“一带一路”区域气候变化事实、影响及可能风险

“一带一路”区域国家经济、政治发展极不平衡,随着全球气候变暖,区域内的自然环境、气候资源、水资源等都将面临着显著而复杂的变化,并且干旱、洪涝等多种气候灾害是“一带一路”区域可持续发展和重大基础设施建设面临的重大威胁之一。目前,“一带一路”倡议已经进入实质性建设阶段,沿线地区的气候变化及其灾害风险关乎“一带一路”倡议能否顺利实施及亚投行的投资安全。在此背景下,2016—2018年中国科学院地球科学学部实施了“‘一带一路’区域气候变化问题”咨询评议项目,项目针对该区域气候变化的事实、未来变化预估、气候变化的可能影响以及带来的潜在风险等问题进行了系统的调研,并开展了若干分析和研究。经过两年的努力,项目组完成了有关进展报告四份,包括一份总报告和三份分报告。本文扼要地概括和介绍了项目取得的主要成果。     

基于水污染差异指数(WPDI)的水污染监测研究

相对于传统的采用定点定剖面采样进行水污染研究的方法,利用遥感数据对水污染进行监测的遥感手段具有视野广、研究周期短、数据获取快速、成本低廉、反映的信息客观真实等优点。基于此现状,本文提出水污染差异指数,通过多时相遥感影像计算水污染差异指数以量化正常水体和污染水体之间的波谱特性差异,以西南交通大学(犀浦校区)及周边区域的水污染监测为例验证其可行性。     

东北冷涡背景下飑线发展机制的理论分析和数值研究

在CM1模式动力框架基础上,推导出结合尺度分析得到的强对流天气发生发展的必要条件,并选择典型东北冷涡背景下的飑线过程,以200 m的高精度水平网格距进行数值模拟和对比试验,验证理论结果的同时得到东北冷涡飑线形成的条件。通过模式数据做尺度分析,得到飑线系统中平流、对流以及沉降作用对水汽变量的影响最大,飑线的出现需要水汽分布和上升气流的配合,水汽相变影响次之,湍流作用相对较小。东北冷涡不同区域的模拟验证了理论分析的结果,冷涡西南侧受冷涡引导南下的冷空气影响,配合低层暖平流出现不稳定层结,结合有横向梯度的湿度场,可以形成飑线。在上升气流强的区域受水汽浓度和温度的影响在中高层容易形成强的雷达回波,两侧和积分一段时间后的低层受沉降作用的影响也会出现强的雷达回波。     

SWAT与MODFLOW模型耦合的接口及框架结构研究及应用

目前水文科学研究的热点是采用水文模拟途径,在确定水文变化基准期的基础上,利用流域水文模型还原人类活动影响期间的天然径流量,定量评价气候变化和人类活动对流域水资源变化的影响,得出气候变化及人类活动对流域水循环过程影响的响应规律和机理,其中应用最为广泛的流域水文模型是SWAT模型和MOD-FLOW模型。首先分析将SWAT模型与MODFLOW模型耦合进行地表水与地下水联合模拟的必要性,然后对实现这两种模型耦合中的单元转换等接口问题及框架结构作了重点研究。由于SWAT模型和MODFLOW模型模拟的最小计算单元分别为水文响应单元(HRU)和网格(CELL),使得要实现SWAT模型与MODFLOW模型的耦合必须首先完成HRU与CELL之间的转换,即实现SWAT与MODFLOW模型耦合的接口,因此提出了一种在Arc-SWAT2005环境下实现HRU与CELL转换的方法,给出了SWAT-MODFLOW耦合模型的框架结构,并将该方法应用到浑河与太子河流域,为其进行地表水与地下水联合模拟奠定基础。     

