晚新生代西太平洋古海洋环境演化过程与机制

晚新生代西太平洋通过水文循环和碳循环两类关键过程,对区域乃至全球气候变化产生深刻的影响。本文从上新世以来西太暖池及其主流系演化、晚第四纪北太平洋中层水演化和白令海峡开合、第四纪中国东部陆架环境演化以及新生代亚太沉积物源-汇过程与碳埋藏等方面,综述了西太平洋古海洋环境演化过程与机制。上新世以来西太暖池与印尼贯穿流的演化过程伴随构造运动而阶段性地发生,但其在轨道时间尺度上演化的细节过程并不清晰,尚未形成系统性认识。北太平洋中层水以及白令海峡开合等关键高纬过程在冰期旋回中发生了显著变化,并与低纬过程之间存在遥相关。第四纪中国东部陆架环境演化主要受控于海平面变化以及与低纬过程相关联的热量与物质传输,在此背景下,中国东部陆架形成了富有机碳的泥质沉积体系。构造隆升和亚洲季风驱动下的亚洲大陆与邻洋的沉积物源-汇过程具有显著的碳汇效应,可能在大气CO₂浓度（${p_{{\rm{C}}{{\rm{O}}_2}}} $）冰期旋回和新生代气候变冷中发挥重要作用。就西太平洋古海洋环境演化过程与机制中若干关键科学问题开展深入和系统研究,不仅可为建立气候变化的低纬驱动理论提供支撑,也可为更好认识我国陆架环境变化规律以及碳汇潜力提供科学依据。     

基于生态地理分区的青藏高原植被覆被变化及其对气候变化的响应

基于1982~2006年GIMMS NDVI数据集和地面气象台站观测数据,分析了青藏高原整个区域及各生态地理分区年均NDVI的变化趋势,并通过偏相关分析研究不同生态地理分区植被覆被变化对气温和降水响应的空间分异特征。研究表明:(1)近25年来,高原植被覆盖变化整体上趋于改善;高原东北部、东中部以及西南部湿润半湿润及部分半干旱地区植被趋于改善,植被覆盖较差的北部、西部半干旱和干旱地区呈现退化趋势;(2)高原植被变化与气温变化的相关性明显高于与降水变化的相关性,说明高原植被年际变化对温度变化更为敏感;(3)高原植被年际变化与气温和降水的相关性具有明显的区域差异,植被覆盖中等区域全年月NDVI与气温和降水的相关性最强,相关性由草甸向草原、针叶林逐步减弱,荒漠区相关性最弱。生长季植被覆盖变化与气温的相关性和全年相关性较一致,降水则不同,生长季期间高原大部分地区植被变化与降水相关性不显著。     

2000~2008年长白山地区植被覆盖变化对气候的响应研究

利用2000~2008年MODIS/NDVI数据,结合谐波分析、影像处理和基于像元的空间统计方法,分析了不同时间尺度下长白山地区的植被覆盖年内和年际变化与气温、降水的空间相关性。结果表明,近10 a来长白山地区气温和降水都均呈增加趋势;年内和年际变化过程中,长白山地区植被覆盖受气温影响的程度要高于降水;长白山地区春季和秋季植被覆盖与气温呈正相关,夏季主要呈负相关;不同月份的相关统计与年统计和分季节统计相比,更能细致地反映植被覆盖与气候的响应关系。     

基于黏弹塑性的云岭隧道软弱围岩参数反演与稳定性分析

软弱隧道围岩在工程实际和试验研究中都表现出较强的流变性质, 容易造成围岩的过大变形而导致失稳.按新奥法施工原则对云岭隧道左洞进口段的软弱围岩段开挖过程进行监测, 分析初期围岩位移收敛值以及二次支护和衬砌的压力变化情况, 通过黏弹性有限元反分析理论, 建立基于黏弹塑性的反分析体系, 对围岩参数进行反演和优化.通过采用ANSYS有限元程序模拟开挖过程, 并将现场实际量测值与计算数据进行比较, 为隧道支护设计和施工的安全可靠性提供科学依据和技术指导.      

24ka来冲绳海槽北部沉积物来源的高分辨率常量元素记录

为进一步了解冲绳海槽北部24ka来柱状沉积物的常量元素组成特征及其物源和古环境指示意义,对PC-1孔进行了402个常量元素和粒度及344个浮游有孔虫氧同位素的综合分析,其平均样品分辨率高达百年时间尺度。结果表明:沉积物中的主要常量元素含量表现出明显的3段式垂向变化特征,并记录到了7.3和12.7cal.kaBP时的两次火山事件;物源判别图解及R型因子分析则揭示出主要氧化物含量在垂向上的变化主要受控于附近陆源物质输入,而热液活动和海洋生物沉积作用及火山物质的影响较小。特别是不同陆源物质对研究区的影响表现出明显的变化规律,与海平面波动及对马暖流形成演化间具有良好的耦合关系,但期间的典型古气候事件却并未明显改变沉积物中的陆源物质组成,从而为揭示24ka来冲绳海槽北部地区陆源物质输入演化历史,及其主要控制因素提供了新的高分辨率资料。     

