。进一步对比梅雨异常年水汽输送的差异,发现孟加拉湾—中国南海、太平洋和印度洋的水汽输送对江淮梅雨的异常有重要影响,梅雨偏多年来自孟加拉湾—中国南海的水汽输送较多,其对江淮梅雨的水汽输送贡献为24%,比梅雨偏少年约增加了13%,梅雨偏少年则是来自太平洋和印度洋的水汽输送较多,对江淮梅雨的水汽输送贡献分别达到了40%和30%,比梅雨偏多年约增加了5%和10%。     

渍水麦田土壤水分动态模型研究

根据土壤水分平衡原理，建立了一个反映土壤渍水、可与小麦生长模型耦合的土壤水分动态模型，尤其考虑了因地下水位较浅而引起的毛管上升水量和土壤导水率的变化对土壤含水量的影响。采用盆栽小麦水分试验资料验证了日蒸散量的模拟值，利用湖北荆州农业气象试验站和江苏金坛农业气象试验站的土壤水分历史资料对建立的模型进行了综合测试和验证，结果表明:蒸散量、地下水位和0～50 cm土壤含水量的模拟值与实测值具有较好的一致性，模型能可靠地预测多雨和渍水地区麦田土壤水分的变化动态     

China coldwave duration in a warming winter: change of the leading mode

Changes of extreme climate in a warming climate may be different from place to place. How the China cold extreme events change is still an outstanding issue. From observational and modeling perspectives, this study investigates the change of the leading mode of the China coldwave duration (CWD) in a warming climate. CWD significantly reduces across China during 1957–2009. The reduction in northern China is much more than that in southern China. The CWD leading mode derived from the Empirical Orthogonal Function analysis is characterized by extreme value centers located in northern China during the cold period (1957–1979) and shifting to southern China during the warm period (1980–2009). This indicates that southern China may experience longer or shorter coldwaves in the past three decades, while those in northern China tend to vary less vigorously. The multi-model ensemble of seven state-of-the-art climate models from the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) show that under the IPCC SRES A1B scenario, the maximum loading of the CWD leading mode extends to southern China at the end of twenty-first century (2080–2099). These results indicate that the primary change of the CWD leading mode in a warming climate might be the southward shift of the variation center and such position change may lead to more intense coldwave variations in southern China as observed in the past decades. Possible physical mechanisms on the variation of the CWD major mode are also investigated in this study.     

地理信息服务及基于服务的气象业务系统框架探讨

近年来,地理信息系统(GIS)在气象业务系统建设过程中发挥越来越重要的作用。结合GIS的发展趋势,该文介绍了地理信息服务的基本原理与方法,并在此基础上提出了新的应用模式———服务集成在气象业务运行系统的建设框架,它主要包括了系统参与角色、体系结构、运行流程等方面的内容;并对一些关键技术问题进行了讨论与分析。     

武威地区冬季低温天气的气候分析与预报

通过对１９８０—１９９１年１２—２月武威地区低温天气过程气候特征和天气成因的分析，建立模式预报方程。１９９２—１９９６年试报效果良好，将植入“武威地区冬半年寒潮降温多目标专家系统”，投入业务运行。