中国天竺鲷属鱼类的矢耳石形态特征

利用采自我国近海的105尾标本,分析了细条天竺鲷、宽条天竺鲷、黑鳃天竺鲷、黑边天竺鲷、垂带天竺鲷、四线天竺鲷、半线天竺鲷、斑鳍天竺鲷等8种天竺鲷属鱼类的矢耳石形态特征。8种鱼类矢耳石前部均较尖,后部略圆钝,背部呈折线状,腹部呈圆弧形,背部中央有缺刻,听沟宽阔;8种鱼耳石长宽比的比值为1.35～1.63,矩形趋近率为0.67～0.77,充实度为14.77～24.99。以上述三种形态学参数为基础进行聚类分析,可将8种鱼类分为3组:细条天竺鲷、宽条天竺鲷、黑边天竺鲷、黑鳃天竺鲷为一组;垂带天竺鲷、四线天竺鲷、半线天竺鲷为一组;斑鳍天竺鲷为一组。耳石听沟边缘走向、宽度以及耳石外部边缘光滑度等轮廓特征在8种天竺鲷属鱼类间呈显著的种间差异。以这些形态特征为基础,编制了8种天竺鲷属鱼类的检索表,检索表表现的种间分类关系特征与聚类分析结果基本一致。     

应用GRACE时变地球重力场模型探测地震重力变化

根据GRACE时变重力场模型和高斯平滑原理,编写了全球任意一点的重力异常计算程序,计算2011日本地震区域前后共7个月的重力异常值。结果显示,在大地震前后,地震区域重力异常呈现正负异常交替和迁移现象,并随着地震的临近,这种现象会越来越明显。最后绘制全球1°格网的等效水高速率变化图,借此分析地震影响产生的全球质量变化。     

基于Landsat TM的2001~2015年哈尔滨市地表温度变化特征分析

以哈尔滨市为例,基于2001年、2004年、2008年和2015年夏季Landsat TM 5 /OLI 8遥感影像为基础数据源,采用“单窗算法”遥感技术手段定量反演瞬时地表温度格局,并深入分析温度特征,分区差异和重心变化。研究表明：2001~2015年研究区温度增加1.44℃,平均温年增0.10℃,3时段（2001~2004年、2005~2008年、2009~2015年）年均温分别增加0.08℃、0.09℃、0.12℃,具有加速上升趋势;最高温增加2.74℃,始终位于香坊区,最低温基本恒定,始终位于道里区;2001~2015年极高、高、极低温度分区面积增加4.92 km²、104.07 km²、87.71 km²,年均增量均具有持续增加趋势,中、低分区面积减少110.61 km²、84.94 km²,具有波动降低趋势,极高、高、中、低分区格局总体按照城区-城乡结合地区-乡村的水平梯度扩展;地表温度重心向东偏南70.58°方向移动536.90 m,其中6个市辖区迁移方向和距离差异明显,表明地表能量移动方向和温度重新分布的活跃程度不同。总体来看,研究区地表温度上升明显,分区时空变化剧烈,能量的轨迹移动过程具有折返特征。     

森林管理中涉及的生态因素

对生态学基本原理应用于森林管理的必要性和可行性进行了论述和探讨.进行可持续的林业管理必须维护水、土质量,保护生物多样性,同时还要从景观尺度上进行森林规划并注意全球气候变化所带来的一系列问题.总之,可持续的管理政策应该全面应用现有的生态学知识以尽可能保护各种森林资源.     

中国海域习见石斑鱼属鱼类矢耳石形态特征

以采自中国海域12种石斑鱼标本为基础,分析了石斑鱼属(Epinephelus)鱼类的矢耳石形态特征,探讨了耳石形态在该属鱼种识别方面的应用。结果显示,12种鱼类矢耳石形态近似,耳石细长,呈三角形或梭形,由听沟开口处形成的前部凹刻"V"形或浅宽,形成显著或不显著的侧叶。12种鱼耳石长宽比1.76~2.41,矩形趋近率0.60~0.72,充实度17.24~36.58。耳石外部轮廓、边缘光滑度、听沟前部形态、凹刻类型等特征同是本属鱼种耳石形态识别的主要依据,基于傅里叶系数的聚类分析结果表明耳石形态种间分异较显著。结果表明,听沟同是石斑鱼属鱼类耳石形态分类的重要特征之一,根据耳石形态可以实现石斑鱼属鱼种的初步分类检索,耳石形态在鱼类系统分类上有良好的应用研究前景。     

海滩养护动力地貌基础理论与关键技术研究述评

海滩养护是砂质海岸最重要的自然防护手段之一,也是我国海岸带保护修复工程最重要的建设内容之一。围绕强波浪动力、弱波浪动力、强潮等不同条件下的养护海滩动力适应性与滩肩、沙坝等地貌稳定性及其模拟预测三个主要方面,总结近年来我国海滩养护基础理论和关键技术研究中的一些新认识和新思考,并提出亟需深入研究的重点内容。