暴雨模拟中多普勒雷达径向速度变分同化的应用

针对2008年6月广东地区的一次强降雨过程,利用WRF中尺度数值模式及其三维变分同化系统(WRF-3DVAR),进行了多普勒雷达径向速度变分同化对暴雨过程模拟效果影响研究。结果表明:WRF-3DVAR能够有效地同化多普勒雷达径向速度,同化后的主要影响在于改进了初始动力场,使得初始场包含有更详尽的中尺度特征信息,进而显著提高模式对广东局地暴雨过程的模拟效果。在高分辨率中尺度数值模式中有效地利用多普勒天气雷达资料,是提高中尺度降雨预报的关键。     

Incorporating uncertainty of future sea-level rise estimates into vulnerability assessment: A case study in Kahului, Maui

Accurate sea-level rise (SLR) vulnerability assessments are essential in developing effective management strategies for coastal systems at risk. In this study, we evaluate the effect of combining vertical uncertainties in Light Detection and Ranging (LiDAR) elevation data, datum transformation and future SLR estimates on estimating potential land area and land cover loss, and whether including uncertainty in future SLR estimates has implications for adaptation decisions in Kahului, Maui. Monte Carlo simulation is used to propagate probability distributions through our inundation model, and the output probability surfaces are generalized as areas of high and low probability of inundation. Our results show that considering uncertainty in just LiDAR and transformation overestimates vulnerable land area by about 3 % for the high probability threshold, resulting in conservative adaptation decisions, and underestimates vulnerable land area by about 14 % for the low probability threshold, resulting in less reliable adaptation decisions for Kahului. Not considering uncertainty in future SLR estimates in addition to LiDAR and transformation has variable effect on SLR adaptation decisions depending on the land cover category and how the high and low probability thresholds are defined. Monte Carlo simulation is a valuable approach to SLR vulnerability assessments because errors are not required to follow a Gaussian distribution.     

西昆仑落石沟一带铅锌矿成矿规律与找矿前景

西昆仑落石沟矿带是新疆西南部重要的成矿区带,落石沟矿带已发现铁、铜、铅锌矿(床)点13处,成矿潜力巨大。文章在综合前人工作成果的基础上,就区域内铅锌矿的分布规律、成矿地质背景、矿床地质特征、区域物化探异常特征、成矿模式、控矿因素等方面进行了介绍,重点以宝塔山、多宝山铅锌矿作为典型矿床对其成矿特征进行了分析和对比,指出西昆仑落石沟一带为寻找MVT型(碳酸盐岩容矿型)铅锌矿的有利地区,初步总结了该成矿带铅锌矿的控矿规律,确定了区域预测要素,提出了找矿有利地区。     

基于U型卷积神经网络的航空影像建筑物检测

经典的卷积神经网络结构在前向传播过程中分辨率不断下降,导致仅采用末层特征时难以实现建筑物边缘的精确分割,进而限制目标检测精度。针对该问题,提出一种基于U型卷积网络的建筑物检测方法。首先借鉴在图像分割领域中性能出色的神经网络模型U-Net的建模思想,采用对称式的网络结构融合深度网络中的高维和低维特征以恢复高保真边界;其次考虑到经典U-Net对位于特征金字塔顶层的模型参数优化程度相对不足,通过在顶层和底层两个不同尺度输出预测结果进行双重约束,进一步提升了建筑物检测精度。在覆盖范围达30 km²、建筑物目标28 000余个的航空影像数据集上的试验结果表明,本文方法的检测结果在IoU和Kappa两项关键评价指标的均值上分别达到83.7%和89.5%,优于经典U-Net模型,显著优于经典全卷积网络模型和基于人工设计特征的AdaBoost模型。     

