模型揭示的浅水湖泊稳态转换影响因素分析

富营养化会导致浅水湖泊发生稳态转换,生态系统服务严重受损。磷是驱动湖泊发生稳态转换的重要环境因子,探究湖水磷浓度的变化规律是湖泊管理的关键。通过磷动力学模型,从影响湖水磷浓度的主要参数入手,探讨了每种参数变化对磷浓度的具体影响。结合前人研究结果,详细讨论了不同类型气候变化和人类活动对湖泊稳态转换时间、滞后时长、修复速率等的影响。研究认为,气候变化所导致的温度升高、光强减弱、风浪增强等和人类活动所导致的生物扰动、水位波动增强等因素变化虽不会改变湖泊稳态转换突变时间,但会推迟湖泊修复时间,造成突变阈值减小,滞后时间延长,稳态增大。在湖泊保护中要重点考虑主要外力驱动对湖泊稳态转换过程影响的区别,避免有害突变的发生。     

新一代CAPPS系统的开发与推广应用

2002年5月由中国气象局预测减灾司组织,中国气象科学研究院将城市空气质量数值预报系统(CAPPS)第二版发送给全国47个重点城市的气象部门,以取代CAPPS第一版在各城市的空气质量业务预报中应用.与此同时,中国气象科学研究院对47个城市的空气质量预报业务人员进行了培训.CAPPS2以Linux为工作平台在PC机上运行,污染气象预报场由MM5提供,T213资料和常规气象观测资料从MICAPS中获取,可以作48 h的城市污染预报,解决了预报时效问题.CAPPS2还提供各标准等压面上的位势高度、温度、相对湿度、风和降水等气象预报要素场,模式的中心点和网格距可以根据需要随意调整,各省市气象局可以在CAPPS基础上发展适用于本地区的中尺度气象预报、城市污染预报以及其他城市环境气象服务预报模式.     

超慢速扩张环境下超镁铁质岩系统的热液硫化物成矿机理以及启示

西南印度洋63.5°E热液区是在超慢速扩张洋脊发现的首个超镁铁质岩热液系统。对取自该区的热液硫化物样品进行了系统的矿物学和地球化学分析,矿物学分析结果表明:该热液区硫化物为富Fe型高温硫化物,且经历了较深程度的氧化蚀变,大量中间态的Fe氧化物充填在硫化物矿物间的孔隙及内部解理中;这些硫化物相以白铁矿为主,其次是等轴古巴矿和少量铜蓝,缺乏黄铁矿、闪锌矿。据推断,该区的热液成矿作用分为4个阶段:低温白铁矿阶段→高温等轴古巴矿阶段→自形白铁矿阶段→后期海底风化阶段（少量铜蓝以及大量的Fe的羟氧化物）。与之相对应,地球化学分析结果表明这些硫化物的Fe含量较高（31.57%~44.59%）,Cu含量次之（0.16%~7.24%）,而Zn含量普遍较低（0.01%~0.11%）;微量元素较为富集Co（328×10-6~2 400×10-6）和Mn（48.5×10-6~1 730×10-6）。该区硫化物中较高含量的Fe、Co与超镁铁质岩热液系统相似,明显高于镁铁质岩热液系统。独特的热液硫化物矿物学特征和元素组成可能与该区普遍出露的地幔岩、橄榄岩蛇纹石化作用以及拆离断层的广泛发育的环境有关。     

枣庄地区岩溶地面塌陷成因与防治

枣庄地区第四系覆盖层厚５～１０ｍ,其结构上细下粗,下伏的奥陶系灰岩岩溶裂隙发育,岩溶地面塌陷主要集中在十里泉和丁庄—东王庄这两个最大的水源地。大量抽取地下水使地下水位波动的幅度增大,潜蚀作用增强。当地下水位降至基岩面以下时,上覆土层的浮托力消失,产生失托加荷作用,同时在岩溶洞穴中出现的真空又对土层产生了吸蚀作用,上述各种作用均能破坏土层结构,最终导致地面塌陷。因此,在地面塌陷的防治上可采用调整地下水开采量,把水位波动带控制在基岩面以下,以避免地下水各种作用的破坏;在兴建工程建筑时,避开岩溶裂隙发育地段;对塌陷区及时进行相应的工程治理等。      

