Earth System Model FGOALS-s2: Coupling a dynamic global vegetation and terrestrial carbon model with the physical climate system model

Earth System Models （ESMs） are fundamental tools for understanding climate-carbon feedback. An ESM version of the Flexible Global Ocean-Atmosphere-Land System model （FGOALS） was recently developed within the IPCC AR5 Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 （CMIP5） modeling framework, and we describe the development of this model through the coupling of a dynamic global vegetation and terrestrial carbon model with FGOALS-s2. The performance of the coupled model is evaluated as follows. The simulated global total terrestrial gross primary production （GPP） is 124.4 PgC yr-I and net pri- mary production （NPP） is 50.9 PgC yr-1. The entire terrestrial carbon pools contain about 2009.9 PgC, comprising 628.2 PgC and 1381.6 PgC in vegetation and soil pools, respectively. Spatially, in the tropics, the seasonal cycle of NPP and net ecosystem production （NEP） exhibits a dipole mode across the equator due to migration of the monsoon rainbelt, while the seasonal cycle is not so significant in Leaf Area Index （LAI）. In the subtropics, especially in the East Asian monsoon region, the seasonal cycle is obvious due to changes in temperature and precipitation from boreal winter to summer. Vegetation productivity in the northern mid-high latitudes is too low, possibly due to low soil moisture there. On the interannual timescale, the terrestrial ecosystem shows a strong response to ENSO. The model- simulated Nifio3.4 index and total terrestrial NEP are both characterized by a broad spectral peak in the range of 2-7 years. Further analysis indicates their correlation coefficient reaches -0.7 when NEP lags the Nifio3.4 index for about 1-2 months.     

海州湾潮间带大型底栖动物的分布特征

于2002年6月对海州湾3种底质的潮间带底栖动物进行了采样分析.结果显示,该区被鉴定出的大型底栖动物共有98种,其中多毛类为13种、软体动物为53种、甲壳类为25种、棘皮动物为2种、其它类动物为5种,软体动物和甲壳类的种类可占80%;该区潮间带大型底栖动物的平均生物量和平均栖息密度分别为257.30 g/m2和953个/m2,软体动物生物量(201.19 g/m2)和栖息密度(727 个/m2)分别占总数的78%和76%.经底栖动物种类相似性聚类分析和多维尺度排序,可将该区潮间带大型底栖动物划分为岩礁、沙滩和泥沙滩3个群落.通过对3个底栖动物群落的生态特征及相关环境因子分析得出:对于种类,泥沙滩群落 > 岩礁群落 > 沙滩群落;对于生物量、息栖密度、多样性指数和均匀度指数,岩礁群落 > 泥沙滩群落 > 沙滩群落;泥沙滩群落中的TE断面优势种分布显著而使多样性指数和均匀度指数明显低于其它两条泥沙滩断面.沙滩群落和岩礁群落的底栖动物分布分别与海水浴场和货运码头较多的人为活动影响有关,而泥沙滩群落的分布差异主要与海岸开敞度、海流潮汐作用、滩涂贝类养殖及优势种分布影响有关.泥沙滩是该区经济贝类的重要养殖场所,为使养殖种类健康生长,建议对沿岸排污口水质及养殖区沉积物环境质量进行定期监测.     

