新疆地区蒸发皿蒸发量变化及基于小波的周期分析

Φ20 cm和E₆₀₁型蒸发皿在新疆均有使用,但两种数据序列自观测开始至今均不完整,尤其自2003年以后数据未进行整合和校正,使得对蒸发皿蒸发量数据的使用和深入分析受到限制。本研究基于Φ20 cm （E₂₀）和E₆₀₁型蒸发皿蒸发量（E₆₀₁）的共同观测期数据,选取新疆地区57个气象站,分析4~10月E₂₀和E₆₀₁的换算系数K。以数据序列较长的喀什（隶属南疆）和塔城站（北疆）为例,分析了逐日和逐月尺度下K的变化,并将各月K值用于两个典型站2003-2016年期间4月1日~9月30日E₂₀的估算,得出1961-2016年完整的日E₂₀序列。进一步基于复Morlet小波函数对月及年尺度E₂₀的波谱特性和周期变化进行了分析,结果表明：（1）新疆地区E₂₀和E₆₀₁的换算系数在4~10月期间具有较大的空间差异,南疆K值较北疆大。（2）喀什和塔城站插补后完整的1961-2016年期间日E₂₀序列具有以年为周期的典型变化,月E₂₀在7月最大,年E₂₀均具有明显的增加趋势;日、月及年尺度下喀什站E₂₀均高于塔城站。（3）两站点1~12月E₂₀的主周期和准周期具有2~16 a的波动,年E₂₀的主周期均为7 a,喀什站准周期为3 a和6 a,塔城站准周期为2 a和4 a。本研究可为新疆地区蒸发量序列的插补及进一步应用提供参考。     

中国海南：从经济特区到综合复合型自由贸易港的嬗变

海南自由贸易试验区与自由贸易港规划建设不仅是海南发展的需要,也是中国深化改革,扩大开放,实现经济转型以及应对国际竞争与挑战的重要措施与战略部署。相关研究就海南自由贸易试验区建设的必要性、可行性、模式与实施对策进行了初步分析。为构建自由贸易区的学术研究体系,完善海南自由贸易港规划建设的理论与实践,集中几位长期从事相关研究的地理、经济与规划学者,就海南自由贸易港的类型与功能、产业发展、空间结构、政策与监管以及风险防控等方面进行探讨,以期引起决策者与学术界的深入研究与探讨。     

基于贝叶斯网络的水源涵养服务空间格局优化

以渭河流域关中—天水经济区段（简称“渭河流域关天段”）为研究区,基于贝叶斯网络和水量平衡原理建立了水源涵养服务网络模型;将CA-Marcov模型与贝叶斯网络模型相结合,预测了2050年不同土地利用情景及其水源涵养服务分布概率;提出了关键变量关键状态子集方法,对研究区水源涵养服务空间格局进行优化。结果表明：① 保护情景下,林地面积增长了18.12%,其主要来源为耕地;草地和城市面积增长缓慢,分别增加了0.73%和0.38%;水体和未利用地分别减少了5.08%和0.92%,该情景下的水源涵养量值偏高的概率在3种情景中最大,保护情景的设计对未来的土地利用政策制定具有一定参考价值。② 水源涵养服务的关键影响因子是降水、蒸散发和土地利用,水源涵养量最高状态对应的关键变量关键状态子集是：﹛降水= 1,蒸散发= 2,土地利用= 2﹜,该子集主要分布在年平均降雨量和蒸散发量较大,植被覆盖率高的地区。③ 研究区适宜优化水源涵养的区域主要分布在天水市麦积区南部、宝鸡市陇县西南部和渭滨区南部、咸阳市旬邑县东北部和永寿县西北部,以及铜川市耀州区西部。结合贝叶斯网络模型研究水源涵养服务的优化区域,不仅有助于提升对生态系统水源涵养服务过程的直观认识,而且增加了情景设计和格局优化的合理性。在此基础上提出的关键状态关键因子方法,对研究区水源涵养生态环境建设和政策制定都具有重要的意义。     