多台国内外先进天气现象仪对比分析

业务降水现象仪作为一种降水滴谱测量设备,可以用于天气现象判断,其包含的降水滴谱信息更是反映了诸多降水微物理特征,而不同设备的观测特性和精度存在一定的差异,了解不同设备的差异,对其资料的后续应用有重要的意义。本文利用2018年湖北省咸宁市黑山观测站8次液态降水过程中地面降水观测、DSG5型业务降水现象仪与同址的Parsivel型降水滴谱仪测量的降水粒子谱信息及其反演的物理参量,共1 503对样本开展对比分析,研究结果表明：(1)相比于地面自动站降水数据,Parsivel与地面观测一致性较高,DSG5则有一定的偏小。(2)相对于DSG5,Parsivel观测的粒子数浓度N_w相对较多、质量加权平均直径D_m则相对较小。(3)对于分钟雨强RR≥20 mm·h^-1的降水,Parsivel粒子直径小于(大于)3 mm数浓度高于(低于) DSG5的观测。(4)对于直径大于4 mm的粒子,Parsivel的观测的下落速度略低于理论值,DSG5则明显大于理论值。另外,2次雨雪转换过程中降水现象观测对比研究表明DSG5对降水现象有着良好的观测,相比于Parsivel,其在降水相态转换过程中的天气现象与人工观测结果一致性更好。

     

芦山MS7.0地震前远、 近场形变 时空演化特征研究

应用芦山M_S7.0地震震中附近跨断层及连续形变观测资料, 分析了芦山地震前不同阶段地形变变化的特点, 讨论了震中附近区域异常时空演化过程. 结果表明: ① 自2013年1月起, 沿鲜水河断裂带一些跨断层基线观测到显著的加速转折变化, 沿安宁河、 则木河断裂带个别场地的跨断层水准基线, 2010年以来出现的巨幅异常等是突出的场兆变化; 沿龙门山断裂带一些水准观测在汶川M_S8.0地震后持续的调整变化具有近震源区变形特征. ② 鲜水河、 龙门山和安宁河3条主要断裂围成的三叉口地区, 地倾斜、 应变、 重力及断层水准和蠕变观测临震前均未有显著的异常变化, GPS水平、 垂直位移年速率最小, 该地区是形变变化或形变异常分布的“空区”. ③ 在对近场与远场多种连续形变数据通过傅里叶变换提取年周期成分后发现, 临震前2—3年近震源区域的地倾斜、 重力年变化幅度不是增大, 而是减小. 芦山M_S7.0地震前观测到的形变前兆现象特征与汶川M_S8.0地震等震前的前兆现象较为接近. 因此, 芦山地震前近震源区及外围形变异常分布特征不是个别的现象.      

地裂缝场地建筑结构动力响应特征及抗震设防研究

为研究地震作用下地裂缝场地建筑结构的动力响应特征,以西安地裂缝场地为研究背景,分别考虑独立基础、片筏基础、桩基础和桩筏基础上的框架结构,对结构峰值加速度、层间位移等动力响应特征及其影响因素和影响规律进行系统研究。研究结果表明：(1)地裂缝附近场地上的结构加速度响应和层间位移响应具有明显的放大效应,动力响应峰值随着距地裂缝距离的增大逐渐减小,最终趋于稳定,放大效应的影响范围约为24 m,此范围内的结构需提高抗震设防水平;(2)结构的峰值加速度随层高的增大而增大,整体呈现出“S”形,层间位移角随层高的增大先增大后减小,二者均表现出明显的“上盘效应”,即上盘结构响应强于下盘,且随着输入地震动强度的增大,上、下盘结构动力响应差异进一步扩大,上盘效应愈发显著;(3)片筏基础、桩基础和桩筏基础结构的加速度响应接近,而独立基础结构的加速度与前三者差异明显,但随着楼层的增大,基础形式对结构层间位移角的影响逐渐减弱;(4)上、下盘结构的峰值加速度、峰值位移大小及峰值出现的时间等存在一定差异,这是由于地震波经过地裂缝时发生复杂的反射和折射,结构受到非一致性激励造成的。     