氨氮胁迫对拟穴青蟹组织器官中SOD及GPX活性的影响

采用实验生态学的方法,探讨海水中分别添加氨氮（以氯化铵作为氨氮源）0（对照组,C0组）、10（C10组）、20（C20组）、30（C30组）、40 mg/dm3（C40组）,胁迫24、48、72、96 h对拟穴青蟹（Scylla paramamosain）各组织器官中SOD、GPX活性的影响.结果表明,拟穴青蟹鳃中SOD活性,除C40组外,其余各组在胁迫24、48 h随氨氮含量升高而升高,胁迫72、96 h则随氨氮含量升高而下降（p〈0.05）,C40组的则随胁迫时间延长而一直呈下降趋势;各组拟穴青蟹鳃、肝胰腺和肌肉的SOD活性变化趋势相同,鳃和肌肉SOD活性最高均出现在胁迫48 h,肝胰腺SOD活性最高则在胁迫72 h.各组拟穴青蟹鳃GPX活性在胁迫24、48和72 h随氨氮含量升高而下降,胁迫96 h随氨氮含量升高而增大;各组拟穴青蟹肝胰腺和肌肉GPX活性变化与肝胰腺SOD活性变化趋势相似,胁迫48 h,C40组拟穴青蟹肝胰腺GPX活性最高.氨氮胁迫显著影响拟穴青蟹生理效应.     

20世纪90年代以来北极海冰减少的热动力分析——基于PIOMAS模式结果

本文利用美国华盛顿大学的PIOMAS海冰模式输出结果,分析了20世纪90年代以来北极海冰减少的动力和热力过程的特征,并探讨了海冰减少与北极大气环流模态之间的关系。结果表明:（1）通过弗拉姆海峡输出的多年冰的厚度自1995年以来有显著减少;（2）海冰的热力过程在20世纪90年代以后特别是21世纪以来是海冰减少的主导因素;（3）大气模态中的北极涛动（AO）和北极偶极子（AD）均对北极海冰的动力输出有影响,各自与海冰输出量的相关关系显著,并且AO和AD的多元线性回归能很好的拟合出海冰输出量的减少。     

冬季北太平洋风暴轴异常及其与东亚大气环流的关系

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,应用滤波方差、相关分析、合成分析等研究了1963年冬季至2011年冬季北太平洋风暴轴的时空演变特征,并探讨了风暴轴活动强弱与东亚—北太平洋大气环流的关系。结果表明：与1980s后期风暴轴活动显著增强相比,近10 a来风暴轴活动又进入较气候平均水平偏低的阶段,且风暴轴主体位置有着向东北、西南两侧的振荡现象。风暴轴活动强（弱）年,东亚地区近地面温度偏高（低）、对流层低层阿留申低压和西伯利亚高压偏弱（强）、中国东部及日本上空850 hPa北风减弱（加强）;对流层中层东亚大槽减弱北缩（加深南进）、对流层高层西风急流减弱（加强）。风暴轴活动与冬季影响中国的冷空气活动次数相关关系显著。     

小波和IHS变换结合实现ETM图像波段融合

采用小波变换和IHS结合的方法实现了ETM多光谱波段和ETM全色波段的融合,并与传统的IHS融合的结果进行比较,结果表明小波和IHS变换相结合的方法优于IHS方法。     

织锦巴非蛤斧足颜色与总类胡萝卜素含量相关分析

斧足是织锦巴非蛤重要的食用部位。本研究检测了94个织锦巴非蛤斧足的总类胡萝卜素含量(TCC)和3个颜色指标L*(明暗度)、a*(红绿值)、b*(黄蓝值),发现织锦巴非蛤斧足总类胡萝卜素含量和颜色指标在不同个体之间存在较大差异。相关性分析表明,织锦巴非蛤斧足的总类胡萝卜素含量与颜色指标L*、a*、b*之间相关极显著(P0.01),相关系数分别为:–0.546、0.569、0.449。本研究表明,斧足颜色越深,其类胡萝卜素含量也越高可能是一个普遍规律,这对我们接下来选育高类胡萝卜素含量贝类提供了一种直观的参考指标。     

利用测井数据进行岩性识别的多元统计方法

在中国大陆科学钻探CCSD-1井110～2 000 m井段实测资料的基础上,通过取芯井岩芯和相应测井曲线对应特征的分析,挑选出对岩性识别能力强的测井参数,应用多组判别分析方法,建立了研究区各类岩性的识别模型.应用该模型可对井剖面地层进行连续自动解释,获得整口井的岩性解释剖面图,为进一步的地质研究提供基础资料.最后将得出的结果与分层资料进行误差分析,以判断资料的可靠性和方法的实用性.     