南亚热带富营养化抽水型水库轮虫的组成与动态

大镜山水库位于广东省珠海市,是一座供应珠海市和澳门特别行政区饮水的抽水型中型水库.抽水改变了水体的水动力过程以及水体生态系统的动态过程.为了解这一动态过程中轮虫的群落结构及环境冈子对轮虫的影响,于2005年1-12月,每月一次对该水库敞水区进行了采样调查.共采集到轮虫32种,其中,臂尾轮科12种,异尾轮科、腔轮科各有4种,它们主要是热带、亚热带地区的常见种和优势种类.热带龟甲轮虫(Keratella tropica)、对棘异尾轮虫(Trichocerea stylata)、螺形龟甲轮虫(Keratella cochlearis)、迈氏三肢轮虫(Filinia maior)、裂痕龟纹轮虫(Anuraeopsis fissa)、角突臂尾轮虫(Brachionus angularis)、剪形臂尾轮虫(Brachionus forficula)、卵形无柄轮虫(Ascomorpha ovalis)、敞水胶鞘轮虫(Collotheea pelagiea)和卜氏品囊轮虫(Asplanchna brightwelli)为优势种,这些优势种个体小、具有硬被甲.轮虫的多样性指数在0.29-0.81之间变动,与相同营养水平的湖泊相比,大镜山水库轮虫的种类数和多样性指数均较低,轮虫丰度和生物量的分布范围分别为21-1094ind./L和4.04-1127μg/L,高峰期均出现在2月和5月,二者具有相似的动态特征.轮虫个体的大小范围在50-620μm之间,轮虫种类和丰度的组成均以200μm以下的小型个体为主,如裂痕龟纹轮虫、角突臂尾轮虫等,轮虫生物量组成主要是以200-400μm的中型个体为主,如卜氏晶囊轮虫、萼花臂尾轮虫(Brachionus Calyeiflorus)等,温度、透明度、浮游植物生物量和蓝藻生物量是影响水库轮虫群落结构特征和动态的主要环境因子.     

近百年来湖泊有机碳与无机碳埋藏响应流域开发的协同变化——以石林喀斯特地区为例

有机碳和无机碳的流域输出是湖泊碳埋藏的重要驱动因子,而喀斯特地区无机碳循环具有反应迅速且对人类活动影响敏感的特点.在流域开发持续增强的背景下,喀斯特地区湖泊有机碳和无机碳的来源、含量与埋藏通量可能会出现同步变化的协同模式.本文以云南省石林喀斯特地区流域土地利用类型不同的两个中型湖泊(长湖、月湖)开展对比分析,通过对沉积物钻孔的土壤侵蚀强度(磁化率)、流域外源输入(C:N比值)、水动力(粒度)、营养盐(总氮、总磷)、藻类生产力(叶绿素色素)等代用指标的分析,结合监测数据和历史资料重建了两个湖泊环境变化的近百年历史,并定量识别了有机碳和无机碳埋藏响应流域开发的变化特征与协同模式.沉积物磁化率和C:N比值结果揭示了流域地表侵蚀和外源输入的阶段性特征,同时总氮和总磷含量记录了长湖和月湖营养水平上升的长期模式.在流域森林覆被较高(33.43%)的长湖中,全岩和有机质C:N比值分别与磁化率信号呈显著正相关(r=0.95和0.89,P<0.001),且与无机碳和有机碳含量呈显著负相关(r=-0.94,P<0.001和r=-0.52,P=0.01),反映了森林植被退化时流域碳输出的减少对沉...     

鄱阳湖流域径流模型

流域径流是鄱阳湖主要来水,建立鄱阳湖流域径流模型对揭示湖泊水量平衡及其受流域自然和人类活动的影响具有重要意义.针对鄱阳湖-流域系统的特点:流域面积大(16.22×104km2)、多条入湖河流、湖滨区坡面入湖径流等,研究了相应的模拟方法,建立了考虑流域土壤属性和土地利用空间变化的鄱阳湖流域分布式径流模型.采用6个水文站1991-2001年的实测河道径流对模型进行了率定和验证.结果显示,模型整体模拟精度较高.其中,赣江、信江和饶河均取得了较好的模拟结果,月效率系数为0.82-0.95;抚河和修水模拟精度略低,为0.65-0.78.模型揭示了研究时段内年平均入湖径流总量为1623×108m3,其中,赣江最多,占47%,其次为信江和抚河,分别占13%和12%,湖滨区坡面入湖径流约占4%,其余24%来自饶河、修水以及其它入湖支流.模型将用于评估流域下垫面或气候变化引起的入湖水量变化,为湖泊水量平衡计算提供依据.     

