Estimates of potential new production in the Java-Sumatra upwelling system

The Java-Sumatra upwelling is one of the most important upwelling systems in the Indian Ocean, with maximum upwelling intensity in July through August. To estimate the nitrate supplied by upwelling, we developed a three-dimensional hydrodynamic model to calculate the mean vertical speed and determine the depth of upwelling. We used in-situ vertical nitrate profiles to assess nitrate concentration in the upwelled waters, and calculated the nitrate supply as the product of nitrate concentration and vertical transport obtained from the numerical model. The calculated result represents potential new production generated in the upwelling region. We found that on the event time scale (monthly) of Java-Sumatra upwelling, water brought to the surface originated from locations 100-m deep, giving a nitrate supply of 93.77×10 3mol/s and potential new production of 1.02×10 14gC/a.     

粤北山区地形因素对耕地分布及其动态变化的影响

地形因素是影响土地资源结构和变化的重要因素之一.以翁源县为例,在遥感与GIS技术支持下,采用改进的地形分布指数来分析粤北山区地形对耕地的分布与变化的影响.结果表明:耕地的空间分布与变化对地形十分敏感.研究区内,耕地分布频率最高的地形范围是坡度2°～4°和海拔0～200 m.1993～2005年12 a间,耕地面积增加了94.9 km2.增加的耕地主要处在低海拔、缓坡区域(100～200 m范围内耕地增量占总的耕地增加量的94.8%,0°～2°范围内耕地增量占总的耕地增加量的82.8%).新增的耕地主要是作为后备耕地资源的林草地转化而来,耕地分布有向高海拔区域扩展的趋势.地形不但影响耕地的空间分布,还影响耕地的质量,并且海拔和坡度对耕地质量的影响机制也不同.改进的地形指数能更有效的描述和比较土地利用的空间分布及动态变化.     

珠海凤凰山森林下垫面干季和湿季气象要素的对比分析与动量和感热交换系数的参数化研究

利用珠海凤凰山陆气相互作用观测塔站2014年11月至2016年5月的观测数据,对比分析了干湿季森林下垫面能量通量和气象要素的变化特征,分析了在不同稳定度下3个风向范围（315°～45°、45°～135°和135°～225°）的动量和感热交换系数随冠层表面风速的变化特征,并对动量和感热交换系数进行了参数化研究。结果表明:干季感热和潜热通量值相当,湿季潜热远大于感热。干季和湿季的夜晚都出现负感热现象,感热从大气向森林输送。相对湿度的变化幅度大,与该地气象状况密切相关,相对湿度的垂直梯度夜晚较大,白天较小。干季的气温垂直梯度比湿季的明显。风速在冬季变化平缓,夏季变化剧烈,低层风速随高度变化梯度明显,高层较紊乱。各高度风向差异不大。中性和近中性状态下,在风向为315°～45°、45°～135°和135°～225°时,动量交换系数C_dn分别为0.05、0.0055和0.022,感热交换系数C_hn分别为0.0055、0.003和0.004。在稳定和不稳定状态下,动量交换系数C_d、感热交换系数C_h随冠层表面风速v明显发生变化,稳定条件下,C_d、C_h随v的增大而增大;不稳定条件下,C_d、C_h随v的增大而减小。分不同风向对森林冠层C_d、C_h在稳定和不稳定条件下与v的关系进行了拟合,得到了参数化公式。     