8000aBP以来珠江口西南部孢粉组合特征及其古气候意义

通过分析珠江口西南部ZJK04孔柱状样孢粉组合的特征,重建了珠江三角洲地区8 000年以来植被和气候演化的历史。该孔的孢粉记录从下到上分为4个阶段:第Ⅰ阶段(8 090～7 800aBP)温暖湿润,第Ⅱ阶段(7 800～4 200aBP)温和湿润,第III阶段(4 200～833aBP)凉爽干燥和第Ⅳ阶段(833aBP以来)偏冷湿润。珠江三角洲地区气候和植被变化最显著的时期发生在4.2kaBP前后,这一时期的气候以快速变冷、变干为特征,与北半球中低纬度地区4.2kaBP的干冷事件相吻合。而830aBP之后芒萁属蕨类植物孢子含量急剧增加,可能与此时人类的活动有关。     

温度、光照及仔鱼个体大小对稚海蜇(Rhopilema esculentum)捕食褐牙鲆(Paralichthys olivaceus) 仔鱼的影响

利用实验生态学方法,研究温度(15、19和23℃)、光照(明和暗)、仔鱼大小[全长(3.01±0.08)mm初孵仔鱼和(3.79±0.13)mm孵化后5天仔鱼]对稚海蜇[伞径(21.1±0.4)mm]捕食褐牙鲆仔鱼的影响。结果表明,稚海蜇对初孵仔鱼的捕食率随着水温升高而显著升高。光照条件在各仔鱼密度(10,30,50和80ind/L)下均不显著影响稚海蜇对初孵仔鱼的捕食率,说明光条件并不显著改善稚海蜇捕食仔鱼的能力。在高仔鱼密度(50和80ind/L)下,稚海蜇对孵化后5天仔鱼的捕食率显著低于对初孵仔鱼的捕食率;但在低密度(10和30ind/L)下,稚海蜇对两个不同发育阶段仔鱼的捕食率之间无显著差异。在低仔鱼密度下,稚海蜇对仔鱼的捕食率较低,这会降低仔鱼个体大小对稚海蜇捕食率作用的显著性。这既表明仔鱼逃避被稚海蜇捕食的能力随其发育生长而提高,也反映了稚海蜇对不同个体大小仔鱼捕食作用受仔鱼密度制约。     

Simulation of seafloor electrical resistivity measuring equipment based on 3D finite element method

In order to explore the mineral resources buried in sea mud,it is necessary to use seabed resistivity measuring equipment,which works closer to the sediments than ordinary ship-based geophysical measuring equipment. Because of the harsh environment of seafloor,high pressure and highly conductive seawater,marine magnetotelluric method developed slowly. The sea floor environment is similar to the environment of logging, According to the design of dual lateral logging equipment,a new equipment for seafloor electrical resistivity measurement is designed. Four 3D FEM models that contain resistivity abnormal targets are built to test the ability of this equipment to locate different shape of shallow buried resistivity abnormal targets in sea mud. The authors propose the method to correct the response curve while the bottom surface of this equipment is suspended or not parallel to the seafloor. The resistivity of targets can be calculated accurately.     

基于Dyna-CLUE改进模型和SD模型耦合的山区城镇用地情景模拟研究——以岷江上游地区为例

山区城镇扩张受山区地形和山地灾害等因素限制,而常用的土地利用模型难以有效表达这一特征。本文通过对Dyna-CLUE（Dynamic Conversion of Land Use and its Effects Model）模型进行改进并结合系统动力学（System Dynamic,SD）模型,充分发挥这2个模型在微观土地分配,及宏观情景模拟上的优势,很好地表达了山区地形和山地灾害等因素对山区城镇扩张的限制作用,为山区城镇扩张情景模拟提供了一个有效的方法。以岷江上游地区为例,根据研究区历史统计数据构建山区城镇用地SD模型,模拟低速发展、惯性发展和高速发展3种不同发展情景下城镇用地的需求,结合Dyna-CLUE改进模型,预测了对应情景下2011-2030年的城镇用地范围,并探究其对其他土地利用类型的影响。结果表明,发展速度越快,城镇主体越快达到地理限制区域的上限,并开始沿山间平地向两端扩张。耕地受山区城镇扩张的影响要远远超出其他土地利用类型,离城镇越近受影响越大。随着城镇扩张的加剧,其对自然环境的影响也逐渐增大。模型模拟结果能为山区城镇用地规划、评估由城镇扩张造成的生态环境问题和制定相应的对策提供有效的技术支撑。     

数值模拟方法在隐伏岩溶水源地保护区划分及污染治理中的应用

文章以北京市东南郊大兴迭隆起隐伏岩溶水子系统内的两个水源地（大兴念坛水源地与通州龙旺庄水源地）为例,研究数值模拟方法在隐伏岩溶地下水水源地保护区划分中的应用。研究基础为基于GMS建立的包括第四系与岩溶含水层在内的三维非稳定流地下水数值模拟模型,采用的主要技术手段为质点追踪技术,结合溶质质点迁移100 d与1 000 d的距离划分水源地的一级与二级保护区,并提出相应的污染防控措施。研究得出,对于隐伏岩溶水大部分来自上覆第四系松散孔隙水越流补给的情况,岩溶水源地保护区即是上覆松散含水层的保护区范围,应加强第四系孔隙含水层地下水污染的防治,以保护岩溶水不受污染。