云南滇池微生物对磷循环与沉积作用的实验研究

对滇池磷的现代沉积作用的研究中发现,滇池微生物种群和数量繁多,但能对磷溶解、转化、迁移、聚集、沉积的微生物主要有解磷菌和聚磷菌两类。在底泥磷高含量区域,解磷菌的种群和数量与底泥磷含量成负相关关系,与水体磷含量成正相关关系,而聚磷菌的种群和数量与底泥磷含量成正相关关系,与水体磷含量成负相关关系;在底泥磷低含量区域,上述相关性则相反。表明当解磷菌的种群与繁衍量大于聚磷菌的种群和繁衍量时,底泥中的磷向水体迁移,反之,水体中的磷向底质迁移、聚集。这个事实令人信服的证明了微生物对磷循环的重要作用。滇池这种活着的微生物在自然环境条件下对磷的溶解、转化、迁移、聚集和沉积的作用,对古磷块岩微生物成矿说提供了可靠的证据,且对以磷为限制性因子的湖、海、江河环境污染的防治提供了理论资料。     

Extreme precipitation events identified using detrended fluctuation analysis (DFA) in Anhui,China

Extreme weather events include unusual, severe or unseasonal weather, and weather at the extremes of the historical distribution. They have become more frequent and intense under global warming, especially in mid-latitude areas. They bring about great agricultural and economic losses. It is important to define the threshold of extreme weather event because it is the starting point of extreme weather event research, though it has been of seldom concern. Taking extreme precipitation events in Anhui, China as an example, the detrended fluctuation analysis (DFA) method is introduced to define the threshold of extreme weather events. Based on it, the spatial and temporal distributions of extreme precipitation events are analyzed. Compared to the traditional percentile method, DFA is based on the long-term correlation of time series. Thresholds calculated by DFA are much higher than the 99th percentile and the values are higher in the south and lower in the north. This spatial pattern is similar to the annual precipitation spatial pattern. There is an obvious increasing trend in the number of days with extreme precipitation, especially after the 1980s. This observation supports the point that more extreme events happen under global warming.     

日本虎斑猛水蚤在抑食金球藻中存活、发育和繁殖的实验研究

抑食金球藻(Aureococus anophagefferens)可以形成褐潮, 并对贝类、浮游动物等多种生物均能造成不利影响。为进一步探究抑食金球藻对浮游动物的影响, 本文以日本虎斑猛水蚤(Tigriopus japonicus)为实验生物, 研究抑食金球藻对日本虎斑猛水蚤摄食、存活、生长发育以及繁殖的影响。日本虎斑猛水蚤具有易于在实验室培养、生长周期短、雌雄异体等优点, 是海洋毒性污染物检测的模式生物。实验利用高效液相色谱分析方法, 在日本虎斑猛水蚤体内色素中检测到了抑食金球藻的特征色素19’-丁酰氧基岩藻黄素(But-fuco), 表明日本虎斑猛水蚤能够摄食抑食金球藻。当微藻生物量(相对碳含量)分别同为0.7 μg/mL和7.2 μg/mL时, 在抑食金球藻中无节幼体发育至桡足幼体及成体的存活率均高于以青岛大扁藻为饵料的对照组, 但无显著差异, 并且在前者中无节幼体的发育时间显著低于后者, 12 d内雌体的产卵次数与产卵量显著高于后者。结果表明, 日本虎斑猛水蚤在抑食金球藻中能进行正常的生命活动, 并且是首次报导的一种能够在抑食金球藻中正常摄食、生存、生长发育和繁殖的浮游动物。因此, 当褐潮发生时, 由于贝类幼体等生物会受到显著的不利影响, 日本虎斑猛水蚤等抗性较强的生物可能会成为优势种, 从而会影响浮游动物群落结构的组成, 进而可能会使整个海洋生态系统发生变化。本研究有助于全面了解褐潮对海洋生态系统的影响。