中国东北半干旱区能量水分循环的同化模拟

使用地球观测系统的中分辨率成像光谱仪（EOS．MODIS）提供的归一化植被指数（NDVI）产品估算植被覆盖度和航天飞机雷达地形测绘任务（SRTM）制成的数字高程模型（DEM）数据遥感产品替换WRF模式默认的植被覆盖度和地形高度,并且利用WRF模式及其先进的三维变分同化系统（WRF．3DVar）循环同化东北半干旱区自动气象站近地面气象要素,对东北半干旱区的温度场、湿度场、风场和能量场的结构及其日变化特征进行了较为细致的模拟研究．通过4组数值模拟试验分别探讨了同化气象要素与改变模式地表参数引起的不同下垫面潜热、感热的分配关系和降水、土壤湿度变化弓f起的地表能量通量模拟效果,并利用通榆站、奈曼站、锦州站、和密云站2009年6-8月的通量观测资料与模拟结果对比检验．结果表明,WRF模式能够较好地模拟出东北半干旱区夏季的近地面温度、风向、净辐射、感热和潜热等要素的变化特征及日变化规律．同化试验（Case2）模拟的近地面气温、相对湿度、风速相比控制性试验（Case1）有所改善;陆面参数试验（Case3）和集合试验（Case4）改善了感热和地表热通量的模拟．WRF模式能较好地模拟出下垫面土壤湿度随时间变化的规律,集合试验（Case4）土壤湿度模拟结果与4个通量站观测值相比无太大差别,但降水的模拟有待改善．本研究利用卫星遥感资料改善模式下垫面陆面参数,利用气象资料同化改善近地面大气要素模拟精度,这是将各种不同空间和时间尺度的多源数据与数值模拟融合的有益尝试．此研究生成的东北地区资料同化数据集可用于气候变化、干旱监测等方面,对深入了解半干旱区气候的形成和维持机理具有重要的意义．     

重庆奉节天坑地缝景区喀斯特景观特征及其形成演化分析

奉节天坑地缝景区, 位于重庆市东北部, 景区内喀斯特景观总体可概括为天坑、峡谷(含地缝、常态、复合式三种类型)、峰丛洼地、洞穴、象形山、水文遗迹等6大类, 它们以下三叠统大冶组和嘉陵江组的碳酸盐岩地层为物质基础, 或呈线状, 或呈面状, 或呈点状, 有序分布于奉节天坑地缝喀斯特水文系统内, 共同构成一个以目前全球规模最大的天坑及世界上最长的地缝为核心, 峰丛、洼(谷)地、峡谷、洞穴、地下河、地表河等为重要补充, 形态雄伟、典型、幽美、珍稀的奉节喀斯特景观群。同时在对景区喀斯特景观特征及区域地质背景进行分析和研究的基础上, 系统研究和探讨了奉节喀斯特“横纵分异”式的形成演化过程, 并认为它是一个能充分展现天坑、地缝和峡谷喀斯特复杂演化过程和规律的典型代表地, 是全球天坑、地缝和峡谷喀斯特地貌演化的杰出范例。     

基于特征优选的喀斯特地区覆被信息提取及精度分析

喀斯特地区因地貌特征复杂且不规则,土地利用分类精度偏低。本文以广西南宁市上林县为研究区,结合多源数据,提取33个特征变量,并设计7种特征组合方案,探讨加入地形、纹理、红边指数及雷达特征后对喀斯特地区地类提取的作用。结合随机森林袋外(OOB)数据误差和递归特征消除法进行特征优选,同时引入第三次全国国土调查数据与优选后的分类结果进行对比,以评价其准确性与可靠性。研究结果表明：(1)7种分类方案中,传统的光谱特征加指数特征分类精度最低,在此基础上加入地形、纹理、红边指数及雷达特征均能提高分类精度,其中纹理特征带来的效果最为显著;(2)通过特征优选将特征维数由33个降低至23个,分类精度达到了最高,总体精度为0.909 8,Kappa系数为0.884 9,同时降低了模型复杂度,提高了运算效率;(3)经特征优选后的分类结果与“三调数据”进行对比,整体准确率为0.852 5,符合研究区的实际情况。本文提出的基于特征优选的分类方法可为喀斯特地区覆被信息提取提供技术支撑与理论参考。     

夏季金塔绿洲与沙漠次级环流近地层风场的初步分析

利用2004年6～8月在甘肃省酒泉金塔地区进行的“绿洲-沙漠能量和水分循环的野外观测试验”的风场资料,分析了该地区两种不同的绿洲沙漠低层风场结构。结果表明：绿洲沙漠的温差效应可以激发绿洲和沙漠间的次级环流,在白天绿洲沙漠边缘低层是辐散气流,夜间表现为辐合气流;在大背景风场较强的情况下,在背景风场风向方向上局地环流被掩盖,而其它方向上局地环流占主导地位;大背景风场处于转换期,如西风转东风时,当西风削弱。而东风还没有产生时,绿洲地区背景风场很小,绿洲沙漠环流较为明显。     

