基于能见度及AOD数据的北京市PM2.5浓度的反演

选择北京市为研究地区,对2014~2017年AERONET(Aerosol Robotic Network)提供的CE-318太阳光度计440 nm波段反演的气溶胶光学厚度(AOD)进行风速订正,对订正后AOD日均数据与同期地面监测站PM2.5日均浓度数据做季节相关性分析并建立回归模型。又引入能见度因子并利用广义差分法构建2015~2017年北京市AOD与PM2.5浓度、能见度的三元回归模型,最后将2014年数据分为污染日和非污染日分别进行模型检验。结果表明:AOD与PM2.5浓度存在显著的线性正相关性,且存在季节性差异,夏季相关性最强、秋季次之、春季和冬季最低。引入能见度因子并消除自相关后,四季的模型相对误差均显著减小,模型拟合优度显著提高。检验结果为四季整体的平均相对误差在21%~31%范围内,与前人的结果相比拟合曲线的准确性得到了明显地提高。且模型对低PM2.5浓度日的模拟效果较好,对于高PM2.5浓度日的模拟效果较差。本研究对构建北京地区PM2.5浓度长期的历史数据具有重要的科学意义。     

一次混合云暴雨过程风场中尺度结构的双多普勒雷达观测研究

利用国家重点基础研究发展规划项目"我国重大气象灾害形成机理和预测理论研究"2002年外场试验首次获取到的双多普勒雷达资料,研究了7月22～23日在长江中游的宜昌、荆州区域暴雨回波和风场的中尺度结构及演变过程.结果表明:本次暴雨是混合云降水所致,在层状云降雨区内有许多对流单体,这些对流单体常以带状结构组成回波群,对流云的回波强度和风场有明显的中尺度结构,与周围的层状云有很大差别.西南气流和东风形成的中尺度切变和辐合是造成强对流降水的主要原因,风场的中尺度结构主要发生在4 km以下的中下层.在对流回波周围,经常有中尺度切变、涡旋、辐合和辐散存在,这些风场的中尺度结构与对流云的演变有密切的关系,对强降水的发生和维持有重要影响.此项工作为分析中尺度暴雨的形成和演变机理提供了依据.     

青藏高原高寒草甸生态系统CO2通量研究进展

高寒草甸是广布于青藏高原的主要植被类型,它是青藏高原大气与地面之间生物地球化学循环的重要构成部分,在区域碳平衡中起着极为重要的作用。基于对青藏高原主要高寒草甸生态系统类型CO2通量研究方面的综述,系统分析了高寒草甸生态系统CO2通量日、季、年等不同时间尺度的变化特征以及温度、光合有效辐射、降水等主要环境因子对高寒草甸生态系统CO2通量的影响;同时,结合其他地区草地生态系统,就青藏高原三种典型高寒草甸生态系统类型源汇效应和Q10值进行了比较;最后,结合青藏高原高寒草甸生态系统CO2通量研究的现实与需要,提出了当前存在一些不确定性和有待深入研究的问题。     

基于 K-Medoid 聚类算法的 GPS 坐标转换研究

对GPS网约束平差时,GPS控制网的精度与坐标系统转换控制点的位置选择有关。通过实验分析得出,整个网的检核点与相应的转换控制点总距离越远,坐标转换后网的精度越低。在此基础上,提出使用K-Medoid聚类算法,通过计算机程序自动寻找用于计算坐标系统转换参数的最佳控制点,并将文中方法运用于某大桥GPS控制网的控制点选取,通过工程实例验证了基于K-Medoid聚类方法的GPS坐标系统转换的可行性。     

981~1040年开封牡丹观赏记录及其对北宋气候冷暖变化的指示

丰富的历史文献是我国过去全球变化研究的优势条件,然在"中世纪暖期"前期,中国东部地区此类别资料中客观而具有高置信度的物候信息仍有深入挖掘的余地。为弥补这一缺憾,根据5种历史文献记载的河南开封、洛阳地区981~1040年的38条赏花日期记录,重建了这60年间开封牡丹盛花期的变化,并将其与其他文献证据、温度重建序列所反映的气候冷暖变化特征进行了对比,检验了资料的准确性。结果显示：1）开封981~1040年的气候可能略暖于现今,牡丹盛花期的均值4月21日比现今早1.0天;2）当时开封牡丹盛花期的变幅（4月11~30日）基本上未超过现代;3）牡丹盛花期呈现出0.4天/10年的微弱提前趋势,说明当时气候虽然总体上偏暖,但增温趋势不明显;4）牡丹盛花期的年代际变化可划分为平均比现今晚1.6天的981~994年、早2.8天的995~1016年、晚2.9天的1017~1030年和早6.0天的1031~1040年这4个阶段,说明当时总体上略比现今温暖的气候并不是持续温暖的;5）序列与夏秋税征收日期、水稻种植范围、柑橘分布北界、植物二次开花与再实、冬雷等其他文献证据所指示的期内各阶段气候状况比较吻合,也与中国东部及邻近地区的其他温度重建序列在冷暖变化过程上异同互现。该结果有助于更为准确地诊断中国东部"中世纪暖期"的阶段性气候变化特征,为下一步集成重建中国东部地区在"中世纪暖期"时段更长、结果不确定性更小的温度序列以及定量分析当时气候变化与社会经济兴衰之间的关系提供重要依据。     