土壤地理学的进展与展望

作为土壤学和地理学学科的分支,土壤地理学是地球表层系统科学的重要组成部分,其核心研究内容是土壤的时空变化。土壤地理学研究对象从传统的土体向地球表层系统视角下的关键带转变,研究方法上全面走向数字化。本文综述了近20年来土壤地理学分支学科包括土壤发生、土壤形态、土壤分类、土壤调查与数字土壤制图等领域的研究进展,指出其发展趋势为：基础理论研究不断拓展、调查技术正经历变革、时空演变从过程观测走向模拟,同时探讨了土壤地理学的未来发展契机与面临的挑战。     

Li2SO4溶液中离子间的缔合相互作用:基于密度泛函理论和分子动力学模拟的研究

基于密度泛函理论,使用B3LYP/aVDZ方法对[Li_2SO_4(H_2O)_n]~0(n=0~10、18)水合团簇的结构和性质进行了系统地研究,并结合Car-Parrinello分子动力学(CPMD)模拟了不同浓度的Li_2SO_4溶液结构,目的在于理解在Li_2SO_4溶液中离子间缔合相互作用及可能存在的物种。研究发现,对于[Li_2SO_4(H_2O)_n]~0(n=0~10、18)水合团簇,双配位单齿螯合接触离子对结构比双配位双齿螯合接触离子对结构更稳定,溶剂共享离子对结构最不稳定。同时,CPMD模拟结果表明,在3.09和3.17 mol/kg的Li_2SO_4溶液中,双配位单齿螯合接触离子对结构仍然是主要物种。以上结果表明在饱和的Li_2SO_4溶液(3.16 mol/kg)中,Li~+和SO_4~(2-)离子间的相互缔合作用主要以双配位单齿螯合接触离子对结构的物种存在,而具有双配位双齿螯合离子对结构的物种占少数,溶剂共享离子对结构几乎不存在。     

九江下蜀黄土的常量元素组成及其物源指示

长江中下游地区下蜀黄土的物质来源一直是个热点问题。对江西九江下蜀黄土和甘肃临洮晚更新世以来黄土的常量元素组成进行了研究,并与末次间冰期以来黄土高原其他点位的黄土、长江中下游其他地点的下蜀黄土和长江沉积物的元素组成进行对比,以期探讨九江下蜀黄土的物质来源。结果表明:1)九江下蜀黄土的地球化学组成以SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3为主。与临洮黄土的元素组成相比,九江下蜀黄土具有较高的SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3、TiO_2含量和较低的CaO、MgO含量;2)在空间上,下蜀黄土的SiO_2/Al_2O_3比值未表现出黄土高原黄土(北方黄土)的SiO_2/Al_2O_3比值随纬度规律性变化的特点,揭示下蜀黄土的主要源区可能不是北方的内陆荒漠或黄土高原;3)TiO_2/Al_2O_3-K_2O/Al_2O_3和TiO_2/Al_2O_3-Fe_2O_3/Al_2O_3图解显示下蜀黄土与北方黄土存在显著差异,进一步表明下蜀黄土与北方黄土的主要源区可能不同。     

厄尔尼诺对长江中下游地区夏季持续性降水结构的影响及其可能机理

根据中国国家气象信息中心提供的1961-2016年2400多站的逐日降水观测数据,分析了厄尔尼诺对长江中下游地区夏季持续性降水结构的影响。发现长江中下游地区的降水主要以5 d及以内的降水事件为主,其强度主要分布在4-24 mm/d;5 d以上降水所占比例相对较小,而其强度主要分布在12-24 mm/d。其中,长江中下游地区夏季大于5 d的降水事件（长持续性降水事件）所占比例和强度在长江以南地区要大于长江以北地区。同时,在厄尔尼诺的影响下,长江以南地区的降水结构从2-5 d持续性降水事件（短持续性降水事件）和1 d的降水事件（非持续性降水事件）向长持续性降水事件转变,且其强度增加。而长江以北地区,以湖北为主,降水结构存在从非持续性向短持续性降水事件转变的现象,短持续性降水事件的强度也略有增强。因此,厄尔尼诺使得长江中下游地区的降水事件更多地以持续性降水为主,不同持续性降水事件的强度加强。进一步分析发现厄尔尼诺次年西太平洋副热带高压西伸加强,与其相关的东南季风所输送的水汽也有所加强。同时,中高纬度阻塞高压环流形势稳定维持。受这些因子的共同作用,最终导致长江中下游地区夏季降水持续性延长和降水强度加强。而这将给长江中下游地区的农作物种植和经济发展等带来较严重的影响,使防洪、防涝工作面临严峻的挑战。      