碱提取法分析海洋沉积物生物硅方法中碎屑组分污染的评估及校正

利用电感耦合等离子体质谱 (ICP- MS)和电感耦合等离子体原子发射光谱 (ICP- AES)方法分析了常规碱液提取海洋沉积物中的生物硅所获取的溶液中的 Si、 Al和 Ti含量.分析结果显示 , 碱液提取法获取的溶液中 Si和 Al明显地由两种来源混合而成,其中, Si有较大比例的陆源碎屑成分的贡献,并不能直接代表沉积物中的生物硅含量,而需要对其中的陆源碎屑贡献进行扣除.通常使用 Al来代表陆源碎屑进行扣除的方法无法给出正确结果,因为碱提取液中 Al存在明显的非碎屑组分.对数个土壤及水系沉积物标准样品物质的试验发现,碱提取可以优先溶解其中的 Si和 Al,而提取液中的 SiO2/TiO2比值相对于土壤和沉积物全样的 SiO2/TiO2比值有一个比较固定的富集系数 (约 14左右 ).对南海沉积物而言,根据这个富集系数和区域的碎屑物质的化学组成算得碱提取液中碎屑组分 SiO2/TiO2比值约为 748,这与根据二端员混合估计的比值相当.这样,根据提取液中的 Ti含量可以较好地扣除出碎屑组分对生物硅的污染,对于更准确测定海洋沉积物中低含量的生物硅具有重要意义.     

早中新世以来南海北部陆坡古生产力的碳酸盐和生物成因Ba元素记录

通过对南海北部ODP1148站岩芯454．8mcd以上（约23．2Ma以来）的175个沉积物样品中CaCO3以及生物成因Ba含量变化的研究,并结合初期对ODP1148站岩芯分析的一些相关地球化学组成结果,探讨了碳酸盐、生物成因Ba作为海洋古生产力指标的影响因素,以及早中新世以来南海北部陆坡古生产力的变化特征。结果显示,除中新世早期（23～21．4Ma）以外,生物成因Ba与CaCO3含量和沉积速率变化有很好的相关性,反映南海北部古生产力变化波动较大。对钻孔中生物成因Ba的研究表明,在沉积埋葬以及埋葬后的保存过程中（特别是在320mcd以下）。生物成因Ba会在少氧或缺氧环境下发生还原反应而迁移,影响了它在古环境研究当中的作用。另外,结合钻孔中CaCO3含量变化的数据,在南海北部陆坡,CaCO3的溶解作用并不是很强,其沉积后保存良好,可作为研究南海北部古生产力的基础性指标。     

珊瑚高精度硼同位素组成分析：PTIMS与NTIMS方法的对比研究

珊瑚的B同位素组成是海水pH值记录的良好替代指标。对传统的高精度的B同位素组成分析的方法正离子热电离质谱（PTIMS）和负离子热电离质谱（NTIMS）方法进行了对比研究。结果显示,NTIMS分析方法具有极高的灵敏度,可以分析微小样品量,但由于其分馏较明显,并且我们的实验结果表明前人建议的使用O同位素进行分馏校正的方法仅在某些特定情况下适用,而对大多数的测定缺乏有效分馏校正,同时有机质或者激发剂带来的CNO-干扰难以完全排除,因此NTIMS的结果重现性稍差,δ11B外部精度约为±1．0‰（2σ）左右。PTIMS则分馏不明显,Cs2CNO^＋干扰可以有效监控并排除,可以获得很好的结果：δ11B内部精度和外部精度均优于±0．2‰（2σ）,可以满足高精度pH值重建的要求。然而PTIMS方法的灵敏度低,难以对微小样品量进行分析。因此PTIMS和NTIMS方法是相互补充的,相互无法完全取代。