钦-杭结合带在中生代构造转折事件以前的板块构造机制

钦州湾—杭州湾结合带是位于扬子与华夏两大古陆块中间的巨型构造结合带,在演化成西太平洋活动大陆边缘之前,经历了多期次的构造-岩浆事件。扬子和华夏板块于新元古代通过四堡造山运动(1 000~880 Ma)沿江山—绍兴断裂,经赣东北、湘中至钦州湾地区发生碰撞-拼合事件,拼合界线大致位于钦州湾—杭州湾结合带内,形成"两陆夹一盆"的主要格局。后碰撞过程经历了造山后岩浆活动和大陆拉张裂解两个过程,在结合带形成广阔的拉张盆地,加里东期(460~410 Ma)以及印支期(250~200 Ma)发生的碰撞-拼合事件导致扬子和华夏地块多次再造,引发强烈的构造-岩浆活动,并形成了华南统一的沉积环境。受西太平洋板块俯冲影响,华南地区中生代构造转折事件(125~140 Ma)使华南地区主要构造背景由碰撞挤压调整为岩石圈减薄,成为华南最重要的岩浆活动和成矿期。根据内部结构的不均一性和演化历史差异,钦州湾—杭州湾结合带可分为北段、中段和南段3段。其中,中段与传统南岭大体一致;北段为南岭以北地区,即绍兴—江山—萍乡一带;南段为南岭以南地区,大致与云开隆起—十万大山盆地相当。年代学和地球化学研究显示,在云开地块西缘的一系列变质基性岩、超基性岩和变质基性火山岩形成于新元古代洋中脊(MORB)或者岛弧(ITA)特征的构造环境,最近在岑溪一带发现形成于加里东期(441 Ma)的变质火山岩同样具有MORB型地球化学特征。在十万大山两侧发现早中生代的酸性火山岩和流纹岩具有典型岛弧型火山岩地球化学特征。可见结合带南段曾经存在古老洋壳,先后经历了新元古代、加里东期和印支期的碰撞造山事件,与北段演化历史具有一致性。     

青藏高原蒸散年际变化及其对西风和季风环流的响应

在评估4种蒸散格点资料（GLDAS,GLEAM,MERRA-2,CRET）在青藏高原适用性的基础上,以精度最高的CRET（R²为0.83,RMSE为14.76 mm）及同期气象环境数据,在年际尺度上分析了青藏高原蒸散变化特征及其受大尺度西风和季风环流的影响.结果表明,青藏高原年平均蒸散为414.2±18.32 mm,具有明显的年际变率和变化趋势,且区域（西风区、季风区和过渡区）间差异明显.蒸散年际变化与西风和季风环流强弱的年际变化密切相关,且季风和西风对蒸散的影响存在显著的区域差异.西风和季风通过调节局地气候环境因子影响蒸散：土壤湿度、归一化植被指数（NDVI）和风速三个局地气候环境要素是青藏高原蒸散主要调控因子,蒸散与土壤湿度和NDVI呈显著正相关,与风速在高原西部呈显著负相关、在高原东部呈显著正相关;研究WYI（Webster-Yang Index）和WI（Westerly Index）与影响蒸散的主导气候环境因子的关系发现,WYI与土壤湿度和NDVI呈显著正相关,且WYI与NDVI的相关系数在高原中部和南部较大,使得WYI对蒸散影响在中部分过渡区和南部季风区较大,WI也与土壤湿度和NDVI呈显著正相关,但WI与NDVI的相关系数在中部和北部较大,WI对蒸散影响在中部过渡区和北部西风区较大,同时,WI与风速在大部分高原显著相关,WI在高原东部通过风速对蒸散变化具有正贡献,使得季风区东部蒸散年际变化也受WI影响,最终使得WI对蒸散的影响在除季风区西部以外的区域较大.该研究结果可加深认识青藏高原水循环变化及其机理,为区域水资源和生态系统管理提供科学依据.