Arctic Climate Changes Based on Historical Simulations (1900‒2013) with the CAMS-CSM

The Chinese Academy of Meteorological Sciences Climate System Model (CAMS-CSM) is a newly developed global climate model that will participate in the Coupled Model Intercomparison Project phase 6. Based on historical simulations (1900?2013), we evaluate the model performance in simulating the observed characteristics of the Arctic climate system, which includes air temperature, precipitation, the Arctic Oscillation (AO), ocean temperature/salinity, the Atlantic meridional overturning circulation (AMOC), snow cover, and sea ice. The model?data comparisons indicate that the CAMS-CSM reproduces spatial patterns of climatological mean air temperature over the Arctic (60°?90°N) and a rapid warming trend from 1979 to 2013. However, the warming trend is overestimated south of the Arctic Circle, implying a subdued Arctic amplification. The distribution of climatological precipitation in the Arctic is broadly captured in the model, whereas it shows limited skills in depicting the overall increasing trend. The AO can be reproduced by the CAMS-CSM in terms of reasonable patterns and variability. Regarding the ocean simulation, the model underestimates the AMOC and zonally averaged ocean temperatures and salinity above a depth of 500 m, and it fails to reproduce the observed increasing trend in the upper ocean heat content in the Arctic. The large-scale distribution of the snow cover extent (SCE) in the Northern Hemisphere and the overall decreasing trend in the spring SCE are captured by the CAMS-CSM, while the biased magnitudes exist. Due to the underestimation of the AMOC and the poor quantification of air–sea interaction, the CAMS-CSM overestimates regional sea ice and underestimates the observed decreasing trend in Arctic sea–ice area in September. Overall, the CAMS-CSM reproduces a climatological distribution of the Arctic climate system and general trends from 1979 to 2013 compared with the observations, but it shows limited skills in modeling local trends and interannual variability.     

“7·20” 华北和北京大暴雨过程的分析

本文对2016年7月19—21日华北及北京的特大暴雨作了研究和讨论。研究表明,该次暴雨为诸多有利因素所致:前期副热带高压呈带状稳定维持,中旬末东退,后呈"东高西低"分布,华北处于槽前辐合上升区,有利对流发生。高空西来槽停滞加深(并切断)与低层江淮暖性倒槽叠加,快速发生发展成为一深厚的气旋,出现了高低空系统的耦合。有一支暖(湿)输送带自南向北推进至关重要,源地可追踪至南中国海等低纬度地区,水汽通量辐合大值区先后经长江、黄淮至华北,有明显的中低纬度系统的相互作用。2016年的"7·20"暴雨和2012年"7·21"暴雨均存在明显的多尺度特征,但其具体特征有所不同。前者强烈对流活动稍弱于后者,降水趋势平稳,然而由于其大尺度强迫持续时间长,累积降水量仍然较大。本文主要集中于一些事实的分析,对于该次暴雨的机理尚需作进一步研究。     

2016年汛期中国降水极端特征及与1998年对比

本文利用国家气象信息中心提供的1961—2016年全国2341个气象观测站日和小时降水量资料,分析了2016年中国汛期降水的极端特征,并与1998年进行比较。主要结论如下：2016年汛期全国平均降水量为1961年以来历史同期最多,共有140站汛期降水量突破1961年以来历史同期极大值,有112站出现历史次极大值,比1998年分别偏多54和47站。1998年降水极值主要出现在东北和长江中上游地区,2016年主要出现在华东地区,而且范围更加集中。共出现6972站次暴雨,其中大暴雨1251站次,为1961年以来最多。44次大范围暴雨过程持续时间达90 d,总体呈现“中间强、前后弱”的特征。有417站出现日降水量极端事件,其中88站突破历史纪录,创1961年以来新高;最大小时降水量共有113站突破历史极值,比1998年偏多29站。从空间分布来看,日降水量极端事件2016年主要位于华东和华北地区,1998年集中在中部地区;破纪录小时降水2016年主要在西部地区,而1998年东部地区更为突出。