海洋沉积物孔隙水硫酸盐浓度和碳同位素对天然气水合物的指示

硫酸根离子（SO42－）是海洋沉积物孔隙水中的重要组分之一。硫酸盐还原菌利用孔隙水中SO42－作为氧化剂氧化沉积物中有机质或甲烷，造成孔隙水中SO42－离子浓度降代，同时使溶解在孔隙水中CO2的碳同位素组成降低。研究表明，在有天然气水合物出现的地区，强烈的甲烷缺氧氧化作用使孔隙水SO42－浓度急剧下降，表现为海底沉积物中硫酸盐－甲烷界面（SMI）较浅。如布莱克海台区，SMI界面为5.1～23.9m，界面附近深解于孔隙水中CO2的δ13C值低达－39％。笔者发现南海北京海区几个站位具有类似于布莱克海台区的较浅的SMI界面（7.5～17.2m）和极低的δ13C值（－29‰），结合其他地质、地球物理和地球化学证据，推测这些站位处可能赋存有天然气水合物，值得开展进一步详查工作。     

裂隙性膨胀土饱和-非饱和渗流分析

降雨入渗条件下的裂隙性膨胀土边坡稳定性与其渗流场分布密切相关,对渗流分析中的积水深度进行了数值模拟,结果显示,不同的积水深度对渗流场的影响很小,因此,在进行裂隙性膨胀土渗流分析时,积水深度为0的假定是可以接受的。基于膨胀土开裂裂隙的规模及渗透性的不同,提出了考虑裂隙系统的膨胀土边坡渗流分析方法,计算结果表明,土体开裂显著改变了膨胀土内部的渗流场分布。该方法可以更好地模拟坡渗流场随时间的变化规律,以及更合理地解释了降雨入渗引起的膨胀土边坡浅层滑动机制。     

苦草(Vallisneria natans)生长期对沉积物磷形态及迁移的影响

模拟湖泊系统构建了“沉积物-水-苦草”(Vallisneria natans)系统,研究了在苦草生长期沉积物、水和苦草三相中磷含量的变化,结果表明:苦草在生长期,能显著降低沉积物中各形态磷的含量,沉积物总磷(TP)、NaOH提取磷(NaOH-P)、HCl提取磷(HCl-P)、无机磷(IP)和有机磷(OP)含量分别降低了...     

边坡岩体抗剪强度参数的非线性确定方法

影响工程岩体抗剪强度参数的因素很复杂,建立定量与定性相结合的多指标综合模型可有效地确定岩体抗剪强度。将多元非线性统计方法引入到岩体抗剪强度指标的研究中,选取了12个影响岩体抗剪强度的定性、定量指标,通过收集到的大量工程数据,分别建立凝聚力和内摩擦角非线性显式方程,决定系数分别为0.992 729,0.999 998。该方法可考虑定量、定性因素的影响,经现场实测数据验证,该模型具有较高的计算精度。运算过程简单,可方便工程现场使用,具有较高的工程实用价值。     

23个CMIP5模式对厄尔尼诺事件生命史模拟能力的评估

利用23个CMIP5气候模式历史模拟试验数据,评估模式对于厄尔尼诺事件生命史的模拟能力。评估结果显示,有1/3的模式可以很好地再现厄尔尼诺生命史演变过程,而另有1/3的模式对厄尔尼诺生命史模拟能力较弱。观测分析结果表明,动力(海洋温度平流)和热力(海洋表面热量通量)强迫作用对厄尔尼诺快速衰减过程都有贡献。前者主要与西北太平洋区域风场响应有关,而后者主要与"云—辐射—海温"负反馈过程有关。模拟能力较强的CMIP5模式中海温距平中心相对偏东,因此海洋纬向平流负反馈和短波辐射负反馈作用较强,衰减阶段中海温衰减更快。而模拟能力较弱的气候模式中海温距平中心相对偏西,因此动力和热力过程较弱,海温衰减缓慢。由于衰减变率不同,前者海表温度距平在发展年次年夏季时符号发生改变,而后者依然维持相同的符号。由季节决定的大气—海洋相互作用所引发的不稳定增长过程在北半球秋季时期进一步参与其中,因此较好的模式中负海温距平继续增长并转变成拉尼娜,而模拟能力较弱的模式中始终维持暖海温距平,没有形成拉尼娜。分析结果同时表明,仍然有1/3的气候模式不能很好地模拟出厄尔尼诺事件位相锁定特征。