纳米生态基在凡纳滨对虾养殖中的应用研究

研究了凡纳滨对虾集约化养殖池塘中挂设不同密度的纳米生态基对养殖水质及对虾生长的影响。试验共使用12口养殖池,生态基的挂设密度分别为0.029,0.043和0.058 m2/m3水体,以不挂设纳米生态基的养殖池为对照。结果表明,挂设纳米生态基能明显降低养殖水体的氨氮、亚硝氮和COD含量,挂设生态基处理组池塘水体中氨氮与对照组之间差异显著(P0.05),亚硝氮在试验第7 d后差异显著(P0.05);纳米生态基能较好的稳定池塘水体的DO水平,增氧时DO增加速度与挂设生态基的密度成正比,增氧关闭时DO减小速度与挂设生态基的密度成反比;生态基能提高凡纳滨对虾产量并有效降低其饵料系数,对虾产量分别比对照组高出0.8%,15.3%,3.2%,饵料系数分别降低17%,40%,26%。当对虾放苗密度为150尾/m2时,在本研究设计的梯度范围内,生态基的最佳挂设密度为0.043 m2/m3水体。     

基于飞机观测资料的石家庄秋季对流层CH4垂直分布特征

为研究石家庄秋季对流层内CH₄垂直分布特征,2018年9月使用“空中国王350”飞机搭载Picarro温室气体在线观测仪和气象要素观测设备,对石家庄上空（600—5500 m）CH₄浓度进行探测。探测期间共飞行7架次,取得7条CH₄浓度廓线数据。结果表明: 石家庄上空近地面层（1000 m以下）CH₄平均浓度与同时间段区域背景站上甸子站CH₄浓度呈显著正相关（r=0.81,P < 0.03）。探测到的CH₄浓度最小值为1898×10^-9摩尔分数,最大值为2219×10^-9摩尔分数,平均浓度为1981×10^-9摩尔分数。观测得到的7条廓线均有较好的一致性,2000 m以上,浓度均随高度呈先增大后减小的趋势。利用后向轨迹模式（HYSPLIT）对探测时段内石家庄上空不同高度层主要气流传输路径进行统计分析表明,600 m高度输送路径较短,CH₄浓度受本地排放影响较大; 3000 m受输送作用影响较大,偏西和西南路径可能将较高CH₄浓度气团输送至石家庄上空; 5000 m气团传输对CH₄浓度影响较小,浓度相对较稳定,对传输路径的变化不敏感。     

Experimental and computational validation and verification of the Stokes–Darcy and continuum pipe flow models for karst aquifers with dual porosity structure

In our previous study, we developed the Stokes–Darcy (SD) model was developed for flow in a karst aquifer with a conduit bedded in matrix, and the Beavers–Joseph (BJ) condition was used to describe the matrix–conduit interface. We also studied the mathematical well‐posedness of a coupled continuum pipe flow (CCPF) model as well as convergence rates of its finite element approximation. In this study, to compare the SD model with the CCPF model, we used numerical analyses to validate finite element discretisation methods for the two models. Using computational experiments, simulation codes implementing the finite element discretisations are then verified. Further model validation studies are based on the results of laboratory experiments. Comparing the results of computer simulations and experiments, we concluded that the SD model with the Beavers–Joseph interface condition is a valid model for conduit–matrix systems. On the other hand, the CCPF model with the value of the exchange parameter chosen within the range suggested in the literature perhaps does not result in good agreement with experimental observations. We then examined the sensitivity of the CCPF model with respect to the exchange parameter, concluding that, as has previously been noted, the model is highly sensitive for small values of the exchange parameter. However, for larger values, the model becomes less sensitive and, more important, also produces results that are in better agreement with experimental observations. This suggests that the CCPF model may also produce accurate simulation results, if one chooses larger values of the exchange parameter than those suggested